sci_biology Мэтт Ридли Геном

Стремительное развитие генетики в последние два десятилетия называют не иначе как революцией. Начиная с 1990-х годов, когда в практику вошли прин­ципиально новые методы исследований ДНК, каждый год приносит больше от­крытий, чем было сделано за все предыдущие годы, начиная со старины Менделя.

Генетика развивается столь стремительно, что уследить за тем, как изменя­ются наши представления о фундаментальных основах жизни и наследствен­ности, не успевает не только широкая публика, но и специалисты. Это порожда­ет массу слухов и домыслов о страшных мутантах, которых коварные ученые штампуют в своих лабораториях, тогда как поразительные открытия новых ме­тодов диагностики и лечения генетических заболеваний, включая рак, остаются незамеченными или непонятыми. Книга Мэтта Ридли очень актуальна. Просто и доступно автор представил историю генетики от первых догадок до ошелом­ляющего прорыва, начавшегося с открытия структуры ДНК Уотсоном и Криком. На английском языке книга вышла в свет в конце 1999 года, в канун нового тыся­челетия. Но эта книга по-прежнему занимает топовые позиции в рейтингах продаж по всему миру. В ней есть то, что не устаревает: дух научных открытий и история генетики, представленная со всем драматизмом споров, дискуссий, озарений одних ученых и черной завистью других.

ru en
Your Name FictionBook Editor 2.4 24 February 2011 F5571E7D-DF16-45C4-90BD-627F1D7F7C83 1.1

Эта книга посвящается моим родителям и детям

Благодарности 

Сел писать благодарности и только сейчас осознал, сколько же людей я побеспокоил и оторвал от дел бесконеч­ными вопросами, звонками и электронными письмами. И всюду я находил поддержку и чуткое внимание. Невозможно сейчас упомянуть каждого по имени, но я чувствую себя обязанным высказать искреннюю благодарность моим коллегам и верным помощникам: Биллу Амосу (Bill Amos), Розалинде Арден (Rosalind Arden), Кристоферу Бэдкоку (Christopher Badcock), Розе Бэддингтон (Rosa Beddington), Давиду Бентли (David Bentley), Рэю Блэнчарду (Ray Blanchard), Сэму Бриттану (Sam Brittan), Фрэнсису Крику (Francis Crick), Герхарду Кристофори (Gerhard Cristofori), Полу Дэвису (Paul Davies), Барри Диксону (Barry Dickson), Ричарду Дурбину (Richard Durbin), Джиму Эдвардсону (Jim Edwardson), Мирне Гопник (MyrnaGopnik), Энтони Готлибу (Anthony Gottlieb), Дину Хамеру (Dean Hamer), Нику Хасти (Nick Hastie), Бретту Холланду (Brett Holland), Тони Инграму (Tony Ingram), Мэри Джеймс (MaryJames), Хармке Каммингу (Harmke Kamming), Теренсу Кэйли (Terence Kealey), Арнольду Левину (Arnold Levine), Колину Мерритту (Colin Merritt), Джеффри Миллеру (Geoffrey Miller), Грэйму Митчисону (Graeme Mitchison), Андерсу Моллеру (Anders Moller), Оливеру Мортону (Oliver Morton), Киму Насмису (Kim Nasmyth), Саше Норрис (SashaNorris), Марку Пейджелу (Mark Pagel), Роуз Патерсон (Rose Paterson), Дэвиду Пенни (David Penny), Марион Петри (Marion Petrie), Стивену Пинкеру (Steven Pinker), Роберту Пломину (Robert Plomin), Энтони Пулу (Anthony Poole), Кристин Рис (Christine Rees), Джанет Россант (Janet Rossanl), Марку Ридли (Mark Ridley), Роберту Саполски (Robert Sapolsky), Тому Шекспиру (Тот Shakespeare), Анцино Сильве (Ancino Silva), Ли Сильверу (Lee Silver), Тому Страхану (Tom Strachan), Джону Салстону (John Sulston), Тиму Тулли (Tim Tully), Томасу Фогту (Thomas

Vogt), Джиму Уотсону (Jim Watson), Эрику Вишаусу (Eric Wieschaus) и Яну Уилмуту (Ian Wilmut).

Я признателен моим коллегам, работающим со мной в Международном центре жизни (International Center for Life) над воплощением в жизнь проекта «Геном человека». Без их поддержки и глубоких знаний в различных областях биоло­гии и генетики мне вряд ли удалось бы написать эту книгу. Особо хочу поблагодарить Аластера Боллса (Alastair Balls), Джона Берна (John Burn), Линду Конлон (Linda Conlon), Яна Феллса (Ian Fells), Ирену Нигуист (Irene Nyguist), Ней- ла Салливана (Neil Sullivan), Элспет Уилле (Elspeth Wills) и многих других.

Некоторые разделы двух глав сначала были опубликова­ны в газетах и журналах. Я благодарен редакторам Чарльзу Муру (Charles Moore) из Daily Telegraph и Дэвиду Гутхарту (David Goodhart) из Prospect за оказанное содействие.

Мой агент Фелисити Брайан (Felicity Bryan) — это само воплощение делового энтузиазма. А моя рукопись стала кни­гой только после того, как три литературных редактора без­жалостно, но справедливо (теперь я это вижу), обошлись с моим текстом. Спасибо вам, Кристофер Поттер (Christopher Potter), Марион Маннекер (Marion Manneker) и Мартен Карбо (Marten Carbo).

Но кого я хочу поблагодарить с особым теплом и любо­вью, — это мою жену Аню Хелберт (Anya Hurlbert).

Введение 

Геном человека— полный набор генов, определяющих наш внешний вид и внутреннее строение, —упакован в 23 па­ры хромосом. Хромосомы нумеруют в порядке уменьшения их размера от самой большой (1-й), до самой маленькой (22- й) пары. Но из этого рада выпадают половые хромосомы: у женщин — две большие хромосомы X, а у мужчин — одна X, а другая, маленькая, Y. По своему размеру хромосома X на­ходится между 7-й и 8-й хромосомами, а хромосома Y — самая маленькая в геноме.

Само по себе число 23 не несет никакого биологическо­го смысла. У многих видов, включая наших ближайших родственников — человекообразных обезьян, хромосом больше, у других видов их меньше. Группирование взаи­мосвязанных генов, или генов, выполняющих одинаковые функции, также совсем не обязательно. Вот почему однаж­ды несколько лет назад, склонившись над своим ноутбуком, я был поражен репликой моего коллеги, эволюционного биолога Дэвида Хэйга (David Haig), о том, что ему больше всего нравится 19-я хромосома. «На ней собраны самые озорные гены», — сказал он. До этого я никогда не слышал о такой персонализации хромосом. Мне они всегда пред­ставлялись простыми наборами случайно подобранных ге­нов. Но удачно брошенное замечание Хайга прочно засело у меня в голове. Почему бы не написать историю генома человека, переходя от хромосомы к хромосоме и подбирая такие гены, которые воплощали бы «характер» каждой из них? Подобным образом написал автобиографию Примо Леви (Primo Levi), представив свою жизнь как периодиче­скую таблицу Менделеева. Свою жизнь он разделил на гла­вы в соответствии с тем, изучением какого химического элемента он занимался в это время.Я стал представлять себе геном человека как своеобраз­ную автобиографию. В геноме с помощью генетического кода записаны все превратности и достижения эволюциинашего вида, начиная с самых дальних глубин геологиче­ских эпох. У нас есть гены, которые практически не изме­нились с того времени, когда в кембрийской грязи зашеве­лилось первое живое одноклеточное существо. Одни гены появились, когда наши предки были червями, а другие — когда они стали рыбами. Некоторые гены зафиксирова­лись в настоящем виде потому, что наши предки пережили эпидемию страшной болезни. А есть еще гены, с помощью которых можно проследить миграции людей по Земле за последние тысячелетия. Наш геном — это летопись вида, начатая четыре миллиарда лет назад и продолжающаяся до сегодняшнего дня.

Примо Леви (1919-1987) — итальянский химик, известный также своей литературной и общественной (антифашист­ской) деятельностью. Мэтт Ридли упоминает известную ав­тобиографию Леви Se Questo ё ип Uomo (Если это человек), переведенную на английский язык и изданную в США.

Я записал в столбик все 23 хромосомы и напротив каж­дой из них отметил определенную сторону человеческого бытия. Затем, перебирая ген за геном, я отыскивал те из них, которые соответствовали бы тематике, заданной для этой хромосомы. Сколько раз отчаяние охватывало меня, когда я не находил нужного гена или находил его не на той хромосоме. Я долго думал, как поступить с половыми хро­мосомами. Наконец решил поместить их после 7-й хромо­сомы по размеру хромосомы X. Вот почему последняя, 23-я, глава этой книги названа «Хромосома 22».

Боюсь, что мой подход к написанию книги может ввести читателя в заблуждение. Например, некоторые подумают, что хромосома 1 была первой в человеческом геноме, что совершенно неверно. Или что 11-я хромосома отвечает ис­ключительно за становление человеческой личности, что тоже не так. В геноме человека насчитывается от 60 ООО до 80 ООО генов. Я не мог в этой книге рассказать обо всех генах, хотя бы потому, что на сегодняшний день описано только чуть больше 8 ООО (но каждый год число известных генов возрастает примерно на сотню). Кроме того, мно­гие гены были бы не интересны читателям, поскольку они играют скромную роль стрелочников на многочисленных перекрестках биохимических путей.

Цель книги состоит в том, чтобы провести быструю, но увлекательную экскурсию по геному человека с остановка­ми у самых ярких достопримечательностей, которые наи­более полно могут рассказать нам о нашей истории. Мы с вами — счастливое поколение, которому впервые удалось раскрыть книгу человеческого генома. Благодаря возмож­ности заглянуть в геном мы получили больше сведений о наших истоках, эволюции и природе, чем позволили это сделать все предыдущие научные открытия. Генетика на­ших дней революционизировала антропологию, психоло­гию, медицину, палеонтологию и многие другие области науки. Я не утверждаю, что все в человеке определяется ис­ключительно генами, но будет верно сказать, что гены так или иначе влияют на все стороны нашей жизни.

В этой книге приводятся многие факты, открытые в ходе выполнения проекта «Геном человека», хотя основ­ную цель проекта — картирование всех генов на хромосо­мах— мы оставим в стороне. Проект еще не закончен, но без сомнений, до конца этого десятилетия мы увидим по крайней мере первый черновик генетической карты чело­века. Удивительно, как мало времени прошло от практиче­ски незнания до создания полного реестра всех генов. Я аб­солютно уверен, что сейчас наступил переломный момент в истории нашей цивилизации. Не принимаю никаких возра­жений! То, что было тайной жизни за семью печатями, в те­чение нескольких десятилетий стало явью. И мы — первое поколение, приоткрывшее завесу тайны. Мы с вами стоим на пороге новых потрясающих открытий, а также перед но­выми загадками. Это и есть тема данной книги.

Краткий словарь терминов

В этом разделе я объясню в повествовательной форме смысл некоторых терминов, используемых в генетике. Бегло просмотрите раздел, а затем, когда в книге вам встретится не­понятный термин, вернитесь к этому словарю. Количество терминов в современной генетике может привести любого в замешательство. Я приложил максимум усилий, чтобы пре­дельно сократить использование терминов в этой книге, но без некоторых понятий обойтись невозможно.

Человеческий организм состоит примерно из 100 трил­лионов (миллион миллионов) клеток. Диаметр большинства из них не превышает десятой доли миллиметра. Внутри каж­дой клетки есть темное уплотненное тело, называемое ядром. Полный набор генов называется геномом. В ядре содержится два генома — один от матери, другой от отца. (Исключением являются половые клетки, содержащие только один ге­ном, и красные кровяные клетки, вообще лишенные ядра.) Каждый геном содержит приблизительно 60 000-80 000 ге­нов, собранных на разных хромосомах. (Как вы помните, у человека 23 хромосомы.) В действительности между генами материнского и отцовского геномов всегда есть некоторые отличия, в результате чего у одних людей глаза голубые, у других — карие. От родителя к ребенку передается только один геном, но до этого между материнскими и отцовскими хромосомами происходит обмен участками — рекомбинация. Представим себе, что геном — это поваренная книга, -ф- Книга состоит из 23 глав, называемых хромосомами. -ф- Каждая глава содержит тысячи «рецептов» белков, называемых генами. -ф Текст каждого рецепта состоит из «абзацев», называ­емых жзонами, которые прерываются не относящими­ся к рецепту «рекламными баннерами» — интронами.

-ф Текст «рецептов» написан «словами» — кодонами.

-ф Каждое «слово» состоит из «букв» — нуклеотидов.

В книге нашего генома миллиард «слов», т.е. в 5 000 раз больше, чем в этой книге, или в 800 раз больше, чем в Биб­лии. Если я буду называть каждый нуклеотид генома со ско­ростью одно слово в секунду по 8 часов в день, на это уйдет столетие. Если записать геном человека в одну строку буква за буквой, отведя каждой по 1 мм, длина строки будет рав­на протяженности реки Дунай. Это гигантский документ, невероятная по своему объему книга рецептов приготовле­ния всего, что есть в нашем организме. И при всем этом геном умещается внутри микроскопического ядра клетки, которое свободно разместится на кончике иголки.

Представление генома в виде книги — не простая мета­фора. Между ними много общего. Книга — это информация, записанная строкой дискретных знаков с заданным направ­лением чтения. Информация кодируется с помощью ком­бинаций ограниченного числа символов (алфавита), в ре­зультате чего образуется огромное число слов (лексикон). В геноме все происходит точно так же. Небольшое отличие состоит в том, что в русском языке текст всегда читается слева направо, а гены на хромосоме могут считываться в раз­ных направлениях, но никогда — в обоих сразу. (В литерату­ре геном еще часто сравнивали с копиркой. Но мне не нра­вится это сравнение, во-первых, потому что в наше время компьютеров уже мало кто знает, что такое копировальная бумага, а во-вторых — потому что это сравнение неправиль­но по своей сути. Лист бумаги с копиркой представляет со­бой двухмерную, а не линейную структуру, в которой инфор­мация не считывается, а передавливается.)

Еще одно отличие состоит в том, что слова в книгах могут иметь разную длину, а каждое «слово» генетического кода всегда имеет длину в три нуклеотида, которые обозначают­ся следующими буквами: А (аденин), С (цитозин), G (гуанин) и Т (тимин). Кроме того, текст генома записан не на бумагу, а инкрустирован в длинную полимерную цепь остатков саха­ра рибозы и фосфорной кислоты, известную как ДНК (де- зоксирибонуклеиновая кислота). Каждая хромосома пред­ставляет собой пару длинных (очень длинных) спирально закрученных нитей ДНК, в которых буквы-нуклеотиды вы­глядят как боковые ответвления, обращенные друг к другу.Геном — это очень «умная» книга. При благоприятных условиях она может самостоятельно копироваться и читать­ся без чьего-либо участия. Копирование генома называется репликацией, а считывание «рецептов» для приготовления белков — трансляцией. Репликация возможна благодаря важ­ному свойству нуклеотидов — способности образовывать пары: А и Т тяготеют друг к другу, так же ведут себя G и С. В результате одноцепочечная молекула ДНК может быть за­травкой для образования своей комплементарной копии: к нуклеотиду А прикрепляется нуклеотид Т, к Т — А, к G — С, а к С — G. Затем парные нуклеотиды сшиваются в новую цепь ДНК. Именно в виде двойной спирали исходной и компле­ментарной цепей ДНК представлена в хромосомах.

Копия комплементарной цепи ДНК возвращает нас к исходной последовательности нуклеотидов. Например, по­следовательность ACGT копируется в комплементарную последовательность TGCA, а та, в свою очередь, вновь ко­пируется в ACGT. Благодаря этому ДНК может передавать­ся в неизменном виде из поколения в поколение, сохраняя записанную в ней информацию.

Трансляция — это более сложный процесс. Сначала на основе тех же принципов комплементарности нуклеоти­дов происходит копирование участка ДНК (транскрипция) в молекулу РНК. По химическому составу РНК лишь слегка отличается от ДНК. Это такая же линейная последователь­ность нуклеотидов, только вместо буквы Т (тимина) в ней используется буква U (урацил). Одноцепочечная молекула РНК, скопированная с ДНК, называется информационной РНК Эта молекула сразу же подвергается сложным фер­ментативным изменениям, в результате которых из нее вы­резаются интроны, а экзоны сшиваются в новую последова­тельность (сплайсингинформационной РНК).

Затем готовая информационная РНК захватывается в клетке микроскопическими тельцами — рибосомами, ко­торые сами частично построены из РНК. Рибосома пере­мещается вдоль информационной РНК, преодолевая за шаг один кодон, и преобразует генетический код в букву другого алфавита, состоящего из 20 разных аминокислот. Аминокислоты подносятся к месту сборки с помощью не­больших молекул транспортных РНК. (Для каждой амино­кислоты существует своя транспортная РНК.) По мере про­движения рибосомы вдоль информационной РНК растет цепь присоединенных аминокислот, последовательность которых точно совпадает с последовательностью соответ­ствующих кодонов в гене. После окончания трансляции всей информационной РНК цепь аминокислот сворачи­вается в трехмерную структуру, форма и свойства которой полностью определяются последовательностью аминокис­лот. Так образуется новое химическое соединение — белок, или протеин.

Практически все, из чего состоит наш организм, от во­лос до гормонов, — это белки или продукты их химической активности. В свою очередь, каждый белок — это трансли­рованный ген. Все биохимические реакции в организме проходят под контролем особых белков — ферментов. Даже процессы копирования и сборки молекул ДНК и РНК — ре­пликация и транскрипция — тоже находятся под контролем белков. Белки принимают участие в регуляции считывания генов. Чтобы запустить транскрипцию, регуляторные бел­ки прикрепляются к особым областям ДНК в начале гена — промоторам и энхансерам. В каждой ткани организма работа­ют только строго определенные гены.

Во время репликации генов иногда происходят ошиб­ки. Буква (нуклеотид) может быть пропущена или заменена другой буквой. Иногда целый фрагмент ДНК может быть удвоен, пропущен или развернут на 180°. Такие события на­зываются мутациями. Большинство мутаций никак не прояв­ляют себя. Например, если происходит замена одного кодо- на другим, кодирующим присоединение той же аминокисло­ты. (Четыре нуклеотида по три в каждом кодоне образуют 64 комбинации, которые кодируют только 20 аминокислот. Поэтому многие аминокислоты кодируются несколькими кодонами.)

Человечество накапливает примерно 100 новых мута­ций за одно поколение. Может показаться, что это не так много, ведь в геноме человека более миллиона кодонов. Но даже одна мутация в неудачном месте может оказаться фа­тальной.

Нет правил без исключений.

-Ф Не все гены человека находятся на его 23 хромосомах. Часть генов содержится внутри микроскопических клеточных включений, называемых митохондриями. Эти гены унаследованы еще с тех времен, когда мито­хондрии были самостоятельно живущими микроорга­низмами.

-Ф Не все гены являются фрагментами молекулы ДНК. Гены некоторых вирусов записаны в молекуле РНК.

-Ф Не все гены кодируют белки. Конечными продуктами некоторых генов являются молекулы РНК, в частно­сти рибосомальные и транспортные РНК.

-Ф Не всеми биохимическими реакциями управляют бел­ки. В некоторых реакциях в качестве катализаторов выступают молекулы РНК.

-Ф Не все белки кодируются одним геном. В построении некоторых белков участвуют несколько генов. И на­оборот, один ген может кодировать несколько белков в результате альтернативного сплайсинга информа­ционной РНК.

-Ф Не все 64 кодона определяют аминокислоты. Три из них, называемые стоп-кодонами, означают конец трансляции.

-Ф И наконец, не все фрагменты ДНК являются частями генов. Напротив, большая часть ДНК в хромосомах — это случайные последовательности нуклеотидов или многочисленные повторы, которые редко транскри­бируются в информационные РНК или никогда не транскрибируются. Такая ДНК называется бессмыслен­ной или эгоистичной.

Это тот минимум, который вам необходимо знать. Теперь можем приступать к экскурсии по геному человека.

От редактора перевода 

Стремительное развитие генетики в последние два де­сятилетия называют не иначе как революцией. Начиная с 1990-х годов, когда в практику вошли новые методы ам­плификации (копирования участков хромосомы в лабора­торных условиях) и секвенирования (расшифровки) ДНК, каждый год приносит больше открытий, чем было сдела­но за все предыдущие годы, начиная со старины Менделя. Генетика развивается столь стремительно, что уследить за тем, как изменяются наши представления о фундамен­тальных основах жизни и наследственности не успевает не только широкая публика, но и специалисты. Это порожда­ет массу слухов и домыслов о страшных мутантах, которых коварные ученые штампуют в своих лабораториях, тогда как поразительные открытия новых методов диагностики и лечения генетических заболеваний, включая рак, оста­ются незамеченными или непонятыми. Книга Мэтта Ридли очень актуальна. Просто и доступно автор представил исто­рию генетики от первых догадок до ошеломляющего про­рыва, начавшегося с открытия структуры ДНК Уотсоном и Криком. Ридли не ограничивается сухими фактами из на­учных публикаций. Он удивительно точно передает атмос­феру неформальных научных дискуссий, когда ученые, не опасаясь критики строгих рецензентов, позволяют себе вы­сказывать рискованные гипотезы и резко критиковать сво­их оппонентов. На английском языке книга вышла в свет в конце 1999 года, в канун нового тысячелетия. С тех пор прошло уже почти семь лет. Год 1999-й уже кажется исто­рией. Одни гипотезы, о которых пишет Ридли, уже под­тверждены экспериментально, другие оказались ложными. Тем не менее книгаGenome: the autobiography of a species in 23 chapters по-прежнему занимает верхние позиции в рейтин­гах продаж по всему миру. В ней есть то, что не устаревает: дух научных открытий и история генетики, представлен­ная со всем драматизмом споров, дискуссий, озарений од­них ученых и черной завистью других.

Прошедшие семь лет принесли много новых открытий и изменили наши представления о тех вопросах, которые Ридли затронул в своей книге. Чтобы привести книгу в со­ответствие с уровнем знаний середины 2006 года, в текст добавлены врезки с упоминанием новых открытий и спра­вочной информацией. Врезки выглядят так:

Изменения именно в гене sonic hedgehog привели к тому, что предки китов и дельфинов лишились задних конечно­стей (Thewissen J. G. et al. 2006. Developmental basis for hind- limb loss in dolphins and origin of the cetacean body plan. PNAS, e-pub ahead of print).

Хромосома 1 Жизнь

Сначала было Слово. Слово обратило в свою веру доисто­рическое море и с его помощью стало беспрерывно копи­ровать себя. Слово нашло способ трансформировать хими­ческие соединения таким способом, чтобы зациклить и зафиксировать слабые завихрения в беспрерывном пото­ке энтропии, зародив жизнь. Слово преобразовало безжиз­ненную и пустынную поверхность планет в цветущий рай. И наконец, Слово вызрело в хитрую штуковину — мозг чело­века, который оказался способным постичь само это Слово.

Хитрая штуковина, которая находится в моей черепной коробке, каждый раз приходит в полное изумление, как только я начинаю думать о появлении и развитии жизни на Земле и о своем месте в этой жизни. Надо же было так случиться, что 4 млрд лет эволюции привели к тому, что в один счастливый день я появился на свет. Среди 5 млн ви­дов, населяющих Землю, мне посчастливилось родиться наделенным сознанием. Среди 6 млрд людей на планете я был удостоен чести родиться в стране, где впервые уда­лось постичь это Слово. Я был рожден всего пять лет спу­стя и всего в двух сотнях миль от того места, где два пред­ставителя моего вида установили структуру ДНК и тем са­мым раскрыли величайший и на удивление простой секрет Вселенной. Можете надсмехаться над моей восторженно­стью. Считайте меня смешным материалистом, молящимся перед трехбуквенным акронимом. Но спуститесь со мной к первоистокам появления жизни из мертвой материи, и мне, я уверен, удастся вселить в вас безмерное очарование этим Словом.

«Поскольку земля и океаны, по-видимому, были заселе­ны растительными организмами задолго до появления жи­вотных и многие семейства животных появились раньше других семейств, не можем ли мы заключить, что одна и только одна из нитей жизни была первоисточником всех остальных форм живых организмов на Земле?» — спраши­вал в 1794 году поэт, врач и разносторонне образованный человек Эразм Дарвин (Erasmus Darwin. 1794. Zoonomania: or the laws of organic life. Vol. II, p. 244. Third ed. 1801. J. Johnson, London). Это прозрение, с учетом времени, в которое оно произошло, поразительно не только потому, что было вы­сказано предположение о наличии единого источника всех органических форм жизни (эту идею через 65 лет разовьет в своей книге Чарльз — внук Эразма Дарвина), удивляет так­же использование странного словосочетания — «нить жиз­ни». В основе жизни действительно лежит нить.

Но как нить может сделать что-то живым? Жизнь — это весьма скользкое и неуловимое понятие для тех, кто хочет дать ему определение. Живые организмы обладают спо­собностью размножаться и способностью к упорядочению материи. У кролика рождаются кролики. Одуванчик дает жизнь одуванчику. Но кролик может делать другие не менее удивительные вещи. Он ест траву и преобразует хаос окру­жающего мира в собственные ткани, имеющие сложную ор­ганизацию. Но ведь второй закон термодинамики гласит, что в закрытых системах развитие происходит в направле­нии от порядка к беспорядку. Нарушения закона не проис­ходит, поскольку кролик не является закрытой системой. Кролику удается привести в порядок материю, из которой состоит его тело, только за счет расхода огромного количе­ства энергии. Как удачно заметил Эрвин Шредингер (Erwin Schrodinger), живые существа «пьют упорядоченность» из окружающей среды.

Эрвин Шредингер (1887-1961) — лауреат Нобелевской пре­мии в области физики. Он родился в Германии, долго жил в Австрии, но своими трудами прославился в Оксфорде (Англия), стоял у истоков открытия ДНК. Выше приводится цитата из его книги What is Life? (Что есть жизнь?).

Оба свойства живого реализуются только за счет нали­чия информации о том, как это делать. Способность к раз­множению становится возможной благодаря наличию пла­на построения нового организма. План построения кроль­чонка находится в яйцеклетке кролика. В свою очередь, способность к упорядочению материи с помощью метабо­лизма также основана на положительной информации — плане организации тканей и систем организма. Взрослый кролик с его способностями к размножению и метаболиз­му предопределен в нити ДНК яйцеклетки, точно так же, как пирог предопределен в рецепте поваренной книги. Эта идея перекликается с высказыванием Аристотеля в том, что «суть» цыпленка скрыта в яйце, а желудь наделен пла­ном будущего дуба. Туманные представления Аристотеля об информатике, погребенные под наслоениями следующих поколений физиков-механиков, были возвращены к жиз­ни в исследованиях современных генетиков. Как пошутил Макс Дельбрюк (Max Delbriick), греческих мудрецов следо­вало бы наградить Нобелевской премией посмертно за от­крытие ДНК (Campbell J. 1983. Grammatical man: information, entropy, language and life. Allen Lane, London).

Макс Дельбрюк (1906-1981) - родился в Берлине, но на­учную карьеру сделал в США. В 1969 году был удостоен Нобелевской премии за создание математической модели мутаций у микроорганизмов.

Нить ДНК — это письмо, записанное с помощью алфа­вита химических соединений, называемых нуклеотидами. Одна буква — один нуклеотид. Невероятно просто, даже не верится, что код жизни записан символами, которые мы можем свободно прочитать. Точно так же, как текст на английском языке, генетический код представляет собой строку символов. Так же, как в обычном тексте, символы ал­фавита совершенно равнозначны, а значение имеют лишь их комбинации. Более того, язык ДНК проще английско­го, так как генетический алфавит состоит лишь из четырех букв: А, С, G и Т.

Удивительно, как людям удалось постичь алфавит жиз­ни? В первую половину XX столетия вопрос «Что такое ген?» не давал покоя биологам. Казалось, что человечество никогда не найдет ответа на этот вопрос. Давайте вернем­ся даже не в 1953 год, когда была открыта симметричная структура ДНК, а еще на 10 лет назад, в 1943 год. Те, кому суждено будет через 10 лет раскрыть тайну жизни, в это время работали совсем над другими темами. Фрэнсис Крик (Francis Crick) разрабатывал морскую мину в лаборатории недалеко от Портсмута. В это же время Джеймс Уотсон (James Watson) только поступил в свои беспокойные 15 лет в Чикагский университет, решив посвятить свою жизнь ор­нитологии. Морис Уилкинс (Maurice Wilkins) участвовал в разработке атомной бомбы в США. Розалинда Франклин (Rosalind Franklin) изучала структуру каменного угля по программе правительства Великобритании.

В том же 1943 году в Освенциме Иозеф Менгеле (Josef Mengele) как гротескную пародию на научные исследова­ния ставит бесчеловечные эксперименты на близнецах. Менгеле пытается разобраться в наследственности, но его теория евгеники оказалась тупиковой и бесплодной вет­вью, отвергнутой будущей наукой.

В Дублине в 1943 году, бежавший от Менгеле и ему подоб­ных, великий физик Эрвин Шредингер (Erwin Schrodinger) выступает в колледже Тринити с серией лекций на тему «Что есть жизнь?». Он пытается обозначить проблему. Ему известно, что секрет жизни хранится в хромосоме: «Именно хромосомы ... содержат что-то вроде кода, полно­стью определяющего будущее строение и развитие индиви­дуума, а также его функционирование в зрелом возрасте». Ген, по мнению Шредингера, настолько мал, что не может быть ни чем иным, как большой молекулой. Это прозрение затем вдохновит целое поколение ученых, включая Крика, Уотсона, Уилкинса и Франклин, на изучение проблемы, ко­торая оказалась вполне решаемой. Подойдя столь близко к ответу, Шредингер сворачивает в сторону. Он полагает, что секрет передачи наследственности с помощью молекул ле­жит в его любимой квантовой теории и, увлекаемый этим наваждением, заходит в тупик. Секрет жизни не имеет ни­чего общего с квантовой теорией. Физика здесь ни при чем (Schrodinger Е. 1967. What is life? Mind and matter. Cambridge University Press, Cambridge).

В Нью-Йорке в 1943 году шестидесятишестилетний ка­надский ученый Освальд Эйвери (Oswald Avery) завершает грандиозный эксперимент, доказывающий причастность ДНК к наследственности. Проведя серию сложных экспе­риментов, он показал, что бактерию, вызывающую пнев­монию, можно трансформировать из безвредной формы в агрессивную, обработав некоторыми химическими пре­паратами. Эйвери доказал, что передача признака связана исключительно с очищенной ДНК. В научной статье он из­ложил свое открытие в столь осторожной форме, что суть открытия смогли понять лишь немногие, и то значительно позже. Лишь в своем письме брату, написанном в 1943 году, Эйвери позволил себе говорить более открыто: «Если мы правы, что, безусловно, пока еще не доказано, то из этого следует, что нуклеиновая кислота (ДНК) не только струк­турно необходима, но и является функционально активной субстанцией, определяющей биохимическую активность и специфические характеристики клеток. Другими словами, становится возможным посредством определенной хими­ческой субстанции целенаправленно изменять клетки и де­лать эти изменения наследуемыми. Это именно то, о чем генетики мечтали долгие годы» (Judson Н. Е 1979. The eight day of creation. Jonathan Cape, London).

Эйвери почти удалось раскрыть секрет жизни, но он все еще мыслит категориями химии. «Вся жизнь — это хи­мия», — предположил в 1648 году Ян Баптист ван Гельмонт (Jan Baptista van Helmont). «По крайней мере часть жизни — это химия», — сказал Фридрих Велер (Friedrich Wohler) в 1828 году, когда ему удалось синтезировать мочевину из хлорида аммония и цианида серебра, разрушив тем самым священную стену, разделяющую миры химии и биологии. До этого считалось, что мочевина — это присущее только живой материи вещество, которое невозможно синтезиро­вать из обычных химических соединений. Представление о том, что жизнь — это химия, справедливо, но скучно, как и высказывание по поводу того, что футбол — это физика. Жизнь с некоторой натяжкой можно представить как хи­мию всего трех элементов — водорода, углерода и кисло­рода, на долю которых приходится 98% живой массы. Но биология изучает такие сложные проявления жизни, как наследственность, — вот что их интересует, а не химиче­ский состав. Эйвери не может понять, что такого есть в хи­мической молекуле ДНК, что могло бы объяснить явление наследственности. Ответ будет найден не в области химии.

В английском городе Блечли (Bletchley) в 1943 году засе­креченный великолепный математик Алан Тьюринг (Alan Turing) подошел к величайшему открытию — принципу ра­боты вычислительной техники. Разобравшись в работе не­мецкой военной шифровальной машины Лоренца, Тьюринг создает первый компьютер, названный им Colossus. В осно­ву универсальной вычислительной машины Тьюринга легла изменяемая и сохраняемая программа. Никто не осознал в то время, и даже сам Тьюринг, что он, вероятно, ближе всех подошел к раскрытию секрета жизни. Наследственность — это изменяемая и сохраняемая программа, а метаболизм — универсальная машина. Их связывает между собой код — си­стема абстрактных сообщений, которые могут быть записа­ны не важно в чем — в химических веществах, физических явлениях или даже в нематериальной форме. Основной секрет лежит в самовоспроизведении. Все, что может ис­пользовать ресурсы окружающего мира для копирования себя, — это форма жизни. А наиболее вероятной формой жизни может быть дижиталъное сообщение — число или слово (Hodges А. 1997. Turing. Phoenix, London).

 Термин digital на русский язык переводится как число­вой код или сообщение, что не совсем верно, поскольку в основе кода могут лежать не только цифры, но любые дискретные символы - буквы, знаки, нуклеотиды.

В Нью-Джерси в 1943 году тихий и застенчивый фило­лог Клод Шеннон (Claude Shannon) раздумывает над иде­ей, которая ему пришла в голову в Принстоне (Princeton) несколько лет назад. Идея Шеннона состоит в том, что информация и энтропия являются обратными сторонами одной и той же монеты, и обе имеют тесную связь с энер­гией. Чем меньше энтропии в системе, тем больше в ней скрыто информации. Паровая машина может направить энергию угля в механическое вращение вала только пото­му, что машина имеет большое информационное содержание, переданное ей конструктором. То же самое с человече­ским телом. В голове Шеннона информационная теория Аристотеля соединилась с механикой Ньютона. Так же, как Тьюринг, Шеннон имел лишь базовые представления о био­логии. Но его идеи были гораздо ближе к секрету жизни, чем рассуждения химиков и физиков. Информационное со­держимое системы под названием человеческое тело — это ДНК (Campbell J. 1983. Grammatical man: information, entropy, language and life. Allen Lane, London).

Вначале было Слово, и это слово было не ДНК. ДНК поя­вилась позже, когда произошло разделение труда на биохи­мическую активность и хранение информации: метаболизм и репликацию. Но ДНК сохранила в себе отпечаток первого Слова, бережно пронеся его через все геологические эры до нашего дня.

Представим себе, что мы рассматриваем ядро человече­ской яйцеклетки под микроскопом. Давайте расположим 23 хромосомы генома человека в ряд по размеру от самой боль­шой слева до самой маленькой справа. Теперь максимально усилим увеличение микроскопа и сосредоточим внимание на самой большой хромосоме, которую мы исключительно ради удобства назовем первой. Все хромосомы имеют длин­ное и короткое плечо, разделенные перетяжкой центроме­ром. На длинном плече хромосомы 1 рядом с центромерой мы увидим многочисленные повторы из 120 букв (А, С, G и Т). Каждый повтор отделен участком случайно подобран­ных букв, за которым начинается новый повтор 120-буквен- ного текста. Всего таких повторов может быть около ста. Скорее всего, эти повторы как раз и являются остатками того самого первого Слова.

Данный повторяющийся «абзац» текста является малень­ким геном и в то же время наиболее активным из всех генов человека. 120 букв текста копируются в небольшую молеку­лу, известную как 5S РНК. Эта молекула объединяется еще с несколькими белками и молекулами РНК, тщательно подо­гнанными друг под друга, в результате чего образуется рибо­сома— машина трансляции генов в белки, в том числе в те белки, которые осуществляют репликацию ДНК. Можно сказать, что белки — это средство копирования генов в но­вые гены, а гены — средство копирования белков в новые белки. Рецепты используются, чтобы приготовить пищу, а пища нужна для написания новых рецептов. Жизнь — это бесконечная череда преобразований двух типов химиче­ских соединений — белков и ДНК.

Белки воплощают в себе такие проявления жизни, как метаболизм, дыхание и поведение, а ДНК — наследствен­ность, репликацию, размножение, пол — все, что биологи называют генотипом. Одно не может существовать без дру­гого. Точно так же, как в примере с яйцом и курицей. Что было первым, ДНК или белок? Вряд ли это была ДНК, по­скольку ДНК совершенно беспомощна, пассивный кусок компьютерной программы, неспособной к катализу хими­ческих реакций. Но это и не белок, поскольку белки — чи­стая химия, неспособная к самовоспроизведению. Так же трудно себе представить, чтобы ДНК могла самопроизволь­но породить белок, или наоборот. Этот вопрос так бы мог и остаться непостижимой загадкой, если бы Слово не остави­ло своего едва заметного следа на нити жизни — молекулы РНК. Как и в случае с яйцом и курицей, мы можем предполо­жить, что яйцо все же было раньше, поскольку динозавры, предки птиц, уже откладывали яйца. Так и в споре междуСк'лкч >м и РНК все больше свидетельств в пользу того, что РНК предшествовала белкам.

РНК — это та химическая субстанция, которая связыва­ет между собой ДНК и белки. Сейчас РНК используется в клетке главным образом как промежуточное сообщение для трансляции кода ДНК в последовательность аминокис­лот в белке. Но все меньше остается сомнений, что именно РНК была предшественницей обоих — белка и ДНК.

Слово было РНК. Существует пять свидетельств того, что РНК появилась раньше белков и ДНК.

1.  Даже теперь химические ингредиенты молекулы ДНК получаются путем модификации ингредиентов моле­кулы РНК. Например, буква Т (тимин), относящаяся к ДНК, синтезируется из буквы U (урацила) — принад­лежащей РНК.

2.   Многие ферменты для активации требуют присут­ствия небольших молекул РНК.

3.   Кроме того, РНК в отличие от ДНК и белков способна к самокопированию без чьего-либо участия. Добавьте только в среду необходимые ингредиенты, и процесс пойдет.

4.   Если внимательно рассмотреть биохимическую ак­тивность клетки, то окажется, что все основополага­ющие и реликтовые процессы происходят с участием РНК. Это РНК-зависимые ферменты считывают ин­формацию с ДНК, преобразуя ее в информационную РНК. Именно из РНК построены рибосомы, выпол­няющие трансляцию генетического кода в белок, при этом именно молекулы транспортных РНК вылавли­вают в цитоплазме аминокислоты и подносят их к ме­сту сборки.

5.   И наконец, РНК в отличие от ДНК выступает в каче­стве катализатора химических процессов, разрушаю щих или синтезирующих другие химические соедине­ния, в том числе и саму РНК. РНК может вызывать собственное разрезание с последующим сшиванием

свободных концов, а также катализировать удлине­ние собственной цепи.

Открытие этих примечательных свойств РНК, сделан­ное Томасом Чеком (Thomas Cech) и Сидни Олтменом (Sidney Altman), изменило наше представление об истоках жизни. Теперь наиболее вероятным кажется то, что самым первым геном была молекула РНК, объединяющая в себе свойства репликации и катализа, — Слово, потребляющее вещества из окружающей среды для копирования самого себя. Возможно, если синтезировать случайным образом молекулы РНК прямо в пробирке, можно получить соеди­нение, которое по своим химическим свойствам будет со­ответствовать первоисточнику жизни. Примечательно, что молекулы РНК, отобранные в подобных эксперимен­тах, всегда были весьма похожи по своему содержанию на текст гена 5S РНК, который находится вблизи центромеры хромосомы 1.

 В 1989 году за открытие свойств РНК Томас Чек и Сидни Олтмен были награждены Нобелевской премией.

Намного раньше первого динозавра, первой рыбы, первого червя, первого растения, первого гриба и первой бактерии на Земле царил мир РНК. Это было, вероятно, около 4 млрд лет тому назад. Нам неизвестно, как выглядел этот РНК-овый организм. Мы можем только предполагать, какой была химическая активность данного соединения, обеспечивающая его самовоспроизведение. Неизвестно, был ли прародитель у этого организма. Но мы можем быть уверены, что он был, поскольку на это указывают свойства современных молекул РНК (Gesteland R. Е, Atkins J. Е (eds). 1993. The RNA world. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York).

У этого РНК-ового организма были большие проблемы. РНК— крайне нестабильная молекула, разрушающаяся в течение нескольких часов. Любое эволюционное усложне­ние такого организма было под вопросом, так как инфор- мании быстро терялась в силу стремительного накопления ошибок. Единственно возможным направлением эволюции было направление в сторону создания более устойчивой мо­лекулы ДНК с развитием системы считывания РНК с ДНК. Такой системой считывания могла быть проторибосома. Считывание информации должно было быть достаточно быстрым, так как РНК быстро разрушалась, но при этом аккуратным. Одновременное считывание трех нуклеотидов за один шаг, видимо, было компромиссом для достижения необходимой скорости и точности. Поиск нужного трипле­та облегчался в случае маркирования этих нуклеотидов, а в качестве маркеров, распознаваемых проторибосомами, использовались аминокислоты. Значительно позже у про- торибосомы появилась дополнительная ферментативная активность сшивания маркеров в новый полимер — белок. В результате триплет стал кодом, обеспечивающим транс­ляцию последовательности нуклеотидов в последователь­ность аминокислот. Образовался новый, более сложный ор­ганизм, в котором генетическая информация сохранялась в ДНК, метаболическая активность обеспечивалась белками, а РНК стала играть роль моста между ними.

Имя нашего общего предка — Лука (Luca — Last Universal Common Ancestor, последний вселенский общий предок). Как он выглядел и где жил? Предположительно, он выгля­дел как бактерия и жил в теплых лужах, возможно, в горя­чих источниках или морских заливах. В последнее время Луке стали отводить более мрачное место жительства, ког­да стало известно, что глубинные подземные и подводные камни обсеменены миллиардами литотрофных (живущих за счет преобразования химических соединений) бакте­рий. Тогда Луку поселили глубоко под землей, поближе к вулканической лаве, где его пищей были сера, железо, водород и углерод. Даже сейчас то, что мы понимаем под биосферой, — лишь вершина айсберга. По расчетам ученых девять десятых всего органического углерода сосредоточе­но глубоко под землей в виде термофильных бактерий, от­ветственных за образование природного газа (Gold Т. 1992. The deep, hot biosphere.Proceedings of the National Academy of Science of the USA 89: 6045-6049; Gold T. 1997. An unexplored habitat for life in the universe?American Scientist 85: 408-411).

Впрочем, сейчас довольно сложно представить, как выгля­дели первые формы жизни на Земле. У большинства совре­менных организмов гены передаются только от родителей к детям, но так было не всегда. Например, бактерии могут пе­редавать генетический материал друг другу от клетки к клет­ке. Вполне возможно, что ранее горизонтальный перенос генов был еще более распространенным явлением, вклю­чая целенаправленный поиск и захват нужных генов орга­низмами. В клетках древних организмов должно было быть много маленьких хромосом, по нескольку генов в каждой, которые легко можно было потерять или передать. Исходя из этой гипотезы, Карл Везе (Carl Woese) предложил рас­сматривать виды организмов как временные сообщества генов, нестабильные во времени. Гены, которые нашли свое прибежище в геноме человека, могли прийти к нам от разных видов. В таком случае бессмысленно искать един­ственного общего предка в далеком прошлом. Возможно, был не один Лука, а целое сообщество генетически разно­родных организмов, свободно обменивавшихся друг с дру­гом генами. Согласно Везе, жизнь уходит к своим истокам многочисленными корнями, а не одним генеалогическим стволом (Woese С. 1998. The universal ancestor. Proceedings of the National Academy of Science of the USA 95: 6854-6859).

Тот древний мир можно представить как коммуну, в ко­торой гены принадлежали всему сообществу организмов. Но, скорее, реальному положению вещей соответствует теория эгоистичных генов, согласно которой гены нахо­дились в состоянии жесткой конкуренции по отношению друг к другу и в организмах образовывали лишь временные союзы. С течением времени наиболее удачные сочетания генов закреплялись, и индивидуальный эгоизм генов за­менялся коллективным трудом. Впрочем, пока это только гипотезы.

Но даже если предков было много, мы можем продол­жить наши размышления о том, где они жили и как выгля­дели. Были ли они похожи на современные термофильные бактерии? Благодаря ряду работ трех исследователей из Новой Зеландии, опубликованных в 1998 году, становится понятным то, что наши представления о примитивности бактерий не совсем верны. Бактерии, с их простым строе­нием клетки без ядра и с одной циркулярной хромосомой, скорее всего, не лежат в основе генеалогического дерева жизни. Традиционно древо жизни связывают с термофиль­ными бактериями, которые и сейчас встречаются в тер­мальных источниках.

По-видимому, автор имеет в виду архебактерии — живые ископаемые, населяющие горячие источники и другие экс­тремальные места обитания, непригодные для иных форм жизни.

Возникновение многоклеточных организмов связывают с объединением древних бактерий в сложные ассоциации. Но были ли наши предки такими же экстремалами, тяготев­шими к извергающимся вулканам и горячим источникам? Давайте представим обратный ход эволюции. Первые ор­ганизмы не были похожи на бактерии и не жили в горя­чих источниках и глубоководных вулканических кратерах. Вероятно, они больше напоминали современных прото- зоа — простейших одноклеточных животных вроде амебы, с геномом, фрагментированным в маленькие линейные по­липлоидные (несколько одинаковых копий) хромосомы. Полиплоидия была важна для первых организмов, посколь­ку их системы репликации были несовершенны и допуска­ли ошибки при копировании ДНК. Именно из-за несовер­шенства и неустойчивости биохимических систем эти ор­ганизмы, скорее всего, предпочитали холодный климат, а не горячие источники. Многие ученые, как, например, Патрик Фортерр (Patrick Forterre), полагают, что бактерии появились на Земле намного позже и принципиально отли­чаются от тех первых организмов, которые изобрели фор­му жизни, основанную на взаимодействии белков и ДНК. Действительно, если первоисточником жизни была РНК, то в организмах бактерий разнообразие молекул РНК све­дено к минимуму, особенно у микроорганизмов, живущих в горячих источниках. Но зато именно в нашем организме можно найти многочисленные реликтовые формы РНК, унаследованные нами от Луки. Бактерии в этом плане го­раздо более «продвинуты».

Реликтовые РНК, эти молекулярные ископаемые, широ­ко представлены у многоклеточных организмов. Многие из них являются мельчайшими молекулами, появляющи­мися в результате сплайсинга информационных РНК или существующими сами по себе, без определенных функций. Выделено много классов этих молекул: направляющие РНК, сброшенные РНК, короткие РНК ядра, короткие ядрышковые РНК и самовырезающиеся интроны. У бакте­рий ничего подобного нет. Гораздо проще предположить, что эти элементы были утрачены бактериями, чем то, что они были приобретены в ходе эволюции высшими организ­мами. (В биологии принято отдавать предпочтение более простым гипотезам, если нет явных свидетельств в пользу более сложной гипотезы. Этот подход называется принци­пом бритвы Оккама (Occam's razor).)

Принцип назван так по имени философа XIV века Уильяма

Оккама (William Occam, 1285-1349), впервые сформулировавшего его.

Бактерии избавились от многочисленных РНК, посколь­ку они крайне нестабильны и склонны к мутациям, особен­но в экстремальных условиях с высокими температурами и низкими значениями кислотности. Дальнейшая эволюция бактерий шла в направлении упрощения организма, спо­собствовавшего ускорению процессов репликации и раз­множения, что чрезвычайно важно для успешной конкурен­ции в эконишах их обитания. Но в клетках нашего организ­ма реликтовые РНК (остатки уже давно не используемых механизмов, замененных более совершенными) все еще сохранились как напоминание о прежних формах жизни. В отличие от бактерий в эволюции многоклеточных орга­низмов — грибов, растений и животных — тенденция к упро­щению никогда не была доминирующей. Напротив, преиму­щество получали более сложные формы, обеспечивающие физико-химическую стабильность (гомеостаз) клеток, что и дало возможность сохраниться реликтовым молекулам РНК (Poole А. М., Jeffares D. С., Penny D. 1998. The path from the RNA world.Journal ofMolecular Evolution 46: 1-17; Jeffares D. C., Poole A M., Penny D. 1998. Relics from the RNA world .Journal of Molecular Evolution 46: 18-36).

3a последние годы был достигнут значительный прогресс в изучении роли коротких молекул РНК, не кодирующих белки. Оказалось, что они играют чрезвычайно важную роль в регуляции биохимических процессов и экспрессии (считывания) генов. Поэтому их нельзя считать реликтами. Также оказалось неправдой то, что таких молекул РНК нет у бактерий. Их просто никто не искал, а когда стали искать, только в кишечной палочке нашли несколько сотен корот­ких регуляторных РНК (Hershberg R., Altuvia S., Margalit H. 2003. A survey of small RNA-encoding genes inEscherichia coli. Nucleic Acids Research 31:1813-1820).

Трехбуквенные слова генетического кода совершенно одинаковы у всех организмов. Так, CGA означает аргинин, a GCG — аланин у всех организмов: летучих мышей, жуков, водорослей и бактерий. Такой же код используется бакте­риями, ошибочно названными архебактериями, которые живут при температуре кипения воды в сернокислых вулка­нических источниках на дне Атлантического океана. Этот же код используют вирусы— мельчайшие бесклеточные живые организмы. Куда бы мы ни пошли в этом мире, ка­ких бы ни взяли животных или растения, жука или одно­клеточную амебу, все живое на планете использует один и тот же генетический код. Жизнь едина и говорит на одном языке. (Все же существует некоторое незначительное ва­рьирование кода — диалекты, присущие бактериям, много­клеточным и митохондриям.)

 Теория о том, что архебактерии лежат в основе генеалоги­ческого дерева как современных эубактерий, так и много­клеточных, по-прежнему рассматривается как основная. Хотя, безусловно, это были не те архебактерии, которые сейчас живут в вулканических гейзерах. Обособленное положение архебактерий по отношению к другим орга­низмам также не вызывает сомнений.

2 Геном. Автобиография вида в 23 гл.

Все это означает, что появление жизни на Земле про­изошло лишь однажды, что может быть использовано ве­рующими как хороший аргумент в пользу божественного происхождения мира. Конечно, можно предположить, что жизнь зародилась не на Земле, а была занесена из космоса на инопланетном космическом корабле. Возможно также, что жизнь зарождалась многократно и было много альтер­нативных форм жизни, но в конкурентной борьбе выжили лишь Лука и его потомки. Но до раскрытия в 1960 году ге­нетического кода не было никаких прямых доказательств того, что мы и морская водоросль — родственники, у кото­рых был общий предок. Единство жизни на нашей плане­те — это теперь экспериментально доказанный факт. Эразм Дарвин был прав, когда говорил, что «одна и только одна из нитей жизни была первоисточником всех остальных форм живых организмов на Земле».

Обобщим то, что мы узнали о геноме из этой главы: -ф жизнь едина и произошла от общего предка; -Ф первые формы жизни были основаны на РНК; -ф и бактерии, и животные являются потомками древней формы жизни, которая существенно отличалась как от нас с вами, так и от современных бактерий. Скорее всего, это были крупные одноклеточные полиплоид­ные организмы с множеством линейных хромосом. Не найдено никаких окаменелостей первых форм жизни на Земле, существовавших 4 млрд лет тому назад. Сохранилась только огромная книга живой природы — ге­ном. Гены в каждой мельчайшей клетке вашего тела — это прямые потомки первых репликационных систем доисто­рических организмов, дошедшие до наших дней после бо­лее чем 10 млрд копирований и сохранившие в себе цифро­вые сообщения о первых днях жизни. Если в нашем геноме мы можем найти ответ на вопрос о том, как зарождалась жизнь, то как много нам может поведать геном о не столь отдаленных событиях нашей истории в последние сотни миллионов лет. В наших руках история человечества, запи­санная в цифровом формате и удобная для чтения с помо­щью компьютера.

 В последние годы появились новые подтверждения того, что в основе первых форм жизни лежала РНК. Недавно была опубликована гипотеза, согласно которой первыми организмами с ДНК были вирусы, и именно в результа­те заражения этими вирусами первых организмов совер­шенно независимо друг от друга возникли три ветви жиз­ни: бактерии, архебактерии и эукариоты (Forterre Р. 2006. Three RNA cells for ribosomal lineages and three DNA viruses to replicate their genomes: a hypothesis for the origin of cell­ular domain. ЯЛ/А5103: 3669-3674).

Хромосома 2 Душа 

В истории науки случалось, что ошибочное положение на долгие годы становилось прописной истиной только по­тому, что никто не удосужился его проверить. До 1955 года все ученые были твердо убеждены в том, что геном челове­ка состоит из 24 пар хромосом. Ошибка произошла в 1921 году, когда техасец Теофилус Пейнтер (Theophilus Painter) сделал препаративные срезы семенников двух афроамери- канцев и одного белого, кастрированных по решению суда за «слабоумие и антиобщественное поведение», зафикси­ровал срезы в химических препаратах и микроскопировал. Пейнтер долго пытался подсчитать скучившиеся хромосо­мы в сперматоцитах несчастных мужчин и наконец решил, что их 24. «Я пришел к убеждению, что это число верно», — скажет он позже. Интересно, но другие ученые затем по­вторяли подсчеты, используя разные методы, и тоже схо­дились во мнении, что хромосом 24.

В течение 30 лет никто не осмелился опровергнуть этот «очевидный факт». Одна группа ученых прервала исследо­вание клеток печени человека, поскольку им удалось насчи­тать только 23 пары хромосом в клетках. Другой ученый разработал метод разделения хромосом, но не стал оспари­вать число 24. И только в 1955 году, когда индонезиец Джо- Хин Тьо (Joe-Hin Tjio) переехал из Испании в Швецию, в лабораторию Альберта Левана (Albert Levan), ошибка была обнаружена. Тьо и Леван, используя более современную технику, четко насчитали 23 пары хромосом. Не поверив самим себе, они взялись за фотографии, опубликованные в старых книгах по генетике человека, но и там насчита­ли только 23 пары. Воистину, нельзя найти более слепого человека, чем тот, который не хочет видеть! (Kottler М. J. 1974. From 48 to 46: cytological technique, preconception, and the counting of human chromosomes.Bulletin of the History of Medicine. 48: 465-502).

В самом деле, удивительно, что у человека не 24 пары хро­мосом. У шимпанзе 24 хромосомы, столько же у гориллы и орангутанга. Среди человекообразных обезьян мы — исклю­чение. Наиболее неожиданное и очевидное отличие чело­века от человекообразных обезьян, которое можно увидеть под микроскопом, состоит в том, что у нас на одну хромосо­му меньше. Причина, и это сразу же было установлено, не в том, что одна из хромосом затерялась, а в том, что две обе­зьяньи хромосомы в человеческой клетке слились в одну. Хромосома 2, вторая по размеру в геноме человека, появи­лась в результате слияния двух средних хромосом обезьян. Это стало очевидным, когда сравнили чередование темных полосок на хромосоме 2 и на хромосомах обезьян.

В своем пос лании в Академию наук Ватикана 22 октября 1996 года Папа Иоанн Павел II (John-Paul II) писал, что между предковыми формами обезьян и современным че­ловеком лежит «онтологический разрыв» — момент, когда Бог вселил душу в животного предка. Таким образом, ка­толическая церковь нашла способ примириться с теорией эволюции. Вполне вероятно, что онтологический разрыв с животным миром произошел именно тогда, когда слились воедино две хромосомы обезьяны. Значит, гены души долж­ны лежать где-то посредине хромосомы 2.

Тем не менее наш вид нельзя считать вершиной эво­люции. У эволюции вообще нет вершин, и нет такого по­нятия, как эволюционный прогресс. Естественный отбор представляет собой беспрерывный процесс изменения форм живых организмов для достижения оптимального соответствия с текущими физическими и биологическими условиями среды обитания. Бактерии, населяющие горло­вины черных курильщиков — подводных кратеров, извер­гающих едкие газы на дне Атлантического океана, прошли такой же путь эволюции от нашего общего предка Луки, как и банковский клерк, а возможно, и более длинный путь, учитывая несоизмеримо большую скорость размножения.

То, что данная книга посвящена геному человека, не означает, что это самый лучший геном. Хотя, безусловно, человек уникален в этом мире, поскольку у него в голове на­ходится самый сложный компьютер на планете. Но слож­ность сама по себе не является целью эволюции. Все другие виды также уникальны. Тем не менее в этой главе я постара­юсь объяснить, что является отличительной особенностью нашего вида от всех других. Хотя в истории эволюции жиз­ни на Земле главе о возникновении безволосых обезьян в африканской саванне следовало бы отвести всего несколь­ко строк, для нашего вида это событие имело чрезвычайно важное значение. Что же стало отправной точкой, откуда пошло развитие человека?

С точки зрения эволюции человек, безусловно, стал удачным решением. До этого не было ни одного крупного животного, столь плотно населившего Землю. Нас больше 6 млрд, что в сумме дает около 300 млн тонн живого веса. Конкурировать с нами по численности могут только одо­машненные животные — коровы, куры и овцы, а также комменсалы: воробьи и крысы. Как с этим контрастирует число горных горилл, которых осталось не больше тысячи! Даже в те времена, когда человеческая цивилизация не раз­рушала среду их обитания, горных горилл было едва ли в десять раз больше.

Более того, наш вид проявил удивительные способно­сти к заселению самых различных мест обитания. В усло­виях холода и жары, сухости и влажности, высокогорья и низин, вблизи моря и в глубине пустыни — всюду человек находил способ выжить. Из животных, расселившихся по всем континентам, кроме Антарктиды, можно назвать только скопу (Pandion haliaetus), сипуху (Ту to alba) и розовую крачку (Sterna dougallii), да и то эти птицы привязаны лишь к строго определенным местам обитания. Конечно, такой ошеломительный успех таит в себе опасность экологиче­ской катастрофы, которая может произойти довольно ско­ро. Согласитесь, для самого успешного вида мы довольно пессимистичны.

Следует заметить, что нашему успеху предшествовала череда неудач и поражений. Большинство человекообраз­ных обезьян исчезли с лица Земли 15 млн лет тому назад, уступив место другим, более приспособленным обезьянам. Еще до этого, 45 млн лет назад, наш отряд приматов поч­ти полностью был вытеснен со всех мест обитания более успешными грызунами. Предки всех млекопитающих, пер­вые синапсидные тетраподы, 200 млн лет назад проиграли в состязании с динозаврами. 360 млн лет назад кистеперые рыбы проиграли в сражении с лучистыми рыбами, а еще раньше, 500 млн лет назад, в кембрийский период, первые хордовые не выдержали конкуренции с членистоногими, сохранив лишь тупиковую ветвь иглокожих. Мы добились успеха не по воле судьбы, а вопреки ей.

Спустя 4 млрд лет после возникновения Луки появи­лась новая форма жизни, которую Ричард Докинз (Richard Dawkins) назвал машиной выживания, — крупные организ­мы, наделенные телами, состоящими из большого числа клеток. Они намного успешнее справлялись с разворотом физико-химических процессов в сторону меньшей энтро­пии и с репликацией собственных генов. Возникновению этих существ предшествовал длительный период проб и ошибок, процесс, называемый естественным отбором. Триллионы новых тел были построены, опробованы и допущены к продолжению потомства, если они соответ­ствовали все ужесточающимся критериям выживания. На первых этапах конкуренты старались выработать наиболее эффективные биохимические пути метаболизма: лучшим организмом был тот, который наиболее быстро и с наи­меньшими затратами энергии преобразовывал химические соединения окружающей среды в ДНК и белки. Эта фаза продолжалась примерно 3 млрд лет, в течение которых жизнь на Земле представляла собой бесконечную борьбу за выживание между разнообразными амебоподобными суще­ствами. Три миллиарда лет одноклеточные существа жили, рождаясь и умирая день за днем. Казалось бы, достаточно, чтобы реализовать все варианты развития.

Но эволюция на этом не завершилась. Примерно милли­ард лет назад довольно неожиданно возник мир принципи­ально новых многоклеточных организмов. По меркам гео­логических эпох этот всплеск разнообразия, называемый кембрийским взрывом, произошел стремительно, в тече­ние всего 10-20 млн лет. Возникло огромное количество организмов разных форм и размеров: снующие трилобиты длиной до полуметра, слизкие черви еще большей длины, огромные фестончатые водоросли. Одноклеточные орга­низмы все еще преобладали, но крупные и бесконечно раз­нообразные многоклеточные «машины выживания» осваи­вали все новые и новые ниши. В эволюции многоклеточных наметилась стабильная тенденция к усложнению. Хотя в истории Земли было много примеров регресса, в частности, связанного с бомбардированием планеты крупными метео­ритами, искореняющими на какое-то время наиболее разви­тые организмы, в целом животный мир более поздних эпох отличался тем, что предковые формы имели более сложное строение тела. Особенно явно тенденция к усложнению просматривается в эволюции мозга. Мозг становился слож­нее и больше на протяжении всех геологических эпох. У жи­вотных кайнозоя, с наименьшим мозгом, показатели все же превосходили рекордные показатели мезозоя, но средний размер мозга в мезозое был значительно больше, чем у палео­зойских образцов. Эгоистичные гены для удовлетворения своих амбиций нашли способ построения такого тела, кото­рое не только могло выдерживать неблагоприятное воздей­ствие окружающей среды, но и целесообразно действовать. Теперь если над генами нависнет угроза замерзания в зим­нюю пургу, они смогут рассчитывать на то, что созданное ими тело совершит какой-то разумный поступок, например мигрирует на юг или построит укрытие.

От нашего бездыханного прошлого миллиарды лет назад перенесемся в не столь отдаленные дни — на 10 млн лет на­зад. Уже намного позже того, как своего расцвета достигли насекомые, рыбы, динозавры и птицы, на Земле появились существа с самым большим мозгом (относительно массы тела) — человекообразные обезьяны. Доподлинно известно, что в это время по крайней мере два вида человекообразных обезьян обитали в Африке. Хотя не исключено, что их было больше. Одним из этих видов была предковая форма горил­лы, а другой вид являлся общим предком шимпанзе и нас с вами. Предок гориллы поселился на высокогорных скло­нах центральноафриканских вулканов, изолировав себя от остальных человекообразных обезьян. В течение последую­щих 5 млн лет произошло разделение другого вида обезьян на шимпанзе и людей. Это стало известно, потому что дан­ные события запечатлены в нашем геноме.

Еще в 1950 году великий анатом Дж. 3. Янг (J. Z. Yang) мог сомневаться в том, произошли люди от человекообразных обезьян или это была совершенно иная ветвь эволюции приматов, отделившаяся от общего ствола уже 60 млн лет назад. Он не соглашался с другими учеными, которые по­лагали, что орангутанг ближе всего стоит к людям (Yang J. Z. 1950. The life of vertebrates. Oxford University Press, Oxford). Зато теперь мы абсолютно убеждены не только в том, что результатом последнего пересечения с обезьянами был наш общий предок именно с шимпанзе, но мы также знаем, что это разветвление произошло 5-10 млн лет назад. Поскольку мутации в генах происходят с определенной постоянной ча­стотой, сравнивая гены, мы можем точно определить, как давно разделились два вида. Во всех исследованных генах, белках и интронах наблюдаются большие отличия между го­риллой и шимпанзе, чем между шимпанзе и человеком. Эти исследования проводили методом гибридизации, суть кото­рого состоит в том, что чем больше общего между образца­ми ДНК, тем при большей температуре происходит диссо­циация ДНК в растворе.

Впрочем, откалибровать молекулярные часы таким обра­зом, чтобы они показывали точную дату эволюционного со­

бытия, весьма сложно. Поскольку человекообразные обезья­ны живут долго и к размножению приступают уже в зрелом возрасте, их молекулярные часы тикают довольно медленно. (Мутации, передаваемые поколениям, накапливаются толь­ко во время размножения при образовании яйцеклеток и сперматозоидов.) Нет четкой формулы, по которой можно было проводить калибровку частоты мутаций исходя из про­должительности жизни. Более того, следует признать, что в разных генах ход часов отличается. Одни гены спешат и ука­зывают на то, что пути развития человека и шимпанзе разо­шлись уже давно, другие, например гены митохондрий, сви­детельствуют о тесном родстве наших видов. Поэтому время появления людей указывается в пределах от 5 до 10 млн лет (Arnason U., Gullberg A., Janke А. 1998. Molecular timing of primate divergences as estimated by two non-primate calibration points.Journal ofMolecular Evolution 47: 718-727).

Уже после написания этой книги в Кении были обнару­жены наиболее древние останки предков человека, да­тируемые 7 млн лет, что подтверждает расчетные данные, полученные в результате сравнения геномов человека и

шимпанзе.

Если не считать слияния двух хромосом в хромосому 2, остальные различия в геномах шимпанзе и человека весьма незначительны. А в хромосоме 13 вообще не было найдено никаких отличий. Если навскидку взять любой «абзац» в ге­номе шимпанзе и сравнить его с соответствующим «абзацем» в геноме человека, мы найдем лишь несколько отличных «букв», в среднем одну на 100 знаков, т.е. на 99% мы неотли­чимы от шимпанзе. При этом сходство с гориллой как чело­века, так и шимпанзе составляет только 97%. Другими слова­ми, мы вместе ушли от гориллы, но шли разными путями.

Но как это возможно? Ведь отличие человека от шим­панзе огромно. Шимпанзе покрыт волосами, имеет другое строение черепа и всего тела, другие конечности, не обла­дает речью. Трудно найти хоть что-то в шимпанзе, что было бы на 99% таким же, как у нас. Но так ли это? По сравнению с чем? Если взять пластилиновые модели мышей и выле­пить из одной шимпанзе, а из другой человека, то придется

вносить одни и те же изменения. Шимпанзе и человек бу­дут еще более подобными, если отправной точкой считать амебу. В обоих случаях мы имеем тридцать два зуба, пять пальцев на каждой из четырех конечностей, два глаза и одну печень. В обоих случаях есть волосяной покров, сухая кожа, позвоночник и три маленькие косточки в среднем ухе. По отношению к амебе или, лучше, оплодотворенной яйцеклетке, человек и шимпанзе действительно подобны на 99%. Нет ни одной косточки в теле шимпанзе, которой не было бы у человека. Нет ни одного химического соеди­нения в мозге шимпанзе, которого не было бы в мозге че­ловека. Иммунная, пищеварительная, кровеносная, лимфа­тическая и нервная системы построены у нас однотипно. Даже ядра мозга у нас совершенно одинаковы. Что касается строения мозга, то это был последний рубеж обороны про­тивников теории происхождения человека от обезьяны. Викторианский анатом сэр Ричард Оуэн (Richard Owen) утверждал, что уникальным образованием в основании мозга человека является гиппокамп, который отсутствует у обезьян, и именно он является вместилищем души и сви­детельством божественного происхождения. Он не нашел гиппокамп в свежепрепарированных мозгах горилл, при­везенных из Конго путешественником Полем дю Шэллу (Paul du Chaillu). Незамедлительно последовало опровер­жение Томаса Хаксли (Thomas Huxley). «Нет, у обезьян его нет», — упирался Оуэн. «Да нет же, есть», — настаивал Хаксли. Короче говоря, «дело о гиппокампе» дошло в 1861 году до бранной перепалки в викторианской Англии и на­шло отражение в сатирическом издании Punch (Петрушка) и в новелле Чарльза Кингсли (Charles Kingsley) The water babies (Дети воды). Спор давно вышел за пределы анато­мии. Хаксли говорил: «Я не ставлю своей целью загнать человеческое достоинство ниже собственной подошвы и не думаю, что это произойдет, если признать, что у челове­кообразных обезьян тоже есть гиппокамп. Но мне хочется вымести поганой метлой человеческое тщеславие» (Huxley Т. Н. 1863/1901. Man's place in nature and other anthropologicalessays, p. 153. Macmillan, London). В отношении гиппокампа Хаксли был прав.

Таким образом, между нами и нашим общим предком с шимпанзе, проживавшим когда-то в Африке, не более 300 ООО поколений. Если вы возьмете за руку свою маму, а она возьмет свою, и так далее в глубь поколений, то полу­чится живая цепь людей протяженностью от Нью-Йорка до Вашингтона, в конце которой будет стоять «недостающее звено» — наш общий предок с шимпанзе. Пять миллионов лет — это большой промежуток времени, но эволюция изме­ряет время не в годах, а в поколениях. Бактерии потребует­ся всего 25 лет, чтобы получить столько же поколений.

Как выглядело это «недостающее звено»? Выстроив в ряд найденные окаменелости предков современного чело­века, ученые вплотную подошли к ответу на этот вопрос. Наиболее близко к развилке дорог находится, видимо, ма­ленький получеловек-полуобезьяна ардипитек (Ardipithecus), скелет которого датируется 4 млн лет. Хотя некоторые уче­ные считают ардипитека «недостающим звеном», скорее всего, это не так. Уж слишком его тазовые кости приспосо­блены к прямохождению. Довольно трудно предположить, что, происходя от гориллы, в процессе эволюции ардипи­тек достиг такого совершенства, которое затем вновь было утрачено у шимпанзе. Окаменелости «недостающего звена» должны быть на пару миллионов лет моложе. Но исходя из того, как выглядит ардипитек, можно представить внешний вид «недостающего звена». Мозг у него был меньше, чем у современного шимпанзе. Он проворно мог передвигаться как на двух, так и на четырех ногах. Его рацион напоминал рацион шимпанзе: в основном фрукты и стебли растений. Самцы должны были быть крупнее самок. Нам, людям, очень трудно не полагать, что наш общий предок с обезья­ной больше походил на шимпанзе, чем на нас. Возможно, шимпанзе опротестовали бы такой подход, тем не менее факты свидетельствуют о том, что действительно наш вид претерпел значительно более существенные изменения.

Как и все другие человекообразные обезьяны, «недоста­ющее звено» было лесным животным, имеющим дом где-то в ветвях плиоценового леса. Но в какой-то момент времени популяция была разделена пополам. Мы можем это предпо­ложить, поскольку именно разделение популяций служит отправной точкой видообразования. Каждая дочерняя суб­популяция постепенно приобретает все новые и новые мор­фологические и генетические черты. Линией раздела мог­ли стать горы, или широкая река (так, река Конго отделяет шимпанзе от их разновидности — бонобо), или как раз в это время образовавшийся рифтовый разлом земной коры, в результате которого отделилась восточноафриканская по­пуляция обезьян, оказавшаяся отрезанной от тропических лесов в засушливой саванне. Французский палеонтолог Ив Копен (Yves Coppens) в шутку назвал это событие «истори­ей восточного побережья». По другой версии популяция разделилась на южную — шимпанзе, и североафриканскую, а линией раздела стала пустыня Сахара. Можно также пред­положить, что наводнение или прорыв Гибралтара отде­лили популяцию обезьян на средиземноморском острове, где им пришлось научиться бродить вдоль берега в поисках рыбы и моллюсков. Теорий много, но пока нет четкого до­казательства достоверности ни одной из них.

Каким бы ни был механизм изоляции, мы можем предпо­ложить, что наши предки составляли небольшую изолиро­ванную группу, тогда как предки шимпанзе были превалиру­ющей расой. Мы можем это предположить, поскольку, судя по данным популяционной генетики, известно, что наш вид «прошел сквозь горлышко бутылки», т.е. в недавней истории наших предков был момент, когда популяция нахо­дилась на грани вымирания из-за малочисленности особей. В истории шимпанзе такого момента не было. Поэтому случайное варьирование генома в популяции шимпанзе намного больше, чем варьирование у разных рас людей (Rogers A., Jorde R. В. 1995. Genetic evidence and modern hu­man origins. Human Biology 67: 1-36).

Давайте предположим, что эта маленькая группа особей сохранилась на острове. Изоляция балансирующей на грани исчезновения группы привела к близкородственному скре­щиванию, что в свою очередь вызвало эффект генетическо­го дрейфа. (Этот эффект проявляется в том, что в малых популяциях частота возникновения и накопления мутаций существенно возрастает.) Именно в такой ограниченной популяции могла закрепиться мутация слияния двух хромо­сом. Эта мутация привела теперь уже к генетической изоля­ции вида, поскольку здоровое потомство не могло родиться от двух родителей с разным числом хромосом. Эта граница уже никогда не могла быть преодолена, даже после слияния островной популяции с материковой. Межпопуляционные гибриды должны были быть бесплодными. (По этическим соображениям эксперименты по скрещиванию шимпанзе и человека никогда не проводились, но появление потом­ства действительно маловероятно.)

Параллельно происходили другие существенные измене­ния в анатомии предков человека. Скелет изменился таким образом, что стало возможным прямохождение на двух но­гах, которое в большей степени подходило для перемеще­ния на значительное расстояние по открытой равнинной местности. Напротив, способ передвижения обезьян боль­ше подходит для оседлого образа жизни в лесу или на холми­стой местности. Стала также изменяться кожа. Волосяной покров сокращался, и появилось обильное потоотделение в жаркую погоду, что совершенно не свойственно другим человекообразным обезьянам. Эти изменения вместе с со­хранившейся шапкой волос на макушке и системой возврат- но-теплообменных вен на голове говорят о том, что наши предки больше уже не жили в тени и туманах экваториаль­ного леса, а ходили прямо под палящим экваториальным солнцем (Boaz N. Т. 1997. Eco homo. Basic Books, New York).

Можно дальше обсуждать изменения в экологии, кото­рые привели к таким разительным отличиям в строении скелета, но основной вывод мы можем сделать уже сейчас: наши предки были изолированы в довольно сухой, равнин­ной местности, покрытой травой. Эта среда обитания на­шла наших предков, а не они ее. Примерно в то время, ког­да произошло разделение предков человека и шимпанзе, действительно, во многих областях Африки джунгли сме­нила саванна. Чуть позже, примерно 3,6 млн лет назад, про­изошло извержение вулкана Садиман, который находится на территории современной Танзании. На свежевыпавшем пепле четко отпечатались следы трех гоминидов лаетоли, которые куда-то шли с юга на север по своим делам. Впереди шла наиболее крупная особь, средняя особь отставала всего на шаг, а чуть левее семенила маленькая особь. На полпути они остановились и посмотрели на запад, а затем продол­жили свой путь. Окаменевшие следы рассказали неболь­шую историю о наших вероятных предках, людях лаетоли, которые уже в те времена уверенно передвигались прямо на двух ногах.

Но до сих пор нам известно очень мало. Были люди ла­етоли мужчиной, женщиной и ребенком или мужчиной и двумя женщинами? Чем они питались? Где жили? Восточная Африка становилась все более сухой по мере того, как в рифтовые долины переставал поступать влажный воздух с запада. Вряд ли люди пришли сюда в поисках менее дождли­вого климата. Напротив, нам необходима вода. Наше свой­ство обильно потеть на жаре, адаптация пищеварительного тракта к перевариванию разнообразной пищи, в том числе и рыбы, и даже наше стремление к отдыху на морском или речном берегу и умение плавать говорят о том, что для на­ших предков всегда предпочтительнее был влажный кли­мат. Окаменевшие останки наших предков следует искать у берегов древних рек и озер.

В какой-то момент древние люди превратились в хищ­ников. Несколько новых видов людей появились уже по­сле того, как лаетоли оставили свои следы на пепле. Одним из широко известных видов являлись австралопитеки. Возможно, они были потомками лаетоли, но точно не на­шими предками. Это была травоядная ветвь гоминидов. Генетика мало может рассказать о них, поскольку они вы­мерли, не оставив потомков. Сведения об австралопите­ках были получены в результате изучения их окаменелых останков. Этим занимались семья Лики (Leakey), Дональд

Иохансон (Donald Johanson) и другие антропологи. Если не считать огромных челюстей, австралопитеки были мел­кими созданиями. Они были меньше и глупее, чем шимпан­зе, но ходили прямо на двух ногах. Их огромные челюсти имели мощную мускулатуру. Они постоянно что-то жевали, вероятно, траву и другую грубую растительность и поэтому утратили клыки, которые мешали жевать жесткую пищу из стороны в сторону. В какой-то момент они исчезли, при­мерно около миллиона лет назад. Вполне возможно, что их съели предки современного человека.

Наши непосредственные предки были более крупными существами — примерно такого же роста, как современные люди, или даже чуть выше. Об этом свидетельствует из­вестная находка мальчика из Нариокотоме, обнаруженная Аланом Уокером (Alan Walker) и Ричардом Лики (Richard Leakey) и датируемая 1,6 млн лет (Walker A., Shipman Р. 1996. The wisdom of bones. Phoenix, London). В это время пред­ки людей уже используют каменные орудия в качестве заме­ны утраченным клыкам. Они удивительно приспособлены для того, чтобы убивать и поедать беззащитных австрало­питеков. В мире животных следует опасаться двоюродных братьев. Львы убивают леопардов, волки убивают койотов. Наши головастые разбойники были вооружены каменным оружием и ходили на охоту группами. Небольшое преиму­щество в борьбе за существование наставило наших пред­ков на путь, который привел их к ошеломительному эволю­ционному успеху. С этих пор мозг становится все больше и больше. Один любознательный математик подсчитал, что каждые 100 ООО лет мозг увеличивался на 150 млн нервных клеток — один из примеров бесполезной статистики, кото­рыми изобилуют проспекты для туристов. Большой мозг, мясной рацион, медленное развитие с длинным детством. (Даже во взрослом возрасте у людей стали сохраняться чер­ты, присущие детям: голая кожа без волосяного покрова, уменьшенные челюсти и высокий лоб.) Все эти признаки развивались параллельно. Без мяса требующий протеинов большой мозг становился слишком дорогой роскошью.

Если бы не произошло уменьшения челюстей, мозгу бы не хватило места в голове. Без увеличения продолжительно­сти детства недоставало бы времени для учения, в процессе которого нужно было заполнить большой мозг необходи­мыми знаниями.

Локомотивом процесса эволюции являлись половые предпочтения. Помимо изменения размеров мозга проис­ходили существенные изменения во внешнем виде наших предков. Так, заметно сокращалось отличие в росте между мужчинами и женщинами. Если у шимпанзе и австралопи­теков самцы были в 1,5 раза больше самок, у современных людей эта разница в росте значительно меньше. Факт по­степенного увеличения размеров самок у предков людей мало обсуждался исследователями. А ведь это свидетель­ствует о смене половых отношений в популяции. Вместо беспорядочных половых связей без образования прочных семейных уз у шимпанзе и полигамных гаремов у горилл появились более длительные семейные объединения с тен­денцией к моногамии. Выравнивание половой диспропор­ции в росте определенно свидетельствует об этом. В попу­ляциях, где половые связи устанавливаются на длительное время, особое влияние на отбор индивидуумов для продол­жения рода оказывают взаимные предпочтения самцов и самок. Если в полигамных семьях определяющим было количество половых связей, то в моногамной семье на первое место выходит качество партнера. Половые пред­почтения, способствующие плодовитости семьи, закрепля­лись в наследственности. Так, предпочтение самцами мо­лодых самок было целесообразным, поскольку у молодой самки впереди более длинный репродуктивный период и самец сможет оставить более многочисленное потомство. Собственно, выбор определялся не возрастом самки, а тем, как она выглядит. Поэтому самки с сохранившимися юве- нильными (детскими) чертами имели больше шансов на успех у самцов. К таким чертам относится высокий выпу­клый лоб, как у новорожденного. Но увеличение размеров лба также связано с увеличением объема мозга. Поэтому половые предпочтения и развитие способности мышления вполне могли идти рука об руку.

Развитие моногамных отношений в семье вело к разде­лению труда между мужчиной и женщиной. У людей сложи­лись уникальные партнерские отношения между полами, которых нет ни у каких других видов. У мужчин, оставив­ших женщин для сбора кореньев и плодов, появилось вре­мя разогнать адреналин по жилам в небезопасном пред­приятии — охоте на крупных животных. Мясом затем они делились с женщинами, благодаря чему те получали бога­тую протеинами еду, не прерывая заботы о детях. Именно в результате такого разделения труда древние предки людей смогли выжить в засушливых районах Африки, одинако­во успешно потребляя как растительную, так и животную пищу. Поскольку охотиться начала только мужская часть популяции, переход на мясную пищу не привел к повороту эволюции наших предков на путь узкого приспособления к хищничеству, как это случилось, например, с большими кошками.

Половое разделение труда способствовало дальнейше­му усложнению и развитию общественных отношений. Благодаря тому что пища справедливо делилась между всеми членами группы, появилась возможность трудовой специализации уже на уровне отдельных особей. Именно появление специалистов, в совершенстве владеющих опре­деленным видом занятий, стало причиной эволюционно­го успеха нашего вида, поскольку дало возможность раз­виваться технологиям. На протяжении всей последующей истории человека специализация возрастала и продолжает усиливаться в наши дни (Ridley М. 1996. The origins of virtue. Viking, London).

И вновь разные эволюционные изменения в челове­ке оказывали взаимное влияние друг на друга. Большой мозг требует богатой белками пищи (это не значит, что вегетарианцы деградируют, поскольку в наши дни доста­точно белков можно получить, потребляя бобовые, но наши предки были весьма ограничены в выборе рациона).

Потребление богатой белком пищи способствует развитию общества, но развитие общества требует дальнейшего раз­вития мозга (нужно было научиться считать, иначе обще­ство погубили бы бездельники). Разделение труда между полами ведет к моногамии, поскольку семья теперь стано­вится также экономической единицей общества. Переход к моногамии усиливает выбраковку индивидуумов по по­ловым предпочтениям, что ускоряет и направляет эволю­цию вида. И так вверх по спирали от стимула к стимулу, от обезьяноподобных животных к человеку. Этот карточный домик теории эволюции человека был построен на весьма ограниченных научных фактах. И все же у нас есть повод надеяться, что дальнейшие открытия подтвердят нашу тео­рию. Окаменелые остатки очень мало могут рассказать нам о социальном поведении наших далеких предков. Они для этого слишком сухи и немногословны. Гораздо больше мож­но почерпнуть из записей в нашем геноме. На уровне генов естественный отбор выражается в изменении последова­тельности нуклеотидов в ДНК или аминокислот в соответ­ствующих белках. Изменения генов происходят постоянно, неся на себе отпечаток событий, управляющих эволюцией на протяжении 4 млрд лет. Если мы только научимся из­влекать информацию из генома, он расскажет нам больше и объективнее о нашей истории, чем папирусные свитки и берестяные грамоты.

Около двух процентов генома человека таят в себе све­дения о том, как шла эволюция людей после отделения их от общего предка с шимпанзе. Осталось немного: оцифро­вать всю последовательность нуклеотидов генома человека на компьютере, сделать то же самое с усредненным геномом шимпанзе, отделить активные гены от бессмысленных по­следовательностей нуклеотидов, провести сравнительный анализ двух геномов ген за геном и связать найденные отли­чия с факторами, воздействовавшими на эволюцию наших предков в раннем плейстоцене. Те гены, которые не изме­нились, отвечают за основные биохимические реакции и общее развитие организма. Вероятно, что отличия будут об­наружены в генах индивидуального развития под управлени­ем гормонов. Произошли некоторые изменения в последо­вательности нуклеотидов, что заставило увеличиться и изо­гнуться стопу, а пальцы на руках сделаться более ловкими.

Сейчас даже трудно представить, каким образом можно будет перейти от расшифровки отдельных генов к понима­нию того, как они управляют всем организмом. Генетика развития организма до сих пор находится в зачаточном состоянии, хотя то, что именно гены управляют этим про­цессом, не вызывает сомнения. Различие между человеком и шимпанзе — это генетическое различие и ничего больше. Даже если учесть, что в развитии человека немаловажным фактором является воспитание и культурно-социальные отношения, следует признать, что в основе отличия наше­го вида от всех других лежит генетика. Предположим, что ядро яйцеклетки шимпанзе будет внедрено в лишенную ядра яйцеклетку человека и помещено в утробу, а рожден­ный ребенок будет воспитываться в обычной семье, станет ли он человеком? Думаю, даже не нужно проводить такой крайне неэтичный эксперимент, чтобы прийти к выводу о том, что ребенок все равно останется обезьяной. Пусть он унаследует цитоплазму и митохондрии человека, будет взращен человеческой плацентой и станет развиваться в человеческом обществе — ничто из этого не сможет изме­нить программы развития обезьяны.

Хорошей аналогией может послужить проявление фото­графии. Предположим, что мы сфотографировали шим­панзе. Положили пленку в проявитель на требуемое время. Неважно, какая фирма выпускала проявитель и каков его химический состав. Если он работает, то на фотографии по­явится шимпанзе, но никак не человек. Снимок — это гены яйцеклетки, а все остальное — лишь проявитель. Чтобы из яйцеклетки развился организм, нужны соответствующие условия и питание. Но то, каким будет организм, зависит только от информации, записанной в его генах.

Что касается поведения, то тут, безусловно, немаловаж­ное значение оказывает воспитание. Детеныш шимпанзе в обществе представителей другого вида будет так же со­циально ущербен, как и Тарзан, выросший в обезьяньей стае. Как Тарзан не научился говорить, так и обезьяна, вы­росшая среди людей, никогда не научится субординации в обезьяньей стае, технике общения с представителями сво­его вида, строительству гнезд в ветвях деревьев или ловле термитов с помощью палочки. Для выработки правильно­го поведения одних генов недостаточно, по крайней мере у таких высокоразвитых животных, как обезьяны.

Тем не менее в формировании поведения особи также участвуют гены. Если трудно представить, как изменения в двух процентах генома могли привести к столь значитель­ным отличиям внешнего вида человека и обезьян, то еще более трудно понять, как изменения в последовательности нуклеотидов смогли настолько существенно изменить быт и поведение нашего обезьяноподобного предка. Выше я подробно рассказал, как изменялась система половых от­ношений — от беспорядочных половых связей у шимпанзе и полигамии горилл до моногамных семейных отношений у предков людей. Из этого можно сделать вывод о том, что для каждого вида характерно свое строго определенное поведение, которое нельзя объяснить только воспитани­ем. Но как группа генов со своим генетическим кодом мо­жет изменить образ жизни с полигамного на моногамный? У меня по этому поводу нет ни малейшей идеи, и все же я не сомневаюсь в том, что гены ответственны как за анатомию, так и, хотя бы частично, за поведение организмов.

Хромосома 3 История открытий

В 1902 году в свои 45 лет Арчибальд Гаррод (Archibald Garrod) уже считался столпом английской медицины. Он был сыном выдающегося посвященного в рыцари ученого сэра Альфреда Баринга Гаррода (Alfred Baring Garrod), чей труд о подагре, болезни, поражавшей высшие слои обще­ства, считался триумфом медицины. Яркая и стремительная карьера самого Арчибальда неотвратимо вела его к рыцар­ству после получения им в Оксфорде высочайшего звания королевского профессора медицины (за медицинскую ра­боту на Мальте во время Первой мировой войны) вслед за великим Уильямом Ослером (William Osier).

Уильям Ослер (1849-1919) — канадский врач, которого еще при жизни называли иконой современной медицины. С1905 года работал в Оксфорде.

Мы можем легко представить себе этого человека, не так ли? Баловень судьбы, надменный и чопорный аристократ эпохи короля Эдуарда, занимающийся наукой, жесткий на­крахмаленный воротник которого и сжатые в ниточку губы дополняют облик человека с консервативными взглядами и убеждениями. Каким неверным может быть первое мне­ние о человеке! В 1902 году Арчибальда Гаррода осенила не­ожиданная догадка, которая могла прийти лишь человеку, намного опередившему свое время. Что двигало Гарродом, случайность или гений, когда почти неосознанно он при­коснулся к ответу на величайшую загадку: что представляет собой ген. Действительно, столь неожиданно четким ока­залось его понимание гена, что должны были пройти годы даже после его смерти, чтобы появился кто-либо способный понять смысл сказанного Гарродом: «ген — это пропись при­готовления одного химического соединения». Более того, Гаррод даже обнаружил один из генов.

Работая в госпитале Святого Варфоломея на Грейт Ормонд-стрит в Лондоне, Гаррод столкнулся с несколькими пациентами, страдающими редким, но неопасным заболе­ванием — алкаптонурией. Помимо ряда других неприятных симптомов, таких как артрит, для больных был характерен красноватый или чернильно-черный цвет мочи и ушной серы, который они приобретали через определенное вре­мя пребывания на воздухе в зависимости от принимаемой пищи. В 1901 году Гаррод обратил внимание на одну семью, в которой двое из пяти детей страдали алкаптонурией. Это наводило на мысль, что проблема связана именно с семьей. Он обнаружил, что родители детей были двоюродными братом и сестрой. Тогда Гаррод изучил семейные истории других пациентов. Оказалось, что в восьми из семнадцати случаев алкаптонурии родители пациентов состояли друг с другом в том или ином родстве. Но болезнь не просто пере­давалась от родителей к детям. У людей, страдающих алкап­тонурией, рождались нормальные дети, но болезнь могла проявиться в следующем поколении. К счастью, Гаррод следил за последними достижениями в биологии. Его друг Уильям Бэтсон (William Bateson) был одним из тех, кого пле­нили лишь два года назад обнаруженные в архивах и пере­изданные труды Грегора Менделя (Gregor Mendel). Бэтсон как раз писал научную работу, с тем чтобы популяризиро­вать вновь обретенную теорию менделизма о рецессивах — признаках, проявляющихся в одном поколении, скрытых в следующем и вновь возникающих в третьем поколении при близкородственном скрещивании. Он даже сохранил бота­ническую терминологию Менделя, назвав эти признаки хи­мическими мутациями.

J До этих пор под мутациями понимали только изменения ^ыЯк во внешнем виде растений.

Идеи Менделя заинтересовали Гаррода. Вполне вероят­но, думал он, что болезнь наследуется от обоих родителей и проявляется из-за того, что в организме не хватает како­го-то вещества. Будучи хорошим специалистом не только в генетике, но и в химии, он знал, что потемнение мочи и ушной серы связано с присутствием в них гомогентизино- вой кислоты. Эта кислота синтезируется в организме лю­бого человека, но быстро разрушается и выводится. Гаррод предположил, что причиной накопления гомогентизино- вой кислоты может быть то, что перестает работать катали­затор, участвующий в ее разрушении. Гаррод знал, что ката­лизаторами биохимических реакций выступают ферменты, представляющие собой белки. Следовательно, наследуемый признак (ген) связан с отсутствием всего одного соедине­ния. У больных людей этот ген производит дефектный бе­лок. Но если из двух генов дефективным является только один, болезнь не проявляется, так как одного полноценно­го гена оказывается вполне достаточно, чтобы компенсиро­вать дисфункцию другого.

Так появилась теория Гаррода о «врожденных ошиб­ках метаболизма», из которой следует гораздо более фун­даментальное предположение о том, что гены кодируют катализаторы химических реакций по принципу «один ген — один белок». Гаррод писал: «Врожденные ошибки ме­таболизма происходят в результате сбоя на одном из этапов в цепи химических реакций, вызванного отсутствием или дисфункцией определенного фермента». Поскольку фер­менты — это белки, можно сказать, что именно в белках заложена «химическая индивидуальность особи». Книга Гаррода, изданная в 1909 году, тщательно рецензировалась и была положительно воспринята, но все рецензенты упу­стили самое важное в этой работе. Они хвалили автора за выяснение причины редкого заболевания, но никто из них не обратил внимания на фундаментальное значение откры­тия. Теория Гаррода оставалась незамеченной в течение последующих 35 лет, пока не была вновь открыта. К тому времени появилось много новых подтверждающих ее фак­тов и теорий наследственности, а Гаррод уже десять лет как был мертв (Beam A. G., Miller Е. D. 1979. Archibald Garrod and the development of the concept of inborn errors of me­tabolism. Bulletin of the History of Medicine 53: 315-328; Childs B. 1970. Sir Archibald Garrod's conception of chemical individu­ality: a modern appreciation. New England Journal of Medicine 282: 71-77; Garrod A. 1909. Inborn errors of metabolism. Oxford University Press, Oxford).

Теперь нам известно, что основное назначение генов состоит в сохранении рецептов синтеза белков. Именно белки выполняют почти все химические, структурные и регуляторные функции организма. Они продуцируют энер­гию, борются с инфекцией, переваривают пищу, образуют волосы, переносят кислород и пр. Абсолютно все белки появились потому, что в организме есть гены, в каждом из которых закодирована структура определенного белка. Но обратное утверждение будет неверным. Есть гены, ко­торые не кодируют белки, например гены рибосомальных РНК, лежащие на хромосоме 1. Но даже эти гены нужны для того, чтобы создавать другие белки. Предположение Гаррода совершенно верно: от своих родителей мы насле­дуем огромный список рецептов по приготовлению раз­ных белков или по созданию устройств, необходимых для синтеза белков, и ничего больше.

Современники Гаррода упустили основную мысль его учения, но по крайней мере воздали должное его таланту. К сожалению, этого нельзя сказать о человеке, чьи идеи он наследовал, — Грегоре Менделе. Даже трудно представить себе, насколько разными были миры Гаррода и Менделя.

Мендель родился в 1822 году в маленькой деревушке Хайнцендорф (Heinzendorf), теперь Хинеице (Hynoice), в Северной Моравии и крещен по рождению Иоанном. Его отец Антон арендовал небольшой участок земли у помещи­ка, на которой трудился от зари до зари. Когда Иоанну было 16 лет и он с отличием учился в средней школе г. Троппау (Troppau), произошло несчастье. Здоровье его отца было окончательно подорвано, когда его придавило упавшее де­рево. Антону пришлось продать ферму своему зятю, чтобы дать возможность сыну окончить школу и поступить в уни­верситет Олмюце (Olmiitz). Но денег катастрофически не хватало. Чтобы получить образование, Иоанну пришлось стать монахом ордена Августинцев, взяв себе имя брат Грегор. Он без труда окончил теологический колледж в Брюнне (Briinn), теперь Брно, и стал приходским священ­ником. Этот уровень был не для пытливого ума юноши. Мендель пытался поступить в Венский университет, но провалился на экзаменах.

Менделю пришлось вернуться в Брюнн тридцатиодно­летним неудачником, годящимся только для монастырской жизни. Но ему легко давалась математика, он прекрасно играл в шахматы, не был чужд увлечению искусством и об­ладал добрым и веселым нравом. Кроме того, он, как и его отец, был очень хорошим садовником, умел прививать и разводить фруктовые деревья. Корни его таланта исходили из крестьянского опыта и многовековой практики. Законы наследственности были впервые постигнуты и использо­ваны на практике не учеными, а древними неграмотными людьми, научившимися выводить сорта растений и поро­ды животных. Но эти знания никогда не были системати­зированы. Отдавая должное народным знаниям, Мендель писал: «Никогда ранее селекционерам не доводилось раз­вить свое мастерство до такой степени, чтобы уметь про­считать все доступное разнообразие форм или вычислять вероятность появления той или иной формы». После этих слов, с которыми Мендель обращался к аудитории, слуша­тели обычно засыпали.

Итак, отец Мендель, достигнув тридцатичетырехлет­него возраста, начинает серию экспериментов с горохом в монастырском саду, которые продолжались на протяже­нии восьми лет, в течение которых было высажено 30 ООО саженцев разных растений (только в I860 году— 6 000 опытных растений). Результаты эксперимента с большим опозданием изменили научный мир. Но сам Мендель по­нимал, что он получил. Результаты были публикованы им в Verhandlungen des naturforschenden Vereins Briinn (Труды Общества естествоиспытателей города Брюнна) — журна­ла, который со временем занял место на полках всех веду­щих библиотек. Признание к Менделю не приходило, и он постепенно утратил интерес к работе в саду, став аббатом Брюнна —добрым, заботливым, но, может, не очень набож­ным священником. (Во всяком случае в его трудах доброка­чественной пище отведено больше места, чем Богу.) Его по­следние годы были посвящены затяжной позиционной вой­не за отмену нового налога, взимаемого правительством с монастырей. Мендель был последним аббатом, платившим этот налог. Если бы спросили умирающего Менделя, чем он прославился в жизни, пожалуй, он упомянул бы только Леоша Яначека (Leos Janocek) — талантливого девятнадца­тилетнего юношу из церковного хора, которого он вывел в главные хормейстеры Брюнна.

В своих экспериментах в церковном саду Мендель скре­щивал разновидности гороха. Но его занятие нельзя на­звать любительской игрой в науку. Это был масштабный, системный и хорошо продуманный эксперимент. Мендель отобрал для скрещивания растения с семью парами измен­чивых признаков (фенотипом). Он скрещивал растения с гладкими и морщинистыми, а также с зелеными и желтыми горошинами. Другие пары отличались стручками: гладкие и морщинистые, зеленые и желтые, с серыми и белыми покровными волосками. Учитывалась также морфология растений: с боковыми и концевыми цветками, с длинным и укороченным стеблем. Впрочем, какое количество разных признаков он опробовал, мы не знаем. Это лишь те из них, данные по которым были опубликованы. Все перечислен­ные признаки не только поддаются селекции, но каждый из них кодируется единственным геном. Наверное, это не случайно. Мендель отобрал именно те признаки из мно­гих, которые соответствовали ожидаемым результатам. Во всех случаях гибридные растения выглядели как одна из родительских форм. Казалось, что альтернативный при­знак исчез. Но это было не так. Мендель позволил гибрид­ным растениям самоопылиться, и, как предполагалось, утраченный признак растения-дедушки вновь проявился в первозданной форме у четверти внуков. Он считает и пересчитывает: 19 959 растений второго поколения, в ко­торых доминантный признак соотносится с рецессивным в пропорции 14 949 растений к 5 010, или 2,98:1. Только в следующем столетии сэр Рональд Фишер (Ronald Fisher) с удивлением заметит, насколько это соотношение близ­ко к 3:1. Следует помнить, что Мендель был талантливым математиком, поэтому еще до начала экспериментов он предполагал получить именно такое соотношение (Mendel G. 1865. Versuche iiber Pflanzen-Hybriden. Verbandlungen des naturforschenden Vereines in Briinn 4: 3-47).

Мендель как одержимый хватается за разные растения — фуксия, кукуруза и др. И всюду он находит одну и ту же про­порцию. Он понимает, что обнаружил фундаментальный закон наследственности: признаки не смешиваются друг с другом. За признаками лежат какие-то жесткие неделимые субъединицы, которые и определяют наследственность. Тут ничто не напоминает смешивание жидкостей, никако­го кровосмешения. Напротив, это больше напоминает ка­лейдоскоп, в котором случайным образом перемещаются твердые неделимые частицы. Рассуждая ретроспективно, до этой идеи можно было додуматься давно. Как иначе мож­но было объяснить факт, что в одной семье дети могут быть как с карими, так и с голубыми глазами?

Дарвин, который сформулировал свою теорию, осно­вываясь на идее наследственности путем кровосмешения, тем не менее, пару раз приходит к мысли о независимости признаков. «Недавно я поразмыслил, — пишет он Хаксли в 1857 году, — и мне пришла мысль, что размножение путем оплодотворения скорее можно представить как соеди­нение, а не как слияние признаков двух индивидуумов... Иначе невозможно понять, как из скрещенных форм вновь образуется такое же разнообразие признаков, какое было у их предков» (цит. по кн.: Fisher R. А. 1930. The genetic theory of natural selection. Oxford University Press, Oxford). Этот вопрос заметно волновал Дарвина. Только недавно его теория под­верглась серьезной критике со стороны шотландского про­фессора Флиминга Дженкина (Fleeming Jenkin). Дженкин на неопровержимых фактах показал, что естественный отбор и наследственность на основе кровосмешения несо­вместимы. Если в основе наследственности лежат смеши­ваемые жидкости, то теория Дарвина не будет работать, поскольку любые новые прогрессивные изменения в орга­низме просто растворятся в следующих поколениях. Для подтверждения своих доводов Дженкин привел пример бе­лого человека, который поселился на тропическом острове и пытается превратить аборигенов в европейцев, обзаве­дясь множеством жен. Кровь белого человека очень скоро сойдет на нет, и это произойдет в ближайших поколениях. В глубине души Дарвин понимал, что Дженкин прав, и даже вспыльчивый Томас Генри Хаксли (Thomas Henry Huxley) пасовал перед аргументацией Дженкина. Но Дарвин так же был убежден в том, что его теория верна. Ему бы почитать Менделя, и дважды два сложились бы вместе.

Описанный пример растворения признака в результате многочисленных скрещиваний носителя признака с теми, у кого его нет, называется «парадоксом Дженкина». В полной мере разрешить парадокс Дженкина не удалось не только Дарвину, но и современным генетикам.

Многие вещи кажутся элементарными в ретроспекти­ве, но необходимо вмешательство гения, чтобы простое стало очевидным. Менделю удалось понять, что кажущее­ся растворение признака в следующем поколении связано с тем, что каждый признак определяется не одной, а двумя субъединицами наследственности. В начале XIX века Джон Дальтон (John Dalton) доказал, что вода представляет собой миллиарды неделимых частиц— атомов, и выиграл спор с приверженцами теории непрерывности. И вот теперь Мендель доказал атомную природу биологии: в основе на­следственности лежит сочетание неделимых субъединиц. У этих субъединиц на заре генетики было много названий: факторы, геммули, пластидулы, пангены, биофоры, ай-ди и иданты. Но со временем закрепилось название ген.

В течение четырех лет, начиная с 1866 года, Мендель слал свои работы с новыми результатами в Мюнхен профессору ботаники Карлу-Вильгельму Негели (Karl-Wilhelm Nageli). Со все нарастающей дерзостью он пытался привлечь его внимание к важности своих открытий. Но все четыре года Негели не мог понять сути. Он отвечал вежливо, но несколь­ко свысока, потом посоветовал проверить полученные со­отношения на других растениях, например ястребинке (Hieracium). Он не мог дать более вредного совета, если бы даже очень захотел. Ястребинка — это апомиктическое рас­тение, т.е. для образования плода требуется опыление, но в действительности пыльца не прорастает, и скрещивания не происходит. Естественно, у Менделя получились стран­ные результаты. Поупражнявшись впустую с ястребинкой, Мендель забросил эти опыты и принялся за пчел. Было бы интересно, если бы ему в те годы удалось постичь их сложно переплетенную гаплоидно-диплоидную генетику.

Тем временем Негели публикует свой огромный трактат о наследственности. Безусловно, о работах Менделя в нем не было ни слова. Но что примечательно, Негели приводит свой удивительный пример наследственности, но вновь не может понять сути даже собственного примера. Негели знает, что если скрестить ангорскую кошку с кошкой любой другой породы, то у котят и в помине не будет ангорской шерстинки, но этот признак вновь проявит себя у некото­рых котят следующего поколения. Трудно найти еще луч­шее подтверждение теории Менделя о рецессивах.

В жизни Менделя был еще момент, когда он находился в шаге от признания. Чарльз Дарвин, который всегда столь пристально всматривался в новые идеи, высказанные в тру­дах других ученых, имел у себя и даже рекомендовал дру­зьям книгу В. О. Фоке (W. О. Focke), в которой ссылки на работы Менделя приводились 14 раз, но сам не удосужился заглянуть в эти труды. Видимо, Менделю так было опреде­лено судьбой, чтобы мир вновь открыл его только в 1900 го­ду, много лет спустя после его смерти и смерти Дарвина. Это произошло почти одновременно в разных местах. Сразу три ученых-ботаника — Хуго де Фриз (Hugo de Vries), Карл Коррен (Carl Corren) и Эрих фон Чермак (Erich von

Tschermak) — повторили в своих лабораториях экспери­менты Менделя на разных растениях, а затем обнаружили архивные публикации.

Менделизм ворвался в биологию неожиданно. Научный мир к тому времени сжился с теорией плавной и непре­рывной эволюции. Жесткие и неделимые субъединицы наследственности с ног на голову переворачивали эти представления. По Дарвину эволюция была не чем иным, как постепенным накоплением в результате естественно­го отбора незначительных случайных изменений. Если гены — это жесткие неделимые атомы, перепрыгивающие незамеченными через поколения, как же они могут посте­пенно изменяться и отсеиваться? Но с появлением новых данных в начале XX века триумф менделизма над дарви­низмом становился все более очевидным. Уильям Бэтсон выразил мнение многих о том, что только корпускулярная природа наследственности может разрешить многие про­тиворечия теории естественного отбора. Вообще Бэтсон был скандально известной личностью, славившейся своей удивительной непоследовательностью и эгоцентризмом. Он свято верил в то, что эволюция происходит большими скачками от одной формы к другой без каких-либо переход­ных форм. Эксцентричной теории дискретности эволюции он посвятил свою книгу, вышедшую в 1894 году, после чего стал постоянным объектом нападок ортодоксальных дар­винистов. Слегка удивленный неожиданной находкой, он с распростертыми руками принял работы Менделя и пер­вым перевел их на английский язык. «В теории Менделя нет ничего, что противоречило бы кардинальной доктри­не возникновения видов, — писал Бэтсон, претендуя на роль апостола Нового Завета. — В то же время, результаты последних исследований со всей очевидностью показыва­ют необходимость избавить теорию естественного отбора от некоторых ее неестественных атрибутов... Нельзя не признать, что возведение естественного отбора в абсолют зиждется на ряде постулатов, сформулированных в рабо­тах самого Дарвина, но я абсолютно уверен, что если бы

работы Менделя попали в его руки, он бы сам немедленно переписал эти постулаты» (Bateson W. 1909. Mendel's princip­les of heredity. Cambridge University Press, Cambridge).

Но именно потому, что наиболее ярким проповедни­ком идей Менделя стал Бэтсон, европейские научные круги встретили теорию с большой настороженностью. В Великобритании непримиримая борьба между мендели­стами и приверженцами биометрии продолжалась еще 20 лет. Вскоре спор, как обычно, перекинулся в США, впро­чем, там противоположные взгляды никогда не достигали такой диаметральности. В 1903 году американский генетик Уолтер Саттон (Walter Sutton) сообщил, что хромосомы ве­дут себя в точности, как наследственные факторы Менделя: в паре хромосом всегда одна наследуется от отца, а другая — от матери. Томас Хант Морган (Thomas Hunt Morgan), отец американской генетики, сразу же стал новоявленным мен­делистом. В результате Бэтсон, который терпеть не мог Моргана, быстро переметнулся в другой лагерь и возглавил борьбу с теорией хромосом. Как много в истории науки решают личные отношения между людьми. Бэтсон вскоре подвергся обструкции, а Морган стал основоположником великолепной школы генетиков и увековечил свое имя в единице измерения расстояния между генами на хромо- мосе — сантиморгане. В Великобритании война продолжа­лась до тех пор, пока в 1918 году свету не явился великий математический ум Рональда Фишера (Ronald Fisher), ко­торому удалось примирить дарвинизм с менделизмом, ведь в действительности Мендель не опровергал, а убедительно доказывал теорию Дарвина.

Впрочем, все еще имелись разногласия по поводу мута­ций. Дарвин основой эволюции считает изменчивость, а Мендель— стабильные и неделимые атомы наследствен­ности. Если гены — это атомы биологии, то представление о том, что они могут меняться, выглядело таким же ерети­ческим, как алхимия. Перелом произошел, когда первую индуцируемую мутацию удалось получить человеку на­столько противоположному Гарроду и Менделю, что это даже трудно себе представить. Рядом с почтенным докто­ром времен короля Эдуарда и монахом Святого Августина нам приходится поставить скандального и непоседливого Германа Джо Мюллера (Hermann Joe Muller). Как и многие блестящие, талантливые еврейские ученые, бежавшие из Германии в Америку в 1930-х годах, Мюллер пересекал в это же время Атлантический океан, только в другом направле­нии. Рожденный в Нью-Йорке сын хозяина мелкого мага­зина, торгующего металлическими деталями, он поступил на факультет генетики Колумбийского университета, но разошелся во взглядах со своим наставником, Морганом, и в 1920 году перевелся в Техасский университет. Ходили слу­хи о том, что причиной ссоры с блистательным Мюллером был антисемитизм Моргана. Но, скорее, всему виной стал несдержанный характер самого Мюллера. Всю свою жизнь он с кем-то дрался. В 1932 году, после того как от него ушла жена, а сотрудники стырили (по его словам) его открытие, Мюллер пытается покончить с собой, а потом плюет на все и уезжает из Техаса в Европу.

Величайшая заслуга Мюллера, получившего Нобелевскую премию, состоит в открытии мутагенеза. Здесь уместно упо­мянуть об Эрнесте Резерфорде (Ernest Rutherford), который несколькими годами ранее открыл превращения атомов и доказал, что термин «атом», что по-гречески означает не­делимый, по сути своей неправильный. В 1926 году Мюллер спросил себя: «А действительно ли мутации настолько уни­кальные биологические процессы, что являются совершен­но не управляемыми и не контролируемыми, как еще совсем недавно думали о превращениях химических атомов?».

В следующем году он нашел ответ на свой вопрос. Облучая фруктовых мушек рентгеновскими лучами, Мюллер вызвал у них серию мутаций, проявившихся в следующем поколе­нии в виде всевозможных деформаций. «Мутации, — писал он, — оказались совсем не такими уж недоступными богами, творящими свои проказы из недоступной цитадели в глу­бине цитоплазмы». Так же, как и атомы, частицы Менделя должны иметь свою внутреннюю структуру, которую можно изменить с помощью рентгеновских лучей. Они все равно оставались генами после мутации, но уже другими генами.

Искусственно вызванные мутации подстегнули совре­менную генетику. Используя методику Мюллера с рентге­новским облучением, в 1940 году Джордж Бидл (George Beadle) и Эдвард Татум (Edward Tatum) создали мутантный вариант хлебной плесени Neurospora. Затем они доказали, что мутант утратил способность синтезировать некоторые соединения потому, что у него недоставало функциональ­ных версий некоторых ферментов. Они сформулировали закон, который сразу же получил известность и использу­ется с некоторыми поправками до сих пор: один ген - один белок. Это стало речитативом генетиков всего мира: один ген, один белок. В данном законе воплотилась старая догад­ка Гаррода с уточнениями современной биохимии. Тремя годами позже настало время замечательного открытия Лайнуса Полинга (Linus Pauling). Он установил причину ужасной формы анемии, от которой страдали главным об­разом африканцы. При этой анемии эритроциты крови изгибались в виде серпа. Происходило это из-за мутации в гене, кодирующем гемоглобин. Болезнь вела себя в точном соответствии с законом Менделя. Это было убедительное доказательство того, что гены представляют собой рецеп­ты белков. Мутация вызывает изменение рецепта, из-за чего меняется сам белок.

А что же в это время делает Мюллер? Ему не до науки. В 1932 году его захватывают идеи социализма и евгеники — селекции человека. Он верит, что, планомерно скрещивая людей, можно добиться того, чтобы рождались только ге­нии, такие как Маркс и Ленин (в последующих своих кни­гах Мюллер благоразумно заменил прообразы гениев на Линкольна и Декарта). Идеи социализма и евгеники влекут его через Атлантический океан в Европу. Он приезжает в Берлин за несколько месяцев до прихода к власти Гитлера. Скоро он станет свидетелем ужасной сцены разгрома на­цистами лаборатории его шефа Оскара Фогта (Oscar Vogt), осмелившегося приютить у себя еврея.

Мюллер едет дальше на восток, в Ленинград, в лаборато­рию Николая Вавилова, как раз перед тем как великий анти­менделист Трофим Лысенко, обласканный Сталиным, на­чинает гонения генетиков-менделистов, отказывающихся принять его собственную сумасбродную теорию о том, что пшеницу, как русскую душу, нужно не выводить селекцией, а воспитанием подгонять к соответствию с требованиями нового режима. Тех, кто не соглашался под держивать этот бред, не просто преследовали, а расстреливали. В тюрьме умирает Вавилов. Все еще не теряющий надежду Мюллер шлет Сталину копию своей книги о евгенике, но, узнав, что к его теории вождь народов не благосклонен, вовремя успе­вает уехать из СССР. Он отправляется в Испанию, чтобы принять участие в гражданской войне в составе интерна­циональной бригаде, где заведует банком донорской крови. Оттуда Мюллер перебирается в Эдинбург. Злой рок пресле­дует его. В столицу Шотландии Мюллер приезжает как раз перед началом Второй мировой войны. Он понимает, что темный зимний Эдинбург, где в лаборатории приходится ходить в перчатках, — не лучшее место для научной деятель­ности. В отчаянии он хочет вернуться в США, но в Америке не очень-то хотят видеть скандального и неуживчивого социалиста с подозрительными взглядами, к тому же жив­шего в Советском Союзе. Наконец, университет Индианы предоставляет ему должность, а всего через год он получает Нобелевскую премию за открытие мутагенеза.

Но сами гены продолжали оставаться непостижимой за­гадочной тайной. Ученые ломали голову над тем, каким об­разом в гене может быть записана структура белка. Многие полагали, что генами могут быть только другие белки. Казалось, в клетке больше нет ничего, достаточно слож­ного для выполнения такой функции. Ах да, в хромосомах есть еще одно довольно незатейливое вещество — нуклеи­новая кислота, называемая ДНК. Впервые ДНК выделил из пропитанной гноем повязки раненного солдата в не­мецком городе Тюбингене (Tubingen) в 1869 году шведский доктор Фридрих Мишер (Friedrich Miescher). Уже тогда

Мишер предположил, что ДНК может быть ключом к раз­гадке наследственности. В 1892 году в своем письме дяде он высказывает удивительно пророческие мысли о том, что именно ДНК может передавать наследуемую информацию «так же, как слова в языках всего мира создаются из 24-30 букв алфавита». Но ДНК состоит всего из четырех нуклео­тидов. Как такое монотонное соединение может хранить в себе информацию о сложном белке? (Цитата Мишера при­водится в книге Bodmer W., McKie R. 1994. The book of man. Little, Brown, London.)

Но на сцену уже вышли люди, которым предстояло от­гадать великую загадку природы. В бытность Мюллера в университете Индианы в Блумингтоне (Bloomington) в его лаборатории появляется одаренный девятнадцатилетний бакалавр Джеймс Уотсон (James Watson). Вскоре он стано­вится учеником иммигранта из Италии Сальвадора Лурия (Salvador Luria). (Не удивительно, что Уотсон не ужился с Мюллером.) Уотсон все больше склоняется к мысли о том, что гены состоят из ДНК, а не из белков. В поиске доказа­тельств он едет в Данию, затем, разочаровавшись в колле­гах, переезжает в 1951 году в Кембридж. Судьба столкнула его в Кавендишской лаборатории с такой же яркой личнос­тью, как он сам, — Фрэнсисом Криком (Francis Crick), ко­торый также был увлечен идеей наследственности посред­ством ДНК.

Кавендишская лаборатория — известная физическая ла­боратория Кембриджа, названная в честь основавшего ее физика Генри Кавендиша (Henry Cavendish, 1731-1810). Кроме Уотсона и Крика в этой лаборатории работали в разные годы выдающиеся физики Э. Резерфорд и акаде­мик П.П. Капица.

Карьеру Крика нельзя назвать быстрой и яркой. В свои тридцать пять он еще не получил статус PhD (PhD соот­ветствует кандидату наук — примеч. ред.). Немецкие бомбы разрушили лабораторию в Лондоне, где он должен был за­ниматься измерением вязкости теплой воды под давлени­ем. Крик не очень расстроился из-за того, что его карьера в физике зашла в тупик. Его и раньше манила к себе био­логия, поэтому он быстро нашел себе работу в Кембридже, где его темой стало измерение вязкости цитоплазмы клеток. Кроме того, он занимался кристаллографией в Кавендише. Но у Крика не хватало ни терпения для того, чтобы успешно развивать свои научные идеи, ни должной исполнительности для того, чтобы развивать чужие. Его постоянные насмешки над окружающими, пренебрежение к собственной карьере в сочетании с самоуверенностью и привычкой давать советы другим раздражали коллег по Кавендишу. Но Крик и сам был не в восторге от научной направленности лаборатории, сконцентрировавшейся ис­ключительно на белках. Он был уверен, что поиск идет не в том направлении. Тайна генов скрывается не в белках, а в ДНК. Соблазненный идеями Уотсона, он забросил соб­ственные исследования и сосредоточился на изучении мо­лекулы ДНК. Так появился великий дуэт двух по-дружески соперничающих талантов: молодого амбициозного амери­канца, знающего немного биологию, и ярко мыслящего, но несобранного тридцатипятилетнего британца, разбираю­щегося в физике. Соединение двух противоположностей вызвало экзотермическую реакцию.

Уже через несколько месяцев, собрав воедино свои и ранее полученные другими, но не обработанные данные, два ученых подошли вплотную к величайшему открытию во всей истории человечества — расшифровке структуры ДНК. Даже у Архимеда, выскочившего из ванны, не было большего повода хвалиться своим открытием, чем уУотсона и Крика, праздновавших 28 февраля 1953 года свою побе­ду в небольшом пабе «Орел» (Eagle). «Мы открыли секрет жизни», — все не мог прийти в себя Уотсон, опасаясь, что где-то была допущена ошибка.

Но ошибки не было. Все оказалось чрезвычайно просто: ДНК содержит в себе код, записанный вдоль всей ее моле­кулы — элегантно вытянутой двойной спирали, которая мо­жет быть сколь угодно длинной. Код копируется благодаря химическому сродству между составляющими химическими соединениями — буквами кода. Комбинации букв представ­ляют собой текст прописи молекулы белка, записанный пока неизвестным кодом. Ошеломляющей была простота и изящность структуры ДНК. Позже Ричард Докинз (Richard Dawkins) писал: «Что действительно было революционным в эре молекулярной биологии, наступившей после откры­тия Уотсона и Крика, — это то, что код жизни был записан в цифровой форме, до невероятного похожей на код ком­пьютерной программы».

Через месяц после того как была опубликована структура ДНК Уотсона и Крика, в один день британская экспедиция покорила Эверест и на трон взошла новая королева Англии. Если не считать небольшой заметки в News Chronicle, журна­листы оставили незамеченным открытие двойной спирали ДНК. Но сегодня ученые рассматривают это событие как величайшее открытие столетия, если не тысячелетия.

Открытию ДНК предшествовали долгие годы разочаро­ваний и поражений. Код генов, с помощью которого запи­сывается информация о наследственности, упрямо не сда­вался. Но теперь Уотсон и Крик утверждали, что открытие сделано поразительно легко, — немного рабочих версий, хорошее знание физики и научное вдохновение. Взлом кода прошел блестяще. Стало очевидным, что код генов — это комбинация четырех букв А, С, G и Т. Комбинации этих букв переводятся в текст другого алфавита, состоящего из 20 букв — аминокислот, являющихся составными субъеди­ницами белков. Но как, где и каким способом?

Лучшие идеи рождались в голове Крика, включая идею об «адаптивной молекуле» — то, что сейчас мы называем РНК. Хотя не было никаких экспериментальных предпосылок, Крик пришел к выводу о том, что такая молекула должна быть. Так и произошло. Но у Крика была еще одна идея, ко­торую называют «лучшей из всех ложных идей». Крик при­думал код для шифрования структуры белка, который был значительно более элегантный, чем код матушки Природы. Идея была в следующем. Предположим, что единицей кода является слово из трех символов — кодон. (Мысль о том, что в слове должно быть не меньше трех букв, была очевидной. Сочетание четырех букв по две буквы в слове дают только 16 возможных комбинаций, чего недостаточно для кодиро­вания 20 аминокислот.) Теперь допустим, что между слова­ми нет ни пробелов, ни знаков препинания. Исключим из кода все слова, которые могут быть неверно интерпретиро­ваны, если чтение кода начать не с той позиции. Хорошую аналогию придумал Брайан Хейс (Brian Hayes) — возьмем все трехбуквенные слова, которые можно записать по-ан­глийски буквами A, S, Е и Т: ass, ate, eat, sat, see, set, tat, tea и tee. Теперь удалим слова, которые могут быть ошибочно прочитаны, если чтение начать не с той буквы. Например, представим себе текст, записанный с помощью этих слов без пробелов и знаков препинания. Возьмем случайные во­семь символов в середине текста: «ateateat». Поскольку нам неизвестно, с какой буквы начинается текст, мы его можем прочитать по-разному: «а tea tea t», «at eat eat» или «ate ate at». Таким образом, из трех слов «tea», «eat» и «ate» в на­шем словаре должно остаться только одно, чтобы избежать ложного прочтения.

Крик проделал те же манипуляции с буквами А, С, G и Т. Он сразу же удалил из словаря AAA, ССС, GGG и ТТТ. Затем он сгруппировал оставшиеся 60 слов таким образом, чтобы каждая группа содержала слова из тех же трех букв, следую­щих друг за другом в том же порядке. Например, слова ACT, СТА и ТАС объединены в группу, поскольку в них С всегда стоит после А, А — после Т, а Т — после С. В другой группе мы имеем слова АТС, ТСА и CAT. Если вы проделаете то же самое, то получите ровно 20 групп — столько же, сколько разных аминокислот используется в белках! Казалось, это не могло быть простым совпадением. По Крику только одно слово из группы кодировало аминокислоту, а остальные сло­ва должны были быть под запретом в генетическом коде.

Напрасно Крик призывал не относиться слишком серьез­но к его версии генетического кода: «Наши предположения и догадки относительно генетического кода, который нам предстоит разгадать, настолько шатки и умозрительны, что мы не можем на них полагаться. Мы взяли их за осно­ву просто потому, что, базируясь на простых и допустимых с точки зрения физики постулатах, нам удалось получить магическое число 20». Ведь открытая на тот момент струк­тура двойной спирали ДНК сама по себе не предоставляла никаких свидетельств относительно генетического кода. Но ликование ученых не прекращалось. Через пять лет уже никто не сомневался в верности кода Крика.

Однако время теорий стремительно уходило. На сме­ну им шел эксперимент. В 1961 году Маршалл Ниренберг (Marshall Nirenberg) и Иоганн Маттеи (Johann Matthaei) расшифровали одно «слово» генетического кода. Для это­го они просто синтезировали молекулу РНК, состоящую только из буквы U (урацил — эквивалент тимина (буквы Т) в молекуле ДНК). Затем синтезированные молекулы были помещены в суспензию рибосом и активированных амино­кислот. Система заработала, выдав на-гора белковый поли­мер, состоящий из одной аминокислоты — фенилаланина. Первое слово кода было взломано: UUU означает фенила- ланин. Это открытие похоронило лишенный знаков препи­нания код Крика. Если бы Крик был прав, генетикам никог­да не пришлось бы столкнуться с мутацией «сдвига рамки считывания», когда потеря одного нуклеотида в середине гена превращает в мусор весь последующий код. Впрочем, версия кода, которую предпочла Природа, хотя и не столь элегантна, но более устойчива к мутациям замены одного нуклеотида на другой, поскольку одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими кодонами (Hayes В. 1998. The invention of the genetic code. American Scientist 86: 6-14).

К 1965 году уже весь код был известен, и началась эра современной генетики. Вершины, которые с таким трудом покоряли генетики 1960-х, в 1990-х годах стали рутиной. И вот, в 1995 году наука вернулась к давно уже умершим паци­ентам Арчибальда Гаррода с их чернеющей мочой. Теперь наука уже точно могла сказать, в каком месте и в какой хро­мосоме происходит грамматическая ошибка кода, ведущая к алкаптонурии. История этой болезни оказалась в сжатом виде историей генетики XX столетия. Напомним, алкапто- нурия — это очень редкое и неопасное заболевание, легко устранимое, если придерживаться определенной диеты. Именно поэтому болезнь оставалась неинтересной для врачей и науки. В 1995 году два испанских ученых, подтал­киваемые главным образом значимостью болезни в плане истории генетики, взялись за раскрытие тайны. В экспе­риментах с плесневым грибком Aspergillus им удалось по­лучить мутант, который накапливал пурпурный пигмент при наличии в среде фенилаланина — гомогентизиновую кислоту. Как и предполагал Гаррод, у мутанта была нефунк­циональная версия фермента гомогентизатдегидрогеназы Разрезав геном грибка на кусочки с помощью специальных ферментов, ученые установили фрагменты ДНК, которые делали мутант отличным от исходной культуры. В конце концов им удалось отыскать интересуемый ген в геноме грибка. Воспользовавшись последовательностью нуклеоти­дов гена, ученые провели поиск среди известных последо­вательностей нуклеотидов генома человека в надежде най­ти что-то похожее. Удача им улыбнулась. На длинном плече хромосомы 3 находился «абзац» ДНК, последовательность букв в котором на 52% совпадала с последовательностью букв в гене грибка. Выделив этот ген у больных алкапто­нурией и сравнив его с соответствующим геном здоровых людей, ученые обнаружили отличие в одну «букву» либо в 60-й, либо в 90-й позиции от начала гена. С потерей одной «буквы» из-за сдвига рамки считывания теряется смысл всего последующего текста гена. Синтезируемый белок ста­новится нефункциональным и не может выполнять свою работу (Scazzocchio С. 1997. Alkaptonuria: from humans to moulds and back. Trends in Genetics 13: 125-127; Fernandez- Canon J. M., Penalva M. A. 1995. Homogentisate dioxygenase gene cloned in Aspergillus. Proceedings of the Natural Academy of Sciences of the USA 92: 9132-9136).

Это пример «скучного» гена, выполняющего «скучную» биохимическую работу в организме человека, поломка ко­торого ведет к «скучной» болезни. В нем нет ничего удиви­тельного или уникального, например тайных связей с интел­лектом человека или гомосексуальными наклонностями. Он ничего не расскажет нам о происхождении человека. Он не проявляет своего эгоистичного характера, как некоторые другие гены. Он не нарушает законов Менделя и не может убивать или калечить. У всех живых существ на планете этот ген делает одну и ту же работу. Он есть даже у пекарских дрожжей и выполняет те же функции, что и у человека. Тем не менее ген гомогентизатдегидрогеназы заслужил упомина­ния в истории генетики за ту роль, которую он сыграл в по­нимании законов наследственности. Даже этот унылый ма­ленький ген символизирует красоту и совершенство законов природы, сформулированных когда-то Грегором Менделем, являясь их материальным воплощением в микроскопиче­ской спирально завитой двуцепочечной молекуле из четы­рех букв, лежащей в основе всего живого на Земле.

Хромосома 4 Злой рок

Откройте любой каталог генома человека, и вместо спи­ска потенциалов и возможностей человека вы увидите длин­ный перечень заболеваний со сложными трудно запомина­ющимися названиями, которые состоят из двух-трех имен центральноевропейских врачей. Один ген вызывает болезнь Нимана-Пика, а другой— синдром Вольфа-Хиршхорна, еще множество генов являются причинами заболеваний, имеющих причудливые названия. Создается впечатление, что гены — это возбудители болезней. «Открыт ген психиче­ского заболевания», «Ген ранней дистонии», «Выделен ген рака почек», «Установлена связь аутизма с геном переноса серотонина», «Новый ген болезни Альцгеймера», «Генетика маниакального поведения» — обычные заголовки печатных и Интернет-изданий.

Давать генам названия болезней — это такая же нелепая идея, как называть органы человека присущими им заболе­ваниями: печень у человека для цирроза, сердце — для ин­фаркта, мозг — для безумия. Каталожные названия генов указывают не на глубину наших знаний, а на меру нашего незнания того, как работает геном. Действительно, все, что нам известно о работе большинства генов, — это то, какая болезнь у человека разовьется, если данный ген перестанет работать. Это ведет к появлению убийственно неверных сентенций в публикациях, отражающих ход мысли не толь­ко в головах широкой публики, но и врачей: «У больного X обнаружен ген Вольфа-Хиршхорна». Не верно. У всех у нас есть ген Вольфа-Хиршхорна. Как иронично это не звучит, его нет только у людей, страдающих синдромом Вольфа- Хиршхорна. Болезнь как раз является результатом полного отсутствия этого гена в хромосомах больного. Только бла­годаря тому что этот ген работает, все остальные люди не страдают данным синдромом. Причиной заболеваний яв­ляются мутации в генах, а не сами гены.

Синдром Вольфа-Хиршхорна — это редкое и очень тя­желое заболевание. Данный ген настолько необходим ор­ганизму, что его отсутствие приводит к гибели в раннем возрасте. Этот ген, лежащий на хромосоме 4, является, пожалуй, одним из наиболее известных генов, связан­ных с генетическими заболеваниями. Описано совершен­но другое заболевание, также связанное с поломками в этом гене: хорея Хантингтона. Итак, мутация в гене вы­зывает хорею Хантингтона, а отсутствие гена — синдром Вольфа-Хиршхорна. Нам почти ничего неизвестно о том, какие функции выполняет этот ген в обычной жизни, но в мельчайших деталях мы знаем, где именно в гене могут произойти ошибки и к каким ужасающим последствиям для организма они приводят. Ген содержит многократно повторяющееся «слово»: CAG CAG CAG CAG ... Это сло­во повторяется иногда 6 раз, иногда 30, а иногда — сотни раз. Ваша судьба, ваше здоровье и ваша жизнь находятся в руках этой повторяющейся последовательности. Если «слово» повторяется 35 раз или меньше, все нормально. У большинства из нас в геноме данный ген содержит 10-15 повторов. Если слово повторяется 39 раз или больше, то в середине жизни или ближе к старости человек вдруг на­чинает деградировать, постепенно утрачивая контроль над собой, и преждевременно умирает. Болезнь начинается с легких нарушений интеллектуальных способностей, затем следует тремор в руках и ногах, глубокая депрессия, иногда галлюцинации. Болезнь завершается полным психическим расстройством и смертью через 15-25 лет после ее начала. И нет никакой надежды, никаких средств, чтобы вылечить или хотя бы приостановить болезнь. А представьте себе со­стояние и качество жизни людей, в роду у которых были больные хореей Хантингтона, — всю жизнь они пребывают в ожидании начала страшной болезни.

Единственная причина болезни лежит в ошибке гена. Если в гене больше 39 повторов, человек обречен заболеть хореей Хантингтона, если меньше — эта болезнь ему никог­да не грозит. Во всем этом есть такая огромная доля детер­минизма и злого рока, о котором Кальвину даже не прихо­дилось мечтать.

0Джон Кальвин (John Calvin, 1509-1564) — французский тео­лог, основоположник кальвинизма — теории о всеобщей предопределенности.

На первый взгляд это кажется убедительным доказатель­ством того, что если задействованы гены, то уже невозмож­но ничего изменить и мы можем лишь подчиниться судьбе. Действительно, не важно, курите вы или нет, принимаете ли вы витамины, насколько тяжело и где вы работаете. Возраст, в котором наступит болезнь Хантингтона, зави­сит лишь от одного — сколько раз в гене повторилось сло­во CAG. Если в гене 39 повторов, то с уверенностью в 90% можно утверждать, что безумие наступит в 75 лет, а первые симптомы появятся в 66. Если 40 повторов, то к 59 годам че­ловек превратится в растение, если 41 — то к 54 годам, если 42 — к 37 годам и т.д. Несчастные, у которых около 50 по­второв в гене, сойдут с ума уже к 27 годам. Удивительно, как много могут значить повторы в одном гене. Если мы рас­тянем хромосому вдоль всего экватора, то разница, отделя­ющая больного человека от здорового, будет заключаться в цепи нуклеотидов длиной всего несколько сантиметров (GusellaJ. F. et al. 1996. Hantington's disease. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology 61: 615-626).

Никакой гороскоп не может похвастаться такой точно­стью прогноза. Никакая теория причинно-следственных связей, ни фрейдизм, ни марксизм, ни Библия, ни колду­ны никогда не предсказывали судьбу человека с такой точ­ностью. Ни пророкам Ветхого Завета, ни всевидящему оку греческих оракулов, ни ясновидящим и цыганам с картами и магическими кристаллами не удавалось определить год смерти человека, да еще и получить научное подтверждение этого. Перед нами лежит ужасающее своей неизбежностью и неуклонностью пророчество, записанное в генах. В геноме человека миллиарды трехсимвольных слов, но только число повторов этого слова в определенном месте на хромосоме 4 полностью определяет нашу судьбу и психическое здоровье.

Болезнь Хантингтона, о которой стало широко известно после смерти известного певца Вуди Гатри (Woody Guthrie) в 1967 году, впервые была описана доктором Джорджем Хантингтоном (George Huntington) в 1872 году на восточ­ном побережье Лонг-Айленда. Он обратил внимание на то, что болезнью страдают члены одной семьи. Дальнейшие ис­следования показали, что больные Лонг-Айленда были лишь ветвью более широкого генеалогического дерева, корни которого уходят в Новую Англию. В двенадцати поколени­ях этого рода зафиксировано тысячи случаев болезни. Все они являются потомками двух братьев, эмигрировавших из Саффолка (Suffolk) в 1630 году. Некоторые из их потомков были сожжены в 1693 году в Салеме (Salem) за колдовство. Вероятно, за колдовство приняли раннее проявление болез­ни Хантингтона. Поскольку болезнь проявляла себя только во второй половине жизни, когда несчастные уже обзаве­лись семьей и детьми, болезнь не влияла на численность потомства больного, поэтому не отсеивалась в поколениях. Напротив, в ряде исследований было показано, что у людей с мутацией было даже больше детей, чем у их братьев и се­стер, избежавших этой злой участи (Huntington G. 1872. On chorea. Medical and Surgical Reporter 26: 317-321).

Болезнь Хантингтона была первым описанным при­мером доминантного генетического заболевания людей. В отличие от алкаптонурии, которая возникает, только если обе копии гена повреждены, для возникновения бо­лезни Хантингтона достаточно того, чтобы лишние повто­ры оказались только на одной хромосоме. Есть сведения, что болезнь развивается быстрее с более сильными прояв­лениями расстройств и с тенденцией к накоплению новых повторов, если ген унаследован от отца.

В конце 1970-х годов одна целеустремленная женщина ре­шила бросить вызов болезни Хантингтона. События разви­вались так. Вдова Вуди Гатри вскоре после его смерти осно­вывает Комитет по борьбе с хореей Хантингтона. В этот комитет входит доктор Мильтон Векслер (Milton Wexler). Жена и три его шурина страдают болезнью Хантингтона. Дочь Векслера, Нэнси, знает, что с вероятностью в 50% она унаследовала этот страшный ген, поэтому поиск гена Хантингтона стал смыслом ее жизни. Ей советовали не то­ропиться. Сейчас искать ген все равно, что искать иголку в стоге сена. Это бессмысленно. Через несколько лет тех­ника и методы станут более совершенными, тогда это и станет возможным. На что Нэнси отвечала: «Если у вас бо­лезнь Хантингтона, у вас нет нескольких лет, чтобы ждать». Прочитав в журнале публикацию венесуэльского доктора Америко Негретте (Americo Negrette), она в 1979 году вы­летает в Венесуэлу в сельскую местность, затерянную на бе­регу залива Маракайбо (Lake Maracaibo), где находятся три деревни — Сан Луис (San Luis), Барранкитас (Barranquitas) и Лагунета (Laguneta). Огромный и почти отрезанный от моря залив Маракайбо расположен в западной части Венесуэлы за горами Кордильера-де-Мерида (Cordillera de Merida).

Среди жителей этих отрезанных от мира деревень, ко­торые приходятся друг другу родственниками, широко рас­пространена болезнь Хантингтона. По преданию болезнь пришла в XVIII веке с заезжим моряком. Нэнси Векслер уда­лось проследить родословную семей, страдающих болезнью Хантингтона, вплоть до начала XIX столетия, до женщины по имени Мария Консепсион (Maria Conception). Она жила в Пуэблос-де-Агуа (Pueblos de Agua) — маленькой деревуш­ке, стоящей на сваях над водой. Векслер насчитала 11 ООО прямых потомков этой женщины в восьми поколениях, из которых в 1981 году в живых было 9 ООО. На момент прибы­тия Векслер 371 из них страдали болезнью Хантингтона, и еще у 3 600 был риск с вероятностью не менее 25% заболеть этой болезнью, поскольку хотя бы один из дедушек или одна из бабушек стали ее жертвой.

Векслер принялась за работу с невероятным энтузиаз­мом, который можно понять, так как у нее самой был риск заболеть болезнью Хантингтона. «Невыносимо смотреть на многочисленных детей, — пишет она, — полных надеж­ды и ожиданий счастливой жизни, несмотря на бедность и безграмотность, несмотря на опасную и изматывающую работу мальчиков, ловящих рыбу в маленьких лодочках на неспокойном озере, и хрупких девушек, держащих на сво­их плечах дом и заботящихся о больных родителях, тогда как безжалостная болезнь лишает их родителей, дедушек и бабушек, тетушек и дядюшек, племянников и племянниц. Они все такие первозданно жизнерадостные, пока болезнь не вонзит в них свои когти» (Wexler N. 1992. Clairvoyance and caution: repercussions from the Human Genome Project. In: The code of codes. Ed. D. Kevels, L. Hood. p. 211-243. Harvard University Press).

Векслер начала перебирать стог сена в поисках иголки. Прежде всего она взяла анализ крови у 500 человек: «жар­кий, шумный день забора крови». Образцы крови она посы­лает для анализа в лабораторию Джима Гуселлa (Jim Gusella) в Бостоне. Он начинает поиск специфических генетиче­ских маркеров — случайно выбранных участков ДНК, ко­торые могут быть, а могут и не быть, специфичными для больных людей. Фортуна улыбнулась ему, и в середине 1983 года он не только нашел маркерную последовательность, но и выяснил, что данная последовательность находится на длинном плече хромосомы 4. Ему удалось определить, что где-то среди этих 3 млн пар нуклеотидов хромосомы лежат те, с которыми связано возникновение болезни. Вскоре он смог сократить область поиска до 1 млн нуклеотидов. Стог сена стал меньше, но все еще был большим. И через восемь лет точное местонахождение гена все еще оставалось тай­ной. «Было чрезвычайно сложно разобраться в этих терно­вых зарослях на вершине хромосомы 4, — пишет Векслер. — Наверно, также сложно, как взобраться на Эверест» (см. ссылку на Wexler N. 1992 в предыдущем абзаце).

Упорство рано или поздно приводит к победе. В 1993 го­ду ген, наконец, был найден, его текст прочитан и мутация, ведущая к болезни, определена. Ген кодирует белок под названием хантингтин. Белок был открыт уже после гена, отсюда его название. Повтор «слова» CAG в середине гена ведет к тому, что в середине белка появляется длинная це­почка из аминокислоты глутамина (в генетическом коде CAG означает глутамин). В случае с болезнью Хантингтона чем больше глутамина в цепочке, тем быстрее развивается болезнь (Hantington's Disease Collaborative Research Group. 1993. A novel gene containing a trinucleotide repeat that is ex­panded and unstable on Hantington's disease chromosomes. Cell72: 971-983).

Несмотря на полученные сведения, о причинах возник­новения болезни ничего неизвестно. Если ген поврежден, то почему он справляется со своими функциями первые 30- 70 лет жизни? Можно предположить, что мутантная форма хантингтина постепенно накапливается в клетках, пока не приводит к коллапсу. Так же происходит, например, в слу­чае с болезнью Альцгеймера и коровьим бешенством — на­копление липких сгустков мутантного белка внутри клеток приводит к их смерти, вероятно, вследствие апоптозиса — запрограммированного самоубийства клеток. При болезни Хантингтона поражаются в первую очередь клетки моз­га, управляющие координацией движений, что приводит к дрожанию рук, а затем — к параличу (Goldberg Y. R et al. 1996. Cleavage of hantingtin by apopain, a proapoptotic cys- tein protease, is modulated by the polyglutamine tract. Nature Genetics 13: 442-449; DiFiglia M. et al. 1997. Aggregation of huntingtin in neuronal intranuclear inclusions and dystrophic neurites in brain. Science277: 1990-1993).

К удивлению, оказалось, что проблемы с зациклива­нием «слова» CAG не ограничиваются только болезнью Хантингтона. Было открыто еще пять неврологических наследственных заболеваний, связанных с «нестабильны­ми повторами CAG» в совершенно разных генах. Одно из этих заболеваний — церебральная атаксия. Еще удивитель­нее был результат эксперимента, в котором последователь­ность многократно повторяющихся нуклеотидов CAG встав­лялась в гены мышей, подобранные случайным образом. Во всех случаях проявлялась картина нервного расстройства, напоминающая болезнь Хантингтона. Таким образом, длин­ные повторы CAG могут вызывать неврологические заболе­вания, в каком бы гене они не находились. Позже было уста­новлено, что дегенеративные расстройства психики могут вызывать повторы других слов, начинающихся с С и закан­чивающихся на G. В итоге к шести известным болезням, вызываемым повторами CAG, добавились другие болезни из той же серии. Так, в начале одного гена на половой хро­мосоме X было обнаружено более 200 повторов слов CCG и CGG, что приводит к заболеванию, известному как «ломкая хромосома X» — меняющееся по проявлениям, но вполне характерное для других перечисленных выше заболеваний расстройство психики. (До 60 повторов считается нормой, но в некоторых случаях число повторов достигало тысячи.) Повтор слова CTG от 5 до 1000 раз в одном из генов на хро­мосоме 19 ведет к миотонической дистрофии. Еще дюжину наследственных болезней человека связывают с повторяю щимися нуклеотидными триплетами. Все их объединяют в группу так называемых пол иглутаминовых болезней. Во всех случаях синтезируемые белки имеют свойство сбиваться в комки и накапливаться в клетках, что приводит к их смер­ти. Отличия в симптомах связаны с тем, что разные гены включаются в работу в разных органах человеческого тела (Kakiuza А. 1998. Protein precipitation: a common etiology in neurodegenerative disorders. Trends in genetics 14: 398-402).

Что же такого особенного в «слове» C*G, кроме того, что оно означает глутамин? Разгадка пришла с открытием феномена, называемого «ожидаемая репликация». Было известно, что в некоторых случаях болезни Хантингтона у детей от больных родителей болезнь обостряется и на­чинается в более молодом возрасте, поскольку у них в хро­мосоме число повторов возрастает. Феномен ожидаемой репликации состоит в том, что чем больше повторов, тем с большей вероятностью число повторов еще более увели­чится в следующем поколении. Известно, что нуклеотиды C*G в однонитчатой ДНК, которая образуется как раз во время репликации, образуют так называемые булавочные ушки — петли, в которых комплементарные нуклеотиды С и G, разделенные одним нуклеотидом, расположенным между ними, образуют связь. Петля разрывается, только когда белок, осуществляющий репликацию, уже прошел этот триплет. В результате белок может быть отброшен на­зад, и триплет будет скопирован повторно (Bat О., Kimmel М., Axelrod D. Е. 1997. Computer simulation of expansions of DNA triplet repeats in the fragile-X syndrome and Hantington's disease .Journal of Theoretical Biology 188: 53-67).

Приведем простой пример. Если повторить нуклеотид- ный триплет шесть раз - CAG CAG CAG CAG CAG CAG, - нетрудно будет посчитать число повторов и скопировать их. Но если повторов много - CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG, - я готов поспорить, что вы наверняка собьетесь, считая их. Примерно то же про­исходит с белком, выполняющим репликацию ДНК. Чем больше повторов, тем более вероятна ошибка копирования. Альтернативная (или дополнительная) гипотеза состоит в том, что ферменты системы исправления ошибок реплика­ции в случае многочисленных повторов могут сами ошибать­ся и вместо того чтобы исправлять, создают новые ошибки (Schweitzer J. К., Livingston D. М. 1997. Destabilisation of CAG trinucleotide repeat tracts by mismatching repair mutations in yeast. Human Molecular Genetics & 349-355).

Возможно, что причина проявления .болезни в преклон­ном возрасте состоит в феномене постепенного накопле­ния повторов. Лаура Манджарини (Laura Mangiarini) в го­спитале Гая в Лондоне работала с трансгенными мышами, в геном которых была встроена часть гена Хантингтона более чем с сотней повторов. Оказалось, что у взрослых мышей в клетках число повторов еще больше увеличилось. В некоторых случаях было обнаружено до 10 новых повто­ров CAG. Впрочем, число повторов осталось неизменным в клетках мозжечка — отделе мозга, контролирующем дви­жения. Клетки мозжечка прекращают делиться вскоре по­сле рождения, поэтому репликация в них не происходит.

Ошибки накапливаются, только когда клетки делятся и хромосомы удваиваются. В клетках мозжечка человека число повторов даже уменьшается, но увеличивается в дру­гих клетках организма. Новые повторы CAG появляются в клетках, из которых развиваются сперматозоиды, что объ­ясняет установленную зависимость между временем прояв­ления болезни у детей и возрастом отца. (Кроме того, те­перь известно, что мутации в сперматозоидах происходят примерно в пять раз чаще, чем в яйцеклетках. Это связа­но с тем, что сперма образуется в результате интенсивно­го деления клеток, тогда как яйцеклетки образуются лишь однажды.) (Mangiarini L. 1997. Instability of highly expanded CAG repeats in mice transgenic for the Hantington's disease mutation. Nature Genetics 15: 197-200.)

Были обнаружены семьи, предрасположенные к спон­танному появлению мутации Хантингтона. Видимо, при­чина заключается не только в том, что у них в хромосоме уже были пограничные значения повторов, скажем, между 29 и 35. Частота мутации у них почти в два раза превышала значения, полученные для других людей с таким же числом повторов. Причина может быть следующей. Сравним две хромосомы: в одной 35 триплетов CAG разделены вставка­ми других триплетов, скажем, ССА и CCG. Если фермент по ошибке сделает дополнительную копию слова CAG, число повторов возрастет лишь на единицу. На другой хромосоме также 35 триплетов CAG, затем следует САА и еще два CAG. Если произойдет мутация и триплет САА превратится в CAG, то число следующих друг за другом повторов возрас­тет сразу на три единицы (Clong S. S et al. 1997. Contribution of DNA sequence and CAG size to mutation frequencies of in­termediate alleles for Huntington's disease: evidence from sin­gle sperm analysis. Human Molecular Genetics 6: 2820-2825).

Но я, кажется, забегаю несколько вперед, обрушивая на вас шквал последних данных о нестабильных последова­тельностях CAG в гене хантингтина. Давайте еще вернемся к тому времени, когда ни белок хантингтин, ни ген, ни по­следовательности в нем с их связью с остротой развития бо­лезни еще не были открыты и не было даже мысли о том, что существует целое семейство наследственных психиче­ских заболеваний, близких к болезни Хантингтона. С 1872 по 1993 год практически ничего не было известно о болезни Хантингтона, кроме того, что она связана с наследственнос­тью. Но затем сведения о болезни стали появляться в науч­ных публикациях, как грибы после дождя. Если сегодня вы соберете все статьи о болезни Хантингтона и вызывающей ее мутации, вам придется не один день посидеть в библио­теке. Начиная с 1993 по 1999 год на эту тему было опубли­ковано более 100 статей. И это все только об одном гене. А у человека в геноме порядка 60 000-80 000 генов. Теперь вы можете оценить, какой бездонный ящик Пандоры откры­ли Уотсон и Крик в 1953 году. По сравнению с количеством информации, которая хранится в человеческом геноме, все остальные открытия в биологии за предыдущие века — это капля в море.

Тем не менее болезнь Хантингтона пока так и осталась неизлечимой. Знания, которые я только что превозносил, не дают нам даже намека на то, как лечить эту болезнь. Механическая, бездуховная простота мутации, ведущей к болезни, делает еще более гнетущим состояние тех, кто ждет лекарства от нее. В человеческом мозге 100 млрд нерв­ных клеток. Как войти в каждую из них и укоротить после­довательность триплетов CAG в гене хантингтина?

Нэнси Векслер рассказала историю о женщине, живу­щей у залива Маракайбо. Она пришла в хижину-лаборато­рию Векслер для неврологического обследования на нали­чие симптомов болезни. Она выглядела вполне здоровой, но Векслер знала, что первичные проявления болезни Хантингтона можно определить задолго до того, как паци­ент почувствует себя больным. И у женщины, безусловно, эти проявления были. В отличие от многих других людей, проходивших обследование, женщина поинтересовалась результатом. Доктор ответила вопросом: «А вы как думае­те?». Женщина была уверена, что она в полном порядке. Доктор уклонилась от ответа под предлогом, что нужны до­полнительные анализы, чтобы диагностировать болезнь. Как только женщина вышла, к доктору вбежал ее помощ­ник и почти истерично спросил, что она сказала женщине. Врач повторила разговор. «Слава Богу! — ответил помощ­ник. — Эта женщина говорила друзьям, что если вдруг у нее обнаружат болезнь, она тот час же покончит с собой».

В этой истории есть несколько вопросов, которые вну­шают тревогу. Первый — это фальшиво счастливое заверше­ние истории. Ведь у женщины была мутация. Она все равно обречена умереть: чуть раньше, наложив на себя руки, или чуть позже — длительной и мучительной смертью. Ей не удастся избежать смерти, несмотря на то, что опытные вра­чи были столь любезны, чтобы заглянуть в глушь, где она жила. И, безусловно, знать истинное положение вещей от­носительно ее собственного здоровья — ее право. Если она была готова к суициду, давало ли это право врачам скры­вать от нее результаты анализов? С другой стороны, у вра­чей была своя правда. Нужно не иметь сердца, чтобы спо­койно и деловито сообщить человеку: «Вероятно, вы скоро умрете». Диагноз, за которым не следует лечение, — это путевка в ад. И еще один вопрос повисает в воздухе: нуж­ны ли вообще врачебные обследования, за которыми не может последовать лечение? Женщина считала, что с ней все нормально. Может и хорошо, что она ничего не узнала. Впереди у нее будет еще лет пять нормальной жизни, пока неумолимое безумие не прикует ее к постели.

Отец этой женщины скончался от болезни Хантингтона. Она знала, что с вероятностью в 50% она тоже может забо­леть. Странная наука — статистика. Нельзя быть больным на 50%. С равной вероятностью она будет либо на 100% больна, либо на 100% здорова. Знание о том, что с такой-то вероятностью ты можешь заболеть смертельной болезнью, хоть и не ведет к болезни, но и не дает покоя.

Нэнси Векслер боится, что наука сейчас окажется в по­ложении Тирезии — слепой провидицы античного города Фивы. Случайно Тирезия увидела купающуюся Афину, и богиня сделала ее слепой. Потом богиня поняла, что пого­рячилась, но зрение вернуть уже не смогла (разрушать — не строить). Тогда Афина осчастливила бедную Тирезию даром провидицы. Какой же ужасной была доля Тирезии — видеть будущее, но не иметь возможности его изменить. «Это так печально, — жаловалась Тирезия Эдипу, — знать и быть бес­сильной». Ей вторит Векслер: «Так ли это интересно знать, когда ты умрешь, особенно если у тебя нет никакой возмож­ности изменить это?». Многие из тех, кто прошел тестиро­вание в 1986 году на наличие мутации Хантингтона, пред­почли остаться в неведении. Только 20% обратились за результатами анализа. Интересно, хотя и объяснимо, — на трех женщин, которые пришли за результатами, приходил­ся только один мужчина. Мужчины больше озабочены со­бой, чем своими потомками (Wexler N. S. 1992. Mapping fate. University of California Press, Los Angeles).

Но и в тех случаях, когда люди сами хотели узнать ре­зультат, возникали многочисленные этические и психоло­гические проблемы. Если один из членов семьи проходил обследование, то результат имел отношение ко всей семье. Многие родители, преодолевая себя, проходили обследо­вания ради детей. Оказалось, что медперсонал был плохо подготовлен даже к оглашению результатов. Приходилось слышать: «половина ваших детей заболеют». Это непра­вильно — у каждого ребенка есть 50%-я вероятность забо­леть. По сути, то же самое, но звучит не так убийственно. От того, как врач сообщит результат обследования, зависит состояние человека и его семьи. Психологи считают, что пациент будет чувствовать себя лучше, если сказать, что с вероятностью 3/4 его ребенок не заболеет, чем говорить, что ребенок заболеет с вероятностью х/ .

Хорея Хантингтона — это крайний случай генетических заболеваний, абсолютный фатализм, не зависящий от усло­вий жизни и питания человека. Лучшие условия жизни, хо­рошая медицина, здоровая пища, любящая семья и толстый кошелек не могут никак повлиять на зловредную мутацию. В данном случае судьба человека в его генах. Как по вере Августинцев: дорога в рай открывается по милости Божьей, а не по делам твоим. Пример с болезнью Хантингтона на­поминает нам, что геном — не только увлекательная, но и страшная книга, на страницах которой мы можем найти свою судьбу, которую нельзя изменить.

Полностью отдавшись работе, Нэнси Векслер верила, что обнаружение гена даст возможность лечить больных или хотя бы замедлить развитие болезни. И, следует при­знать, сейчас она гораздо ближе к достижению своей цели, чем десять лет назад. «Я оптимистка, — пишет Векслер, — даже несмотря на то, что знаю, что выбраться из этого болота возможностей предвидеть, но невозможности из­менить будет довольно сложно... Я верю, что знания, ко­торые мы получим, стоят того, чтобы продолжать работу» (Wexler N. 1992. Clairvoyance and caution: repercussions from the Human Genome Project. In: The code of codes. Ed. D. Kevels, L. Hood. p. 211-243. Harvard University Press).

Ну а как обстоят дела у самой Нэнси Векслер? Несколько раз в 1980 году она и ее старшая сестра Эллис собирались в доме их отца Милтона, чтобы обсудить, следует ли им пройти тест на болезнь Хантингтона. Они много спорили, но не пришли к единому мнению. Милтон убеждал их не проходить тест, поскольку неточность или ошибочность результатов может испортить им всем жизнь. Нэнси была уверена, что тестирование необходимо, но ее уверенность постепенно таяла в лучах перспективы знания и полного бессилия что-либо сделать. Эллис записывала дискуссию в дневник, который потом стал основой душещипательной книги Mapping fate (Судьба на карте). В результате ни одна из женщин не прошла тестирования. Сейчас Нэнси уже до­стигла того возраста, в котором у ее матери диагностиро­вали болезнь Хантингтонга (Wexler N. S. 1992. Mapping fate. University of California Press, Los Angeles).

Хромосома 5 Окружающая среда

Пришло время для холодного душа. Дорогой читатель, я, автор этой книги, ввел вас в заблуждение. Слишком ча­сто я использовал слово «просто» и бормотал об удивитель­ной простоте генетики что-то вроде «ген — это всего лишь пропись в «книге рецептов» белков, написанной на удиви­тельно простом языке», гордясь удачной метафорой. Такой простой ген на хромосоме 3 в случае поломки вызывает алкаптонурию, а другой простой ген на хромосоме 4, если он слишком длинный, — хорею Хантингтона. Если у чело­века есть мутация, он заболевает, если ее нет — человек здо­ров. Никаких дискуссий, статистики и прочих глупостей. И жизнь человека показалась скучной и предначертанной. Она, как горошины, — либо гладкая, либо морщинистая.

На самом деле мир устроен не так. Он полон полутонов, нюансов, спецификаторов и зависимостей. Мендельская генетика так же непригодна для понимания всей сложно­сти и многообразия наследственности, как евклидова гео­метрия для описания многообразия форм живого дерева. За редкими исключениями тяжелых генетических заболе­ваний, которыми, слава Богу, большинство из нас не стра­дает, влияние генов на нашу жизнь вплетается тонкими во­локнами в многообразие других факторов. Мы не делимся на великанов и карликов, как мендельские растения горо­ха, большинство из нас — где-то посередине. Мы не делим­ся, как горошины, на морщинистых и гладких. Морщины есть у всех, но проявляются в разной степени. И в этом нет

ничего удивительного. Как вода, состоящая из молекул, яв­ляется не просто горстью маленьких бильярдных шариков, так и человек — это не просто сумма генов. Здравый смысл подсказывает нам, что влияние генов далеко не так предска­зуемо, как решения математических уравнений. Интересно наблюдать, как на вашем лице смешиваются черты отца и матери. Но картина получается совсем не та, как в случае с вашим братом или сестрой. Каждый ребенок в семье все равно будет уникальным.

Добро пожаловать в мир плейотропности и плюрализ­ма! Ваш внешний вид определялся не только генами, ответ­ственными за данный признак, но и работой всех других генов, кроме того — многими негенетическими фактора­ми, включая моду, ваш вкус и принимаемые вами рещения. Хромосома 5 — удобный объект для гадания на кофейной гуще, чтобы посмотреть, как из многообразия генов скла­дывается размытая, но богатая формами и полутонами кар­тина наследственности. Но не будем сломя голову бросать­ся в этот мир полутеней. Давайте двигаться шаг за шагом. Я продолжу рассказ о заболеваниях, но в этот раз речь пой­дет не о генетической болезни, да и не о болезни вовсе, а о предрасположенности к ней. Хромосома 5 является домом для целого семейства генов, которые рассматриваются как главные кандидаты на номинацию «генов астмы». Но все, что связано с ними, окутано мантией плейотропности — спе­циальный термин для описания разнообразных проявле­ний наследственности, связанных с работой многочислен­ных генов. Астма — типичный пример плейотропного забо­левания. Ученым пока не удалось схватить за руку главный ген астмы, как они ни старались.

Это заболевание в разной форме присуще всем людям. Практически каждый из нас страдает аллергией на какой- нибудь раздражитель, если не с рождения, то в определен­ный период жизни. Существует множество противоречи­вых теорий о природе аллергии. Вы можете присоединить­ся к любой из воюющих партий. Те, кто борятся за чистоту, винят во всем загрязнение окружающей среды. Другие счи­тают, что угроза астмы притаилась в коврах, мебели и стро­ительных материалах. Кто-то видит причину астмы в стрес­сах и перегрузках на работе или в школе. Те, кто не любят мыть руки, винят во всем навязчивую гигиену. Другими сло­вами, астма — это отражение всей сложности нашего мира.

Астма — это вершина айсберга, называемого атопией, — наследственной предрасположенности к различного рода аллергиям. Неудивительно, что большинство астматиков еще имеют аллергию на продукты или вещества. Астма, экзема, аллергия и анафилаксия— это все проявления одного синдрома, связанного с работой определенных клеток организма, активируемых одними и теми же моле­кулами иммуноглобулина-Е. Один человек из десяти имеет клинические проявления аллергии — от легких приступов сенной лихорадки до анафилактического шока, который может развиться в считанные секунды от укуса пчелы или орешка арахиса и привести к смерти. Какой бы фактор ни был причиной все возрастающего числа астматиков, этот же фактор оказывает влияние на частоту и остроту прояв­лений всех остальных атопийных заболеваний. Известно, что если у ребенка была аллергия, которую он перерос, то у него значительно понижается шанс заболеть астмой во взрослом возрасте.

Следует сделать еще одно замечание относительно при­чин астмы и утверждений о стремительном росте числа астматиков. В одних публикациях можно прочитать, что число астматиков за последние 10 лет возросло на 6%, а ко­личество людей, страдающих аллергией на арахис, — на 7% за это же время, причем смертность от астмы внушает опа­сения. Всего несколькими месяцами позже другие исследо­ватели пишут столь же уверенно, что согласно их данным прирост больных астмой — это иллюзия. Просто люди ста­ли больше уделять внимания астме, более часто обращать­ся к врачу в тех случаях, в которых раньше никогда не обра­тились бы и просто считали, что простудились. В 1870 году Арман Труссо (Armand Trousseau) посвятил астме главу своей книги Clinique Medicate (Клиническая медицина). Он описал случай астмы у двух братьев-близнецов, которых эта болезнь приковывала к постели в Марселе и других го­родах, но полностью прошла в Тулоне. Труссо нашел это очень странным. Впрочем, то, что он выделил этот случай, не свидетельствует о редкости болезни в те времена. Хотя и нельзя исключать, что число больных астмой и аллерги­ями действительно растет и виновато в этом загрязнение окружающей среды.

Но о каком загрязнении мы говорим? Большинство из нас вдыхает гораздо меньше дыма, чем наши предки, пользовавшиеся буржуйками и печками. Поэтому кажется сомнительным, что причиной роста аллергии стал смог. Известны случаи острых приступов астмы, вызванных со­временной бытовой химией. Рассыпаемые на свалках и ши­роко используемые в промышленности всевозможные хи­микалии, такие как изоцианаты, тримеллитовый ангидрид и фталевый ангидрид, попадают в воздух, которым мы ды­шим, и могут быть причиной астмы. Было зафиксировано, что когда начинается разгрузка танкера с изоцианатом в американском порту, полицейские, управляющие движе­нием поблизости, вскоре попадают в больницу с приступа­ми астмы, которая затем может повторяться снова и снова до конца их жизни. И все же есть разница между астмой, возникшей под влиянием высокой концентрации раздра­жающего слизистую вещества, и бытовой астмой, которая возникает без видимых причин. Пока нет точных данных о том, что граничные примеси химических веществ в воз­духе могут повышать риск заболеть астмой.

Нередки случаи производственной астмы у людей, ра­ботающих на устаревших, плохо оборудованных предпри­ятиях: в звероводческих хозяйствах, парикмахерских, ко­фейнях, ремонтных мастерских. Описано более 250 раз­новидностей производственной астмы. Но гораздо чаще, примерно в половине случаев, возникает аллергия на помет маленьких невидимых глазом пылевых клещей, которые во множестве копошатся в наших коврах и мебели, пользуясь вместе с нами благами центрального отопления.

Список аллергенов, приводимый Американской ассоци­ацией легочных заболеваний (American Lung Association), гарантирует нашу встречу с одним из них, где бы мы ни на­ходились: пыльца, перья, споры грибов, пища, холод, эмо­циональный стресс, чрезмерные нагрузки, морозный воз­дух, пластмассы, металлическая стружка, деревья, выхлоп­ные газы, сигаретный дым, краски, аэрозоли, аспирин, сердечные капли, а в одном случае — даже сон. Несмотря на то что аллергенами заполнен весь мир, астма — это все же преимущественно городская проблема. Особенно бур­ный рост числа заболевших регистрируется в новых горо­дах, пришедших на смену поселкам и деревням. Например, на юго-западе Эфиопии есть небольшой город Джимма (Jimma), которому чуть больше 10 лет. Эпидемии астмы в этом районе тоже исполнилось 10 лет. Причина роста чис­ла аллергий в городах не вполне ясна. Действительно, в городах больше выхлопных газов и озона, но антисанитар­ные условия жизни присущи, скорее, деревне.

Есть теория, что чем стерильнее окружение человека, тем больше вероятность появления у него астмы. Возможно, проблема в гигиене, а не в ее отсутствии. Дети, у кото­рых есть старшие брат или сестра, реже болеют астмой. Возможно, это происходит потому, что в юном детстве им больше приходится сталкиваться с пылью и уличной грязью, чем ребенку, который в семье один. Обследование 14 ООО детей в г. Бристоле показало, что у тех из них, кто мыл руки по пять раз в день и чаще, а также дважды в день принимал душ, вероятность заболеть астмой была 25%. У тех детей, которые мыли руки не более трех раз в день и купались че­рез день, риск возникновения болезни был вдвое меньше. Предполагают, что для развития нормальной иммунной си­стемы организму необходим контакт с бактериями, особен­но с почвенными микобактериями. При этом результаты стимуляции иммунного ответа отличаются от результатов, получаемых во время иммунизации вакцинами, так как за- Действуются совсем иные механизмы. Поскольку два отдела иммунной системы, которыми заведуют, соответственно, клетки Thl и Th2, соперничают друг с другом у детей, жи­вущих в стерильной чистоте, но вакцинированных против разных заболеваний, ТЬ2-зависимая иммунная система при­обретает неестественную суперактивнось. А эта система как раз специализируется на уничтожении паразитов на слизи­стой и в кишечнике, что сопровождается массированным выбросом гистамина. Гистамин, в свою очередь, оказывает на аллергию, астму или экзему такое же воздействие, как бензин на огонь. Наша иммунная система требует «обуче­ния», которое происходит при контакте иммунных клеток с почвенными микобактериями. Если микробов нет, проис­ходит дисбаланс иммунной системы, ведущий к аллергиям. В доказательство этой теории в лабораторных условиях у мышей, сенсибилизированных к яичному белку, удавалось ослабить или прекратить приступ аллергии с помощью пре­паратов, основанных на почвенных микобактериях. Другие исследования в Японии показали, что у школьников, имму­низированных вакциной против туберкулеза только один раз, риск заболеть астмой был выше, чем у детей, привитых дважды. Можно предположить, что повторное введение ми- кобактерий уже стимулировало Thl-зависимую систему, ко­торая немного урезонила своих ТЬ2-коллег. Вывод простой, выбрасывайте стерилизаторы бутылочек детского питания и идите на поиск почвенных микобактерий (Hamilton G. 1998. Let them eat dirt. New Scientist, 18 July 1998: 26-31; Rook G. A. W., Stanford J. L. 1998. Give us this day our daily germs. Immunology Today 19: 113-116).

Согласно другой теории астма — это результат активно­сти клеток иммунной системы, ответственных за борьбу с глистами. В каменном веке (да и в средние века) иммуно- глобулин-Е-зависимая система трудилась день и ночь, ведя нескончаемую борьбу с глистами всех родов и разновидно­стей. У нее не было времени заботиться об экскрементах клещей и кошачьей шерсти. Сегодня эта система ничем не занята и гиперсенсибилизирована на любые раздражи­тели. Хотя данная теория базируется на несколько сомни­тельных представлениях о работе иммунной системы, есть

наблюдения, свидетельствующие в ее пользу. Нет такой острой формы сенной лихорадки, которую не мог бы вы­лечить один солитер, но трудно сказать, с чем бы пациент предпочел остаться.

Еще одна теория связывает рост заболеваемости аллер­гией в городах с тем, что люди больше времени проводят в закрытых помещениях среди ковров и перьевых подушек, населенных многомиллионной армией пылевых клещей. Есть также теория, согласно которой человек становит­ся чувствительным к астме благодаря умеренным вирусам (например, аденовирусам, вызывающим легкую простуду), поражающим городское население из-за его скученности и подверженности ежедневным стрессам. Теорий, объясняю щих засилье вирусов, еще больше, чем теорий возникнове­ния астмы. Тут и чрезмерные нагрузки детей в школе в соче­тании с переохлаждением во время перемен, когда они вы­скакивают на улицу без верхней одежды. Перманентность инфекции объясняется тем, что люди сейчас легко и бы­стро перемещаются из города в город и даже из страны в страну, обогащая своих сограждан новыми штаммами ви­русов. Известно более 200 разных вирусов, способных вы­зывать то, что мы называем респираторным заболеванием. Доказана связь возникновения хронических инфекций у детей, а также астмы с частым инфицированием синцити- альным вирусом. Еще по одной версии возникновение аст­мы связано с ее особым воздействием на иммунную систему урогенитальных бактерий, вызывающих неспецифические уретриты у женщин с такой же частотой, с какой возникает астма. Вы можете выбирать любую теорию, которая вам по­нравилась. Лично мне наиболее убедительной кажется вер­сия о чрезмерном увлечении гигиеной в наши дни, впро­чем, ради укрепления здоровья я все равно не стану жить в стойле. Но единственное, в чем сходятся ученые, — это то, что развитие астмы обусловлено генетической предраспо­ложенностью. Но как же тогда быть с фактами, свидетель­ствующими о возрастании числа заболевших астмой? Вряд ли гены изменились за последнее время.

Так почему же все-таки ученые полагают, что астма по крайне мере от части является генетическим заболевани­ем? Что они имеют в виду? Приступ астмы возникает в ре­зультате отека дыхательных путей под воздействием гиста- мина, который обильно выделяют стволовые клетки под влиянием иммуноглобулина-Е, переходящего в активное состояние в присутствии молекул именно того вещества, на которое он сенсибилизирован. Цепочка причинно-след­ственных взаимодействий прямолинейна и хорошо изу­чена. То, что иммуноглобулин-Е может активизироваться разными веществами у разных людей, объясняется особым строением этого белка. Его пространственная конфигура­ция может легко меняться во время синтеза. Как трансфор- мер, иммуноглобулин-Е можно скрутить таким способом, чтобы он идеально входил в контакт с любым чужеродным белком-аллергеном. Поэтому у одного человека астма мо­жет вызываться экскрементами клещей, у другого — кофей­ными зернами, но механизм развития реакции будет один и тот же — посредством активизации определенной формы иммуноглобулина-Е.

Если есть цепь биохимических реакций, контролируе­мых белками, значит есть и гены, кодирующие эти белки. Мы помним, что каждый белок синтезируется под контро­лем своего гена, но в случае с иммуноглобулином-Е это про­исходит под контролем двух генов. То, что у некоторых людей аллергия развивается именно на шерсть животных, вероятно, связано с определенными изменениями генов иммуноглобулина-Е в результате мутаций.

Это стало понятным, когда появились статистические подтверждения того, что астма является семейным забо­леванием. В некоторых местах мутации, ведущие к астме, чрезвычайно распространены. Одно из таких мест — уеди­ненный остров Тристан-да-Кунья (Tristan da Cunha), на­селенный, по всей вероятности, потомками человека, страдавшего астмой. Несмотря на приятный умеренный климат, острые проявления астмы отмечены у 20% населе­ния острова. В 1997 году группа генетиков, финансируемая биотехнологической компанией, отправились в дальнее за­морское путешествие на этот остров. Были взяты анализы крови у 270 из 300 островитян в надежде найти мутацию, ведущую к астме.

Обнаружение мутации сможет пролить свет на перво­причины астмы, что поможет в поиске новых эффектив­ных лекарств. Санитарно-гигиенические исследования мо­гут объяснить причины общего роста заболеваемости, но чтобы понять, почему у одного брата развилась болезнь, а у другого нет, нужно знать, в каком гене произошла мутация.

Но в данном случае, в отличие от предыдущих примеров генетических заболеваний, довольно сложно сказать, что есть «норма», а что — «мутация». В случае с алкаптонурией было совершенно ясно, какой ген нормальный, и какой — «ненормальный». Но с астмой все гораздо сложнее. В ка­менном веке иммунная система, остро реагирующая на пы­левых клещей, не создавала проблем, поскольку пылевые клещи не были столь распространены во временном стой­бище первобытных охотников, рыщущих по саванне. И если эта же иммунная система эффективно боролась с гли­стами, то сегодняшний астматик был бы более здоровым человеком в каменном веке, чем кто-либо другой. Одним из открытий генетики последнего десятилетия стало то, что между нормой и мутацией не всегда есть четкое различие.

В конце 1980-х годов сразу несколько групп ученых при­ступили к поиску гена астмы. К середине 1998 года был найден не один ген, а пятнадцать. Восемь генов-кандидатов находились на хромосоме 5, по два — на хромосомах 6 и 12, и по одному — на хромосомах 11, 13 и 14. Это не учитывая того, что два гена, кодирующих иммуноглобулин-Е— цен­трального игрока аллергического ответа, находятся на хромосоме 1. Под книгой о генетике астмы могли бы под­писаться каждый из этих генов, причем в произвольном порядке. У каждого из них были свои ярые сторонники, лоббирующие важную роль именно своего гена в разви­тии астмы. Генетик из Оксфорда Уильям Куксон (William Cookson) рассказывал, как его конкуренты реагировали на открытие им связи между предрасположенностью к астме и генетическим маркером на хромосоме 11: одни поздравля­ли, другие поспешили напечатать опровержения, публикуя результаты незавершенных исследований с явными изъ­янами и недостаточным числом повторностей, или высо­комерно высмеивали «логические дизъюнкции» и «особые гены графства Оксфордшир». Имели место сказанные при­людно едкие колкости, а также анонимное обвинение в под­тасовке фактов. (Интересно, что обман в науке считается самым страшным преступлением, тогда как в политике это невинная шалость.) Околонаучный спор развивался по спи­рали — от сенсационной публикации в Sunday, гиперболизи­рующей открытие Куксона, до телевизионной программы, предавшей обструкции публикацию, после чего последова­ла волна взаимных обвинений телевизионщиков и журнали­стов. «Через четыре года скептицизма и взаимного недове­рия, — писал Куксон примирительно, — мы все чувствовали себя очень уставшими» (Cookson W. 1994. The gene hunters: ad­ventures in the genome jungle. Aurum Press, London).

Такова изнаночная сторона научных открытий. Впрочем, сравнивать ученых с золотоискателями, рыщущими в по­исках только денег и славы, тоже было бы не верно. Из-за многочисленных публикаций в желтой прессе заголовки, сообщающие о новых генах алкоголизма или шизофре­нии, уже кажутся дурным тоном. Закрадываются сомнения в эффективности самих методов современной генетики. Критика не безосновательна. Действительно, простые и броские заголовки в популярных изданиях не отражают всей сложности научной проблемы. Тем не менее ученый, обнаруживший связь между геном и заболеванием, обязан опубликовать эти данные, не опасаясь шквала критики и насмешек. Даже если затем окажется, что связь ошибочна, вреда будет не много — гораздо меньше, чем из-за того, что важный ген будет отметен в сторону ввиду неуверенности ученого в результатах.

Куксон с коллегами в конце концов обнаружили на хро­мосоме сам ген и мутацию в нем, ведущую к предрасполо­женности к астме. Теперь никто не сомневался, что это один из генов астмы. Но данная мутация объясняет только 15% случаев заболевания. Кроме того, когда другие ученые пытались найти подтверждение этой зависимости у сво­их пациентов, статистическая достоверность результатов была на грани ошибки. Такова своенравная природа всех ге­нов астмы. В 1994 году один из соперников Куксона, Давид Марш (David Marsh), опубликовал сведения о взаимосвязи между астмой и геном интерлейкина-4 на хромосоме 5, об­наруженным при изучении случаев заболевания у одиннад­цати амских семей.

Амские меннониты — ответвление секты меннонитов в США.

Впрочем, это открытие также оказалось трудно подтвер­дить, проводя независимые исследования. В 1997 году фин­ские ученые убедительно показали отсутствие связи между этим геном и заболеванием астмой. Но в том же году при изучении астмы в смешанных межрасовых американских семьях было выявлено одиннадцать участков хромосом, предположительно влияющих на предрасположенность к аллергиям. Причем десять из них были специфичными для конкретных этнических групп. Другими словами, гены, оказывающие влияние на предрасположенность к астме негров, могут отличаться от генов, связанных с астмой у европейцев, но их гены, в свою очередь, вполне могут не совпадать с генами астмы у латиноамериканцев (Marsh D. G. 1994. Linkage analysis of IL4 and other chromosome 5q31.1 markers and total serum immunoglobulin-E concentrations. Science 264: 1152-1156).

Различия между полами оказались не менее разитель­ными, чем различия между расами. Согласно данным Аме­риканской ассоциации легочных заболеваний выхлопные газы карбюраторных машин на бензине чаще вызывают приступы астмы у мужчин, тогда как для женщин более ток­сичными оказались выхлопные газы дизелей. Как правило, аллергии у мужчин проявляются в детстве и в юношеском возрасте, но затем проходят, а у женщин — в 25-30 лет, и уже не проходят. («Как правило» означает, что из этого правила есть много исключений, впрочем, как и из любых других.) Это наблюдение объясняет тот факт, что люди ча­сто связывают свою наследственную предрасположенность к аллергии с болезнью матери, а не отца. Просто у отца эта предрасположенность уже реализовалась в детстве, а затем прошла, но могла передаться детям по наследству.

Проблема в том, что сложный механизм развития им­мунного ответа на аллергены находится под влиянием мно­жества факторов, в результате чего можно найти еще мно­го генов астмы, но все они будут лишь частично влиять на развитие заболевания. Возьмем, к примеру, ген ADRB2, ко­торый лежит на длинном плече хромосомы 5. Он содержит в себе пропись белка бета-2-адренергического рецептора, под контролем которого находятся бронходилатация (рас­слабление гладкомышечных клеток воздухоносных путей) и бронхостеноз (сужение бронхов) — два основных признака астмы, приводящих к затрудненному дыханию. Лекарства для снятия приступа астмы как раз нацелены на этот ре­цептор. Неудивительно, что ген ADRB2 рассматривался как главный претендент на название «гена астмы». Впервые последовательность нуклеотидов этого гена длиной в 1 239 букв была выделена из клеток китайского хомячка. Затем ген был найден в геноме человека и подвергся тщательному обследованию. Разница была обнаружена, когда сравнили гены больных с тяжелой формой астмы с частыми ночны­ми приступами и ген больных другими формами астмы. Отличие состояло в единственном нуклеотиде под номером 46. У больных ночной формой астмы в этом месте стояла буква А вместо G. Буква G на 46-й позиции обнаруживалась у 8% ночных астматиков и у 52% больных с другой формой астмы. Отличие оказалось статистически достоверным, но не однозначным (Martinez F. D. 1997. Association between ge­netic polymorphism of the beta-2-adrenoceptor and response to albuterol in children with or without a history of wheezing. Journal of Clinical Investigation 100: 3184-3188).

Следует также отметить, что больных с ночными при­ступами астмы относительно немного, т.е. влияние гена ADRB2 оказалось незначительным. Данные других ученых совершенно запутали дело. Оказалось, что та же мутация в том же гене влияет на привыкание больных к лекарствам от астмы. Известны случаи, когда лекарство, например фор- мотерол, переставало действовать через несколько недель или месяцев его применения. Было установлено, что при­выкание развивается быстрее у тех больных, у которых на 46-й позиции в гене ADRB2 стоит G вместо А. В очередной раз оказалось невозможно ответить на вопрос, где мутация, а где — норма.

«Скорее всего», «вероятно», «в некоторых случаях» — как это не похоже на тот жесткий детерминизм, как в слу­чае с болезнью Хантингтона (см. главу 4). Безусловно, что замена А на G, и наоборот, оказывает какое-то влияние на предрасположенность к астме, но совершенно не объ­ясняет, почему у одних людей развивается астма, а у дру­гих — нет. Влияние того или иного «гена астмы» всегда про­являлось лишь у небольшой ограниченной группы людей, тогда как в другой группе влияние этого гена оказывалось завуалированным из-за множества других факторов. Вам следует привыкать к такой неопределенности. Чем глубже мы будем проникать в геном, тем меньше в нем будет места для фатализма. Генетика — игра вероятностей, возможно­стей и предрасположенностей. Это не противоречит пред­ставлениям Менделя о наследственности с его простыми формулами распределения рецессивных и доминантных признаков. Просто большинство признаков находятся под прямым или косвенным влиянием сотен генов, что ниве­лирует воздействие мутации в одном из них. Геном так же сложен и многогранен, как и сама жизнь, потому что он и есть сама жизнь. Надеюсь, после этой главы вам уже не так грустно, как после предыдущей. Прямолинейный детерми­низм, будь-то в генетике или в общественных отношениях, действует угнетающе на тех, кто ценит свободу жизни.

Хромосома 6 Одаренность

Как я ни боролся с собой, но первые главы этой книги посвятил генетическим заболеваниям. Теперь мне, навер­ное, в наказание нужно сто раз написать: ГЕНЫ НЕ ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ ВЫЗЫВАТЬ ЗАБОЛЕВАНИЯ. Мутация и генетическое заболевание — это не одно и то же. Только в некоторых генах в результате определенных мутаций про­исходит поломка, которая ведет к заболеванию. В большин­стве других случаев изменение гена не делает его хуже, а делает другим. Мы не можем сказать, что ген голубых глаз — это сломанный ген карих глаз, а ген рыжих волос — это не­правильный ген волос цвета каштана. Такие гены называют аллелями, т.е. альтернативными версиями одного и того же гена, среди которых нет ни плохих, ни хороших. Они все нормальные, но отличаются друг от друга.

После знакомства с простыми примерами наследствен­ности пришло время заглянуть в самые запутанные дебри генетического леса — наследование интеллекта.

Хромосома 6 — это лучшее место для начала изучения данной темы. Именно на этой хромосоме в 1997 году один бравый, или даже бесшабашный, ученый нашел «ген интел­лекта». Нужно быть смелым человеком, чтобы сделать такое заявление, зная, какая волна скептицизма и насмешек будет обрушена на твою голову. В основе такого скептицизма ле­жит не только то, что эту тему давно уже запятнали лже­ученые, работающие на политические заказы, но и просто здравый смысл. Мать Природа не доверила развитие нашей интеллектуальности слепым генам, отдав предпочтение вос­питанию, обучению, культуре и жизненному опыту.

Но именно о «гене интеллекта» объявил в 1997 году Роберт Пломин (Robert Plomin) со своими коллегами. Каждый год в летнем лагере в штате Айова в США собира­ются из всех школ Америки вундеркинды в возрасте 12-14 лет, показавшие незаурядные знания и успехи, близкие к гениальности. (В лагерь приглашается 1 % учащихся, пока­завших лучшие результаты тестирования с IQ в пределах 160.) Пломин предположил, что у этих детей идеальными должны быть все гены, которые так или иначе оказывают влияние на интеллект. Были взяты анализы крови, и группе Пломина удалось найти маленький специфический участок ДНК на хромосоме 6. (По правде говоря, поиск велся не во всем геноме, а именно на хромосоме 6, поскольку на ее осо­бую роль в приобретении интеллекта указывали исследо­вания других ученых.) Шаг за шагом продвигаясь по длин­ному плечу хромосомы 6, удалось найти участок, который у большинства гениальных детей отличался от среднеста­тистических показателей. Вновь, как и в случае с астмой, закономерность не была абсолютной. Просто у гениальных детей этот изменчивый участок хромосомы чаще изменял­ся в одну сторону. Изменчивая последовательность лежала в середине гена, которому дали имя IGFJl (Chorney М. J. et al., 1998. A quantitative trait locus associated with cognitive ability in children. Psychological Science 9: 1-8).

Развитие направления в генетике по изучению интел­лекта никогда не шло гладко. Пожалуй, в истории науки трудно найти большую глупость, чем та, что было сказана по поводу интеллекта. Прежде всего встает вопрос, кого от­нести к умным, а кого — к дурным. Я понятия не имею о сво­ем IQ. Я проходил тесты в школе, но никогда не спрашивал о результате. Первый раз я просто не понял, что тест сда­ется на время, поэтому не ответил и на половину вопросов. Может, это говорит о моей невнимательности, но причем тут интеллект. Здравый смысл и жизненный опыт убеждают меня в недостоверности измерения интеллекта в баллах.

Абсурдной кажется сама идея того, что такую сложную шту­ку, как интеллект, можно измерить у человека за полчаса.

Действительно, первые методы измерения интеллекта были очень примитивны и базировались на предвзятом отношении к вопросу. Пионером в этом направлении ис­следований был Фрэнсис Гальтон (Francis Galton). Он на­чал наблюдать за развитием детей в разных семьях с целью отделения врожденного интеллекта от приобретенного. Гальтон не скрывал своих убеждений: «Моя основная цель состояла в том, чтобы разобраться в разнообразии наследо­вания способностей у людей, а особенно в разных семьях и расах, чтобы на примерах самой природы проследить, как в эволюции человека более совершенные роды вытесняли на обочину отстающих, а также чтобы понять, не следует ли нам приложить усилия и поспособствовать естественно­му ходу эволюции, а не оставлять эти вопросы на произвол судьбы» (Galton F. 1883. Inquiries into human faculty. Macmillan, London).

Другими словами, Гальтон собирался выводить более совершенные породы людей наподобие выведения пород крупного рогатого скота.

Именно в США проверка интеллекта приобрела особен­но уродливые формы. Тесты на интеллектуальность в нача­ле прошлого века внедрил в американскую жизнь 1оддард (Н. И. Goddard), позаимствовав их у француза Альфреда Бине (Alfred Binet). Было предложено использовать те­стирование на иммигрантах, чтобы проверить, годятся ли они для Америки. 1оддард был не только уверен в том, что большинство иммигрантов «идиоты», но и в том, что про­фессионал сможет отделить умных от дураков, задав пару вопросов. Действительно, результаты были ниже среднего уровня или, как говорили, западно-американского уровня. Ну откуда еврейским мальчикам из Польши было знать, что сетка на теннисном корте натягивается посередине, если они смутно представляли себе, что такое теннис. 1Ъддард был абсолютно убежден в том, что интеллект, это врож­денное качество: «Уровень интеллектуального развития, которого способен достигнуть каждый отдельный человек, всецело зависит исключительно от качества хромосом, пришедших к нему во время зачатия. Этот уровень слабо зависит от всех остальных факторов, за исключением слу­чаев серьезных увечий, ведущих к потере врожденных спо­собностей» (Goddard Н. Н. 1920. — цит. по кн.: Gould S. J. 1981. The mismeasure of man. Norton, New York).

Неудивительно, что с такими взглядами Годдард допу­скал много перегибов. Он был довольно влиятелен в поли­тических кругах, поэтому добился разрешения тестировать всех приезжающих иммигрантов на острове Эллис. К нему вскоре присоединились единомышленники с еще более радикальными взглядами. Роберт Иеркс (Robert Yerkes) убедил армейский генералитет США в необходимости те­стирования миллионов новобранцев, отправляемых на Первую мировую войну. И хотя на результаты тестов никто не обращал внимания, Иеркс набрал достаточную мате­риальную базу для лоббирования идеи, что тестирование интеллекта должно проводиться в национальном масшта­бе во время приема на работу, чтобы быстро и надежно разделить людей на категории разного качества. Именно результаты тестирования новобранцев легли в основу де­батов Конгресса США в 1924 году о принятии акта, строго ограничивающего приток иммигрантов из стран Южной и Восточной Европы, которые интеллектуально «менее раз­виты», чем люди «нордического» типа, доминировавшие в США до 1890 года. В действительности в этих дебатах наука мало кого интересовала. Данный акт был типичным при­мером расовой предвзятости и национального протекцио­низма. Но тестирование Иеркса придало происходящему вид научности.

К истории евгеники мы еще вернемся в следующих гла­вах книги, печально только, что эта история привела к полному неприятию какого-либо тестирования интеллекта академическими учеными, особенно работающими в об­ласти социальных наук. Когда маятник истории незадолго до Второй мировой войны смел с трибун псевдонаучных расистов, на саму идею наследования интеллекта было на­ложено табу. Иеркс, Годдард и их соратники совершенно не принимали во внимание индивидуальные особенности развития и воспитания людей, доходило до того, что они предлагали дать ответы на тесты, написанные на англий­ском языке, людям, не говорящим по-английски или не уме­ющим писать. И глубокая убежденность в том, что знания и способности являются врожденными, не позволяла им критически отнестись к полученным результатам. Но чело­век как раз отличается от животных своей способностью к обучению. Показатели IQ сильно зависели от того, в какой среде воспитывался человек и чему учился. Очевидность этого влияния и брезгливое отношение ученых к расизму привели к тому, что идея наследования интеллекта вообще перестала рассматриваться.

В идеале наука должна двигаться по пути выдвижения многочисленных версий и гипотез, большинство из кото­рых затем отметаются как ошибочные. Но так почему-то не происходит. Точно так же, как в 1920-х годах в корне пресекались любые идеи о влиянии воспитания на врож­денные способности, в 1960-х годах научный мир отказы­вался признавать любые факты, указывающие на влияние наследственности на интеллект. Удивительно, но в вопро­сах воспитания и наследования интеллекта ученые гораздо чаще были в плену заблуждений, чем простые люди, руко­водствовавшиеся здравым смыслом. Любая домохозяйка знала, что воспитание необходимо, но при этом ни у кого не вызывал сомнений вполне очевидный факт наследова­ния способностей. Только ученых постоянно заносило то в одну, то в другую сторону.

Нет ни одного общепризнанного определения интел­лекта. Существуют такие понятия, как быстрота мышле­ния, способность к логическому мышлению, память, сло­варный запас, математические способности, усидчивость. Все это признаки интеллекта, но редко все они сочетаются в одном человеке. Гений может творить глупости в обыч­ной жизни, плохо разбираться в искусстве и неумело во­дить машину. Футболист, имевший посредственные оценки во время учебы в школе, способен мгновенно оценить об­становку на поле и сделать выигрышный пас. Музыкальный слух, способности к иностранным языкам и даже способ­ность понимать других людей не всегда сочетаются с мате­матическими и инженерными талантами. Ховард Гарднер (Howard Gardner) выдвинул идею множественной интел­лектуальности, согласно которой интеллект представля­ет собой сумму отдельных талантов. Роберт Штернберг (Robert Sternberg) предложил выделить три независимых типа интеллекта: аналитический, творческий и приклад­ной. При постановке аналитических задач дается четкое определение условий и указывается набор инструментов, необходимых для решения. Аналитические задачи имеют только одно правильное решение, не связанное с реальной жизненной ситуацией и каким-либо практическим приме­нением. Типичный пример аналитической задачи — школь­ные экзамены. Напротив, прикладные задачи, не имеющие четких предварительных условий, проистекают из жизнен­ных проблем. У таких задач может быть несколько реше­ний, имеющих разную степень эффективности. Уличный бразильский подросток может совершенно не знать школь­ной математики, но легко считать в уме, когда ему это нуж­но. С помощью IQ не удастся измерить способности жокея. Школьники Замбии легко справляются с тестами-голово­ломками, требующими пространственного мышления, но пасуют с ответами на бумаге, английские школьники — их прямая противоположность.

Школа уделяет особое внимание аналитическим, а не прикладным проблемам. Так же подбираются вопросы для тестирования IQ. Хотя форма и содержание тестов могут меняться, они всегда рассчитаны на людей определенно­го склада ума. Можно ли сделать вывод, что IQ — это слу­чайное число, не имеющее ничего общего с интеллектом? Несмотря на все недостатки и ограниченность IQ, что-то этот коэффициент все-таки измеряет. Если сопоставить результаты тестирования по разным тест-системам, то вы обнаружите четкую ковариацию. В 1904 году матема­тик Чарльз Спирмен (Charles Spearman) впервые указал на то, что дети, успевающие по одному предмету, обычно успевают и по другим. Могут существовать разные типы интеллекта, но между ними, безусловно, есть корреляция. Спирмен назвал этот коэффициент корреляции «общим интеллектом» и обозначил буквой g. Не все соглашались со Спирменом. Одни считали его «общий интеллект» лишь статистическим выкрутасом, другие, наоборот, верили в то, что наконец у слов «умный» и «дурной» появилось свое измерение. Дальнейшая практика показала, что коэффи­циент интеллекта g действительно больше других коэффи­циентов соответствует реальной успеваемости учеников в старших классах. Четкая зависимость была установлена между g и скоростью выполнения задач. Другими слова­ми, люди с более высоким коэффициентом g быстрее вос­принимают задачу и находят правильное решение. Кроме того, оказалось, что коэффициент общего интеллекта со­храняется неизменным на протяжении всей жизни, от 8 до 80 лет. Конечно, объем знаний меняется, но вычисленная статистически общая интеллектуальная способность оста­ется неизменной. Есть данные о том, что даже способность грудного ребенка быстро реагировать на внешние стимулы коррелирует с высокими показателями IQ во взрослом воз­расте, хотя трудно представить, каким образом такие ис­следования были проведены. Тем не менее с уверенностью можно сказать, что есть прямая зависимость между общим интеллектом и оценками школьников на экзаменах, а также их способностью более полно усваивать школьный матери­ал (Neisser U. et al. 1996. Intelligence: knowns and unknowns. American Psychologist 51: 77-101).

Это не оправдывает фатализм во взглядах на образова­ние. Большие различия в общей успеваемости учеников разных школ и разных стран четко указывают на огромное значение хорошо поставленного обучения школьников. «Гены интеллекта» не могут работать в вакууме. Для разви­тия и реализации врожденного интеллекта нужны постоян­ные внешние стимулы.

Давайте все же попробуем, каким бы глупым и предвзя­тым это не казалось, принять за основу предположение о том, что интеллект можно измерить с помощью набора тестов и выразить коэффициентом общего интеллекта g. Действительно интересен факт, что, несмотря на все по­грешности и несовершенства системы тестирования, вы­числяемый коэффициент доставался стабильным и соизме­римым в ряде независимых исследований. Если достоверная статистическая зависимость между IQ и некоторыми генами прослеживается даже сквозь «туман несовершенных изме­рений», как сказал об этом Марк Филпотт (Mark Philpott), то это тем более доказывает, что генетическое наследова­ние интеллекта действительно существует (Philpott М. 1996. Genetic determinism. In Tam H. (ed.). Punishment, excuses and moral development Averbury, Aldershot). Кроме того, в настоя­щее время используются значительно более объективные тесты, в которых делается поправка на национально-куль­турные особенности и профессиональную специфику.

В 1920-х годах, во времена расцвета вульгарной евгени­ки, не было никаких экспериментальных подтверждений наследования интеллекта. Была лишь слепая вера радете­лей за генетическую чистоту, основанная на голых предпо­ложениях. Сегодня у нас уже есть результаты научных на­блюдений за совместным развитием родных и приемных детей. Правда, эти результаты, как вы увидите далее, хотя и подтверждают некоторую наследуемость способностей, оказались довольно неожиданными.

В 1960-х годах в Америке близнецов-сирот часто разде­ляли с самого рождения и отдавали на воспитание в разные семьи. Обычно так поступали без какого-либо умысла, но известны случаи, когда одержимые ученые заранее плани­ровали и осуществляли такие эксперименты, чтобы про­верить (а точнее, всем доказать), что на развитие ребенка влияет исключительно воспитание и окружающая среда, но никак не гены. Наиболее известный случай произошел в НьюЙорке, когда один психолог-фрейдист с наклонно­стями инквизитора разделил при рождении двух девочек,

Бет (Beth) и Эми (Amy). Эми была отдана на воспитание бедной, страдающей ожирением и комплексами неполно­ценности женщине, не отличавшейся любовью к приемной дочери. Не трудно предугадать, что Эмми, в соответствии с теорией Фрейда, выросла нервной и замкнутой. Однако имелось одно обстоятельство: Бет повторяла свою сестру в мельчайших деталях, несмотря на то, что выросла в се­мье богатой, общительной, любящей и радушной женщи­ны. Не было отмечено никаких существенных отличий в характере и способностях Эми и Бет, когда они вновь вос­соединились через 20 лет. Вместо того чтобы доказать ис­ключительность воспитания в деле развития личности, экс­перимент показал могучую силу инстинктов, заложенных в нас (Wright L. 1997. Twins: genes, environment and the mystery of identity. Weidenfeld and Nicolson, London).

Наблюдения над разделенными близнецами, начатые сто­ронниками детерминизма воспитания и окружающей среды, были продолжены учеными, находящимися по другую сто­рону баррикады, в частности Томасом Боучардом (Thomas Bouchard) в университете Миннесоты. Начиная с 1979 года он разыскивал по всему свету разделенные пары близнецов и сводил их вместе, по ходу дела проводя тестирование IQ. Другие ученые в это же время проводили наблюдение над приемными детьми, сравнивая их IQ с показателями прием­ных родителей и их родных детей. Сведя результаты всех ис­следований и просуммировав данные о десятках тысяч лю­дей, ученые составили таблицу, показанную ниже. Цифры обозначают процент корреляции: 100% — полная идентич­

ность, а 0% — совпадения в пределах случайности.

Повторное тестирование одного и того же человека            87

Однояйцовые близнецы, выросшие вместе                          86

Однояйцовые близнецы, выросшие раздельно                     76

Разнояйцовые близнецы, выросшие вместе                         55

Родные братья и сестры                                                        47

Родители и дети, живущие в одной семье                             40

Родители и дети, живущие раздельно                                   31

Приемные дети, выросшие вместе                                         0

Случайно выбранные люди                                                     0

Неудивительно, что максимальная корреляция обнаруже­на у однояйцовых близнецов, выросших вместе. Поскольку они имеют одни и те же гены, одну утробу и одну семью, их показатели неотличимы от результатов, полученных при повторном тестировании одного и того же человека. Разнояйцовые близнецы, появившиеся из одной утробы, но генетически не более сходные друг с другом, чем обычные братья, уже не показывают такого совпадения в развитии. И все же уровень совпадений выше, чем у братьев и сестер, родившихся в разное время. Это свидетельствует о том, что события, происходящие в первые месяцы жизни, или еще до рождения, когда дети находятся в утробе матери, оказывают влияние на все последующее развитие человека. Не менее впечатляют результаты сравнения уровня развития прием­ных детей, выросших в одной семье, — 0%. Одинаковое вос­питание и обстановка не оказывают никакого влияния на IQ (Scarr S. 1992. Developmental theories for the 1990s: develop­ment and individual differences. Child Development 63:1-19).

Важность внутриутробного развития была признана только недавно. В соответствии с проведенными исследова­ниями 20%-я корреляция в развитии интеллекта близнецов объясняется тем, что они родились из одной утробы, тог­да как у обычных братьев и сестер тот факт, что у них была общая мать, дает только 5%-ю корреляцию в развитии ин­теллекта. Различие объясняется тем, что близнецы в прена- тальный период оказывались под влиянием одних и тех же факторов, которые определили их дальнейшее развитие, т.е. наше развитие до рождения оказалось почти в четыре раза важнее всего последующего воспитания и обучения. Другими словами, даже та часть нашего интеллекта, за раз­витие которой отвечает воспитание, а не природа, всецело зависит от условий, в которых мы находились в утробе ма­тери. Развиваясь, ребенок выполняет программу, заложен­ную в нем природой, но выполнение этой программы идет через воспитание. Именно потому, что ребенок развивает­ся по индивидуальной программе, не следует делать скоро­палительных выводов о его способностях, пока ребенок не вырос (Daniels М. et al. 1997. Of genes and IQ. In Devlin B. et al. (eds). Intelligence, genes and success. Copernicus, New York).

Но все это противоречит здравому смыслу. Неужели наше развитие не зависит от прочитанных книг и отношений в семье и школе? В действительности тут нет явного противо­речия. В конце концов, разве нельзя объяснить наследствен­ностью тот факт, что в одной семье умные родители и дети любят читать книги, вместо того чтобы утверждать, что именно чтение книг сделало их умными. За исключением на­блюдений за развитием родных и приемных детей, пока не проводились никакие дополнительные исследования, кото­рые могли бы четко разграничить наследственное развитие и семейное воспитание. Результаты наблюдений над родны­ми и приемными детьми свидетельствуют в пользу генетиче­ской предрасположенности к умственному труду. Но и здесь возможна ошибка: слишком узок был социальный слой, в котором проводились исследования. В основном это были белые американские семьи среднего класса с очень малой долей бедных и негритянских семей. Но все американские семьи среднего класса почти не отличаются по числу прочи­танных книг, условиям жизни и качеству обучения в школе. Возможно, поэтому влияние книг, учебников и семейного воспитания нивелировалось в этих исследованиях.

Все эти исследования показали, что примерно полови­на нашего интеллекта наследуется, а около 40% находится под влиянием среды обитания, которую мы разделяем с нашими братьями и сестрами, т.е. под влиянием семьи. На остальные 10% приходится пренатальное влияние, школа, хорошие друзья и дурные компании. Но и с этим нельзя полностью согласиться. Как ваш интеллект, так и влияние на него наследственных факторов, могут меняться. По мере того как мы растем и набираемся опыта, влияние ге­нов на наш интеллект тоже растет. Что? Но это же полная чушь! Тем не менее факты показывают, что если развитие ребенка лишь на 50-55% определяется наследственностью, то интеллектуальный уровень взрослого на 75% зависит от врожденных способностей. По мере того как мы взросле­ем, постепенно реализуется наша программа развития, ко­торая сбрасывает с себя, как шелуху, постороннее влияние. Когда мы вырастаем, мы выбираем ту среду обитания, ко­торая больше соответствует нашим внутренним тенденци­ям, вместо того чтобы подстраиваться под существующие реалии, как в детстве. Мы можем сделать следующие выво­ды: наследуется не ум, а способность к развитию, причем внешние факторы не столько влияют на внутреннее разви­тие человека, сколько подталкивают его к поиску места, где бы он находился в гармонии со своим внутренним миром. Наследственность не означает неизменность.

Фрэнсис Гальтон, о котором мы уже говорили в этой гла­ве, приводил одну очень интересную аналогию: «Дети часто забавляются тем, что бросают в небольшие ручейки веточ­ки и наблюдают, как несет их течение. Вот сучок остановил­ся, зацепившись за какое-то препятствие, потом за другое, затем его подхватил поток и стремительно понес вперед. Можно придавать особое значение тому или иному событию и рассуждать о том, какую большую роль в судьбе сучка сы­грали непредвиденные случайности. В это время все сучки будут уноситься ручьем вдаль, и если взять достаточно боль­шой промежуток времени, то их средняя скорость будет со­вершенно одинаковой». Усиленная школьная программа и дополнительные занятия, безусловно, повлияют в лучшую сторону на развитие интеллекта ребенка, но лишь в краткос­рочной перспективе. После завершения школы интеллекту­альные способности будут выравниваться, достигая с возрас­том того уровня, который был установлен природой.

Если вы согласились со справедливостью критики того, что роль наследования интеллекта была преувеличена в экс­периментах, ограниченных одним социальным классом, тог­да вы должны признать, что роль наследственности возрас­тает в современном обществе, где различия между классами постепенно стираются. Действительно, по иронии судьбы в обществе, где успех человека определяется его способно­стями, а не происхождением, именно происхождение, т.е. унаследованный интеллект, начинает играть особо важную роль. В прошлом жизнь впроголодь и тяжелый изнуритель­ный труд приводили к тому, что бедный человек не дости­гал уровня, уготованного ему природой. Сегодня благодаря тому, что в развитых странах решена проблема по обеспече­нию всех слоев общества достаточной и доступной пищей, различия в способностях и достижениях индивидуумов можно объяснить только различиями в наследственности. Другое дело, можно поспорить о том, насколько соответ­ствуют друг другу способности, успех и интеллигентность, на которую как раз и влияют качество школы и семейного воспитания. Общество равных возможностей не делает лю­дей одинаково воспитанными, скорее наоборот. И все же, следует признать правильность парадоксальной идеи: в об­ществе равных возможностей гены играют большую роль.

Наследственностью можно объяснить различия в интел­лекте у отдельных людей, но не групп людей. Интеллект на­следуется примерно одинаково у разных народов и рас. Но логически не верным будет предположить, что если разли­чия в IQ между людьми на 50% определяются наследствен­ностью, то в основе различий среднего IQ между неграми и белыми или между европейцами и выходцами из Азии также лежит генетика. Проведенные исследования, резуль­таты которых опубликованы в книге The bell curve (Кривая колокола) тоже не подтвердили это предположение. Есть отличие в значениях IQ негров и белых в пользу послед­них, но нет данных о том, что это наследуемое различие. Действительно, в процессе наблюдений за развитием тем­нокожих детей, усыновленных белыми семьями, не было отмечено достоверных отличий в IQ между темнокожими и белокожими детьми (Herrnstein R. J., Murray С. 1994. The bell curve. The Free Press, New York).

Если интеллект наследуется, то должны быть гены, вли­яющие на него. Трудно предположить, сколько таких генов может быть в геноме. Одно ясно, что это должны быть из­менчивые гены, т.е. они должны быть представлены в гено­мах людей в разных вариантах, иначе генетическое наследо­вание интеллекта никак не проявит себя. Действительно, в геноме могут находиться гены чрезвычайно важные для раз­вития интеллекта, но одинаковые у всех людей. Такие гены не могут объяснить различий в интеллекте с точки зрения наследования. Например, у меня пять пальцев на руке, как и у других людей, потому что это предопределено генетиче­ски. Если мы соберем всех людей, у которых меньше паль­цев на руке, то 90% или даже больше составит результат несчастного случая, а не наследственности. Мы установим, что наличие четырех пальцев на руке — это не наследуемый признак, даже несмотря на то что развитие конечностей у зародыша контролируется генетически. Другими словами, генетическая предопределенность и наследование— это не одно и то же. Наследственные признаки мы можем изу­чать только в том случае, если между ними есть отличия. Так, Роберт Пломин в серии экспериментов с ДНК детей- вундеркиндов выявил изменчивый ген. Это не означает, что данный ген — самый важный для развития интеллекта. В ге­номе наверняка есть гораздо более важные гены, влияющие на развитие мозга, но именно поэтому они консервативны и редко меняются или не меняются никогда.

Ген IGFJi, найденный Пломином на длинном плече хро­мосомы 6, на первый взгляд не очень подходит на роль «гена интеллекта». До открытия Пломина этот ген был знаменит своей связью с раком печени. Его можно было бы назвать «геном рака печени», если следовать неправильной тради­ции именовать гены по болезням, которых они в действи­тельности не вызывают. Когда-нибудь ученые установят, яв­ляется ли функция подавления рака печени основной у это­го гена, а влияние на интеллект — побочной, или наоборот. Биохимическая функция белка, кодируемого этим геном, почти ничего не говорит нам о его назначении: «внутри­клеточное транспортирование фосфорилированных фер­ментов лизосом от комплекса Гольджи и клеточной стенки к лизосомам». Это всего лишь транспортный фургон. Ни слова об ускорении шевеления извилинами мозга.

Ген IGFJi имеет гигантские размеры — 7 473 буквы, но этот текст разбит на фрагменты на участке хромосомы длиной в 98 ООО пар нуклеотидов. Смысловые фрагменты разделены бессмысленными интронами (точно так же, как текст журнала постоянно прерывается навязчивой рекламой). Посредине гена есть участок повторяющихся элементов, причем количество повторов склонно менять­ся у разных людей. Возможно, этот вариабельный участок оказывает влияние на уровень интеллекта. Поскольку про­дукт этого гена косвенно связан с инсулином и процессами усвоения сахара, возможно, тут есть определенная связь с данными о том, что люди с высоким IQ отличаются более эффективным потреблением углеводов мозгом. В исследо­ваниях добровольцам предлагалось освоить компьютерную игру «Тетрис». У людей с высоким IQ при этом отмечалось более интенсивное потребление глюкозы мозгом. Но это лишь предположение. Ген Пломина, если в ходе дальней­ших исследованиях вообще удастся подтвердить его связь с интеллектом, может оказывать влияние, используя для этого множество других опосредованных путей (Haier R. et al. 1992. Intelligence and changes in regional cerebral glucose metabolic rate following learning. Intelligence 16: 415-426).

Важность открытия Пломина состоит в том, что впервые удалось перейти от косвенных доказательств наследуемости интеллекта, базирующихся на сравнительном анализе раз­вития близнецов и приемных детей, к прямому изучению ковариаций отдельных генов и уровня интеллекта. Одна ва­риация гена почти вдвое чаще встречается в геномах талант­ливых детей в лагере штата Айова по сравнению со средни­ми значениями для всей популяции — результат, который вряд ли можно объяснить случайностью. Но влияние этого гена на интеллект ограничено. Его воздействием можно объ­яснить повышение коэффициента IQ лишь на 4 балла. Этот ген точно нельзя назвать геном гениальности. По результа­там исследования в Айове Пломин выделил еще десяток ге­нов — кандидатов на роль стимуляторов интеллекта.

Возвращение к идее наследования интеллекта все еще вызывает чувство брезгливости и неприятия в научных кругах. Уж очень резонансной была практика вульгарной евгеники в 20-х и 30-х годах прошлого столетия. Например, Стефан Джей Гоулд (Stephen Jay Gould), критикуя новую волну увлечения наследованием интеллекта, отмечает: «Частичное наследование низких показателей IQ может быть исправлено улучшенной системой образования, а мо­жет и нет. Сам факт наследования не дает никакого ответа на этот вопрос». Действительно, проблема может оказаться в том, что люди, узнав о наследовании интеллекта, воспри­мут эту идею слишком пессимистично относительно роли и важности воспитания. Обнаружение мутаций, лежащих в основе таких проблем с обучением, как, например, дис­лексия, не дает права учителям отказываться от подобных учеников как безнадежных. Наоборот, это должно быть стимулом для поиска особых методов обучения детей, стра­дающих дислексией (Gould S.J. 1981. The mismeasure of man. Norton, New York).

Действительно, ведь даже Альфред Бине (Alfred Binet), который разработал первый тест интеллекта, говорил, что данное тестирование предназначается не для того, чтобы обосновать первенство одаренных детей, а для того, что­бы вовремя выявить отставание в развитии детей и уделить особое внимание их развитию. Пломин приводит самого себя как пример удачной работы системы тестирования. Он был единственным из огромной чикагской семьи, состо­ящей из тридцати двух родных и двоюродных братьев и се­стер, кто получил высшее образование. Он благодарит судь­бу за то, что его высокие показатели тестирования в школе убедили родителей выделить деньги на учебу в колледже. Американская гордость за свою систему тестирования рез­ко контрастирует с британским неприятием этой системы. Не долго просуществовавший и завоевавший дурную славу своей необъективностью эксперимент с экзаменом Кирила Барта (Cyril Burt) — это, пожалуй, единственный случай, когда в систему британского образования было допущено тестирование интеллекта. Если в Англии о тестировании вспоминают как о величайшей глупости, в результате кото­рой талантливые дети отправлялись в школы второго уров­ня, то в США тестирование рассматривают как путевку в жизнь для талантливых детей из бедных семей.

Следует раз и навсегда понять, что смысл наследования интеллекта состоит вовсе не в разделении людей на группы разного качества. Противопоставление Гальтоном приро­ды и обучения не должно найти ложного толкования, как, например, в идеях измерения интеллекта и потенциальных способностей человека путем измерения пропорций его тела. В середине прошлого века всерьез рассматривались теории, согласно которым люди с высоким IQ отличаются от остальных большей симметричностью ушей. Мерилами интеллекта также выступали общая симметричность тела, ширина стопы и лодыжки, длина пальцев, размер грудной клетки и высота лба. Глупость состояла не в поиске корре­ляций, а в том, что их применение было обязательным для вынесения вердикта.

Интерес к замерам пропорций тела с целью использо­вания их в качестве показателей общего развития возро­дился в 1990-е годы. Асимметричность нашего тела впол­не естественна. Например, сердце у большинства людей находится в грудной клетке слева от средней линии тела. Но асимметричность отдельных частей тела совершенно индивидуальна. Например, левое ухо может быть немного больше чем правое, или наоборот. Степень асимметрич­ности может выступать показателем воздействия разных стрессов на организм во время развития: инфекции, токси­ны, плохое питание. Можно предположить, что у людей с высокими показателями IQ тело действительно более сим­метрично, поскольку организм в утробе и в детские годы подвергался меньшим стрессам или лучше справлялся с ними. А устойчивость к стрессам — это наследуемый при­знак. Таким образом, «гены интеллекта» совсем не обяза­тельно должны быть связаны с развитием мозга. Те гены, которые оказывают влияние на устойчивость организма и его способность противодействовать инфекциям, также опосредованно влияют на уровень интеллекта. Вы наследу­ете не интеллект, а способность развить свой мозг до опре­деленного уровня при благоприятных условиях. Можно ли при этом четко противопоставить природу и обучение?

Видимо нет (Furlow F. В. et al. 1997. Fluctuating asymmetry and psychometric intelligence. Proceeding of the Royal Society of London, Series В 264: 823-829).

В подтверждение того, что наследуется не интеллект, а способность к развитию, можно привести известный эффект Флинна. Ученый и политик из Новой Зеландии Джеймс Флинн (James Flynn) обратил внимание на то, что показатели IQ возрастают с каждым годом во всех странах мира со средней скоростью 1 балл за десятилетие. Почему так происходит, трудно сказать. Возможно, это та же при­чина, которая ведет к увеличению роста людей, — лучшее питание в детстве. Например, когда в одной из деревушек Гватемалы рацион питания детей был обогащен белками за 10 лет показатели IQ существенно возросли — эффект Флинна в миниатюре. Но показатели IQ продолжают ра­сти также в развитых странах, где проблема с питанием уже давно решена. Вряд ли объяснением может послужить совершенствование образования. Различные нововведе­ния в школах оказывают лишь временный эффект, при­чем не всегда положительный. Кроме того, IQ возрастает значительно быстрее, чем меняется система образования. Мышление изменяется также качественно. Наибольший прогресс наблюдается в ответах на вопросы, требующие абстрактного мышления. Улрик Нейссер (Urlic Neisser) по­лагает, что эффект Флинна связан с насыщением нашей по­вседневной жизни многочисленными визуальными источ­никами информации: цветными фотографиями, рекламой, фильмами и пр., — что часто замещает собой получение информации из текстовых источников. Развитие ребен­ка сейчас в большей степени находится под воздействием зрительных образов, что способствует более быстрому раз­витию интеллекта (Neisser U. 1997. Rising scores on intelli­gence tests. American Scientist 85: 440-447).

Но как увязать эффект Флинна и другие влияния внеш­ней среды на интеллект с данными, полученными в экспе­риментах с близнецами и приемными детьми, которые сви­детельствуют о доминирующем влиянии наследственности

на интеллект? По словам Флинна, тот факт, что за послед­ние 50 лет средний уровень IQ возрос на 15% говорит либо о том, что в 1950-х годах было больше тупиц, либо о том, что сейчас стало больше гениев. Поскольку о культурном ренессансе в наши дни говорить не приходится, Флинн за­ключает, что в IQ нет ничего генетически наследуемого. Интересно также замечание Нейсера о том, что повыша­ется не общий уровень интеллекта, а лишь его части, на­ходящейся под влиянием быстро изменяющейся внешней среды. Но это не исключает того, что базовая предрасполо­женность к умственному развитию может наследоваться. За два миллиона лет развития общественно-культурных от­ношений людей человеческий мозг мог обогатиться (путем естественного отбора) в дополнение к наследуемым фор­мам интеллекта способностями развиваться под влиянием передающихся из поколения в поколение знаний и тради­ций. Развитие ребенка происходит как под влиянием внеш­них факторов, так и в соответствии с заложенной в нем ге­нетической информацией. Причем, взрослея, человек все в большей степени старается найти в окружающем мире соответствие со своими склонностями или изменить его. Если у человека руки работают лучше, чем голова, он ищет им применение, тогда как «книжный червь» будет искать книги. Гены определяют склонности, но не способности. В конце концов, даже более простые вещи, например близо­рукость, обуславливается не только генетически заданной формой глазного яблока, но и привычками, работой, окру­жающей средой. Чтобы прекратить спор, длящийся уже столетие, следует признать, что «гены интеллекта» дарят человеку не гениальность, а путь к ней.

Последние открытия подтверждают теорию наследования интеллекта. Недавно был открыт новый ген DTNBP1, опять таки на хромосоме б, мутации в котором приводят либо к гениальности, либо к шизофрении (Burdick К. Е. et al. 2006. Genetic variation in DTNBP1 influences general cognitive abi­lity. Human Molecular Genetics 15: 1563-1568). Интересно, что мутации в смежных с ним генах связывают с развитием дислексии и проблемами с чтением, о чем речь пойдет в следующей главе.

Представление о том, что гены определяют строение тела, не ново и давно всеми признано. Сложнее принять тот факт, что поведение особи также контролируется гена­ми. Но я постараюсь убедить вас, что на хромосоме 7 лежит ген, в котором записан не внешний признак, а поведенче­ский акт — инстинкт, причем очень важный инстинкт, ле­жащий в основе человеческой культуры.

                Хромосома 7 Инстинкт

Термин «инстинкт» чаще применяют к животным: ло­сось, который ищет ручей, где родился; оса-наездник, в точности повторяющая сложное поведение своей давно исчезнувшей прародительницы; молодые ласточки, точно знающие, куда лететь к местам зимовки — все это проявле­ния инстинкта. Человек не очень-то полагается на инстин­кты. На смену им пришли обучение, творчество, культура и сознание. Все, что мы делаем, — это результат наших ре­шений, воли нашего мозга и промывания мозгов нашими родителями. На наш разум нацелены психология и другие социально-общественные науки. Если нашими поступками и делами управляем не мы с вами, а бездушные гены, чем же является наша воля? Социологи и философы давно уже пытаются втиснуть волю личности в рамки какой-нибудь целесообразности: сексуальной — по Фрейду, социально- экономической — по Марксу, классовой — по Ленину, куль­турно-этнической — по Боасу (Franz Boas) и Мид (Margaret Mead), причинно-следственной — по Уотсону (John Watson) и Скиннеру (В. F. Skinner), лингвистической — по Сапиру

(Edward Sapir) и Ворфу (Benjamin Whorf). Более чем на столетие философы завладели умами человечества, убедив всех в том, что наша воля — это продукт общественно-соци­альной рациональной закономерности, и это отличает нас от животных, живущих по инстинктам.

Но в период с 1950 по 1990 год глобальные социальные теории рушились одна за другой. Фрейдизм надорвался на психоаналитическом лечении маниакальных депрес­сий, терпя в течение 20 лет одно поражение за другим. Марксизм завалило Берлинской стеной. Научные доказа­тельства Маргарет Мид оказались подтасовкой фактов и актерской игрой заранее нанятых людей (Freeman D. 1983. Margaret Mead and Samoa: the making and unmaking of an anth­ropological myth. Harvard University Press, Cambridge, MA). Потерпела также фиаско рациональная теория о том, что в основе эмоциональных отношений лежит материальный рационализм. В 1950 году в Висконсине было описано на­блюдение за детенышем обезьяны. Маленькая обезьянка больше всего была привязана и нежно относилась к обезья- не-кукле — первому объекту, который детеныш увидел сразу после рождения, но от которого не получал никаких мате­риальных благ. Первое наше чувство — любовь и привязан­ность к матери — является примером врожденного поведе­ния (Harlow Н. F. et al. 1971. From thought to therapy: lessons from primate laboratory. American Scientist 59: 538-549).

Какую же роль инстинкты играют в нашей жизни? Один из первых психологов Уильям Джеймс (William James) счи­тал, что инстинктов у нас ничуть не меньше, чем у живот­ных, но они скрыты под слоем вторичных поведенческих реакций, хотя и создают основу того, что мы называем при­вычки и навыки. Почти через 100 лет гипотезы Джеймса нашли подтверждение в работах лингвиста Ноама Хомски (Noam Chomsky), который показал, что разговорная речь в равной степени является как продуктом культуры, так и врожденных инстинктов человека. Тут Хомски переклика­ется с Дарвином, определившим речь как «инстинктивную тенденцию к освоению искусства».

Проведя сравнительный анализ многих языков мира, Хомски сформулировал принципы формирования разго­ворной речи, которые можно назвать универсальной грам­матикой. Когда ребенок учится говорить, слова и фразы раскладываются у него в голове по уже готовым полочкам. Это означает, что часть мозга генетически предрасположе­на к усвоению и использованию речи. К сожалению, сло­варный запас не кодируется генами, иначе мы все говорили бы на одном языке. Утверждение Хомски о наследовании способности к устной речи базировалось не на биологиче­ских, а исключительно на лингвистических исследованиях. Он обнаружил некоторые общие закономерности форми­рования фраз, которые усваиваются с раннего детства без какого-либо обучения. Обычно мы этого не замечаем, но даже в возгласах ребенка, который еще не научился гово­рить, уже присутствует своя грамматика, благодаря чему мама может догадаться о том, что ребенок хочет выразить.

Предположение Холмски было подтверждено в последу­ющие десятилетия серией исследований, которые прово­дились не только в области лингвистики. Все сводилось к тому, что для усвоения языка ребенку необходим «языковый инстинкт». Этот термин принадлежит психологу и лингви­сту Стивену Пинкеру (Steven Pinker), о котором говорили как о единственном лингвисте, способном свои лингвисти­ческие знания с успехом применять в литературном твор­честве. Пинкер также старательно собирал и сравнивал все современные и древние языки. Он пришел к выводу о том, что все народы мира говорят на языках, имеющих пример­но одинаковый словарный объем и сходных по граммати­ческой сложности, включая народы, проживающие на за­терянных полинезийских островах еще с каменного века. Если общие грамматические закономерности и теряются в официальной грамматике языка, они прослеживаются в разговорной и жаргонной речи. Как, например, двойное отрицание «никто не должен этого делать», естественное для русского и французского языков, но недопустимое в ан­глийском, все равно используется в повседневной речи и в языке детей. Если мы проследим, как дети коверкают слова, то заметим, что они просто образуют слова в соответствии с существующими грамматическими принципами, хотя от взрослых таких слов они никогда не слышали. В отличие от устной речи, которую ребенок осваивает самостоятельно за несколько лет, процесс обучения правописанию проте­кает гораздо дольше. Ребенку приходится усваивать прави­ла, которые не были заложены от рождения.

Врожденным также является абстрактное восприятие слов. Никто не объясняет ребенку, что «чашка», это не только тот предмет, который сейчас у него в руках, но и все другие похожие предметы, независимо от того, из какого материала они сделаны. Ребенок схватывает это на лету.

Интересно, что в наше время, когда человек стал созда­вать компьютеры, которыми можно управлять с помощью слов, стало еще более очевидно, что прежде чем обучить компьютер языку, в него нужно заложить соответствующую программу не только распознавания, но и грамматического разбора полученной звуковой информации. Другими сло­вами, у компьютера должен быть «инстинкт» к освоению речи. Дети тоже рождаются с заложенной программой, в которой уже четко определены основные грамматические правила формирования речи.

Наиболее яркими доказательствами инстинктивного формирования речи стали примеры образования новых на­речий в результате слияния слов нескольких языков. Один такой пример был описан Дереком Бикертоном (Dereck Bickerton). В XIX веке на Гавайи приехало много иностран­ных рабочих, говорящих на разных языках. Поскольку им нужно было как-то общаться друг с другом, возник суржик из слов и выражений. Это было совершенно дикое смеше­ние языков, происходившее без определенных правил, что затрудняло как изложение мысли, так и ее восприятие. Но все изменилось уже в следующем поколении. В процессе общения между детьми сформировались четкие грамма­тические правила, что сделало язык более эффективным в качестве средства общения. В результате образовалось кре­ольское наречие. Бикертон утверждал, что суржик превра­тился в креольский язык только благодаря инстинктивно­му чувству грамматики у детей, которое уже было утрачено взрослыми.

Другой интересный случай произошел в Никарагуа, где в 1980 году была образована школа-приют для глухонемых детей. Обучение их восприятию речи по губам шло со скри­пом, видимо, потому что этим никто особо не занимался, и дети были предоставлены сами себе. Играя во дворе, дети стали применять язык знаков, частично почерпнутых из общения вне школы, частично придуманных самими деть­ми. Вновь сначала образовался суржик, сложный для вос­приятия участниками беседы. Но бурное развитие языка происходило в среде самых маленьких детей. Через не­сколько лет они сформировали свой язык жестов, который отличался такой же сложностью и строгостью правил, эко­номичностью и эффективностью, как любой другой язык. Хочу обратить внимание, что дети изобрели этот язык, а не были ему обучены. Это еще один пример реализации на практике инстинкта освоения устной речи. Детская спо­собность к усвоению языков, к сожалению, утрачивается с возрастом. Вот почему нам так трудно даются иностран­ные языки, или даже диалекты родного языка. У нас уже нет инстинкта. (Это также объясняет то, что иностранные языки легче изучать в общении, а не по правилам, изложен­ным в учебниках. Информация, воспринимаемая органами слуха, направляется в нужные области мозга, тогда как за­ученные правила слабо связаны с инстинктивным чутьем грамматики.) Мозг не только человека, но и других живот­ных устроен так, что обучение возможно или эффективно только в определенном возрасте. Зяблик, например, мо­жет научиться песне своего вида, только если слышит ее в юном возрасте. Причем песне другого вида птиц он не обучится— еще один пример врожденной предрасполо­женности. Доказательством того, что инстинкт к усвоению грамматики у детей работает только в раннем детстве, мо­жет послужить следующий печальный пример. Не так давно в Лос-Анджелесе из заточения в маленькой комнатушке была вызволена девочка Джени (Genie), где ее продержа­ли родители 13 лет с момента рождения практически без общения с людьми. Она знала только два выражения: «Stop it» (Прекрати) и «No more» (Хватит). После того как ее освободили из этого ада, Джени быстро пополнила свой словарный запас другими словами, но так и не научилась образовывать из них предложения. Период, когда работал инстинкт, был пропущен.

Ложные идеи живут долго, и мнение о том, что речь яв­ляется социальным явлением, под влиянием которого раз­вивается мозг, также не спешит умирать. Уже давно развен­чаны такие классические примеры, как, например, утверж­дение того, что поскольку в языке Хопи нет времен, то и в воображении представителей этого народа нет концепций прошлого и будущего, — это была ошибка ученого, плохо знавшего индейцев Хопи. Тем не менее идея о том, что мозг формируется под влиянием речи, а не наоборот, продолжа­ет владеть умами философов и социологов.

Хопи — группа индейских племен, проживающих в ре­зервациях штата Аризона и до сих пор сохранивших свою культуру.

Исходя из этой концепции, злорадство должно быть присуще только тем народам, в чьих языках присутствует слово, обозначающее это понятие (русским или немцам — Schadenfreude, но не англичанам и американцам) (Pinker S. 1994. The language instinct: the new science of language and mind. Penguin, London).

Наблюдение за собственными детьми поможет убедиться в том, что речь у них развивается в определенной последова­тельности, с ошибками, характерными для детского языка, независимо оттого, насколько часто вы разговариваете с ре­бенком, или он просто слушает прохоясих, лежа в коляске.

В ходе исследований, проведенных с близнецами, было показано, что проблемы, связанные с овладением родным языком, являются наследственными (Dale P. S. et al. 1998.

Genetic influence on language delay in two-year-old children. Nature Neuroscience 1: 324-328). Еще более веские доказатель­ства предоставляют невропатологи и генетики. Люди, пе­ренесшие инсульт, часто теряют дар речи, хотя и продол­жают слышать. Точно известна область мозга, контроли­рующая речь (имеется в виду не мышечная функция языка и гортани, а способность облекать предметы и понятия в форму слов). У большинства людей эта область находится в левом полушарии головного мозга; она задействована даже у глухонемых, изъясняющихся с помощью знаков, хотя в этом случае работают также некоторые области правого полушария (Paulesu Е., Mehler J. 1998. Right on in sign lan­guage. Nature 233-234).

Если один из центров мозга поражается вследствие за­болевания или травмы, возникает дефект речи, называе­мый афазией Брока, — неспособность использовать и по­нимать фразы, кроме самых простых, хотя восприятие смысла отдельных слов сохраняется. Так, страдающий афазией сможет ответить на вопрос «Можно молотком за­бить гвоздь?». Однако ответ на вопрос «Льва загрыз тигр. Кто из них умер?» вызовет у него затруднения, поскольку сначала нужно разобраться в грамматической конструкции первого предложения, а с этим может справиться только строго определенная область мозга. Повреждение другого центра — области Вернике — оказывает почти противопо­ложный эффект: больной произносит бесконечные тира­ды слов, в которых почти отсутствует смысл. Получается так, что в области Брока генерируется речь, а в области Вернике речь обретает смысл. И это еще далеко не все центры мозга, участвующие в управлении речью. Так, есть еще хорошо известная островковая доля большого мозга, поражение которой вызывает дислексию (Carter R. 1998. Mapping the mind. Weidenfeld and Nicolson, London).

Известны два генетических заболевания, влияющих на речь. В случае синдрома Уильямса, когда мутация происхо­дит в гене на хромосоме 11, у детей наблюдается умственная отсталость, но при этом они отличаются живым и богатым языком. Дети не прекращают говорить, они используют длинные слова и сложные предложения. Если попросить их описать какое-нибудь животное, они обязательно вспомнят и опишут какого-нибудь трубкозуба, но никак не кота или собаку. Обладая хорошими способностями к изучению ино­странных языков, они остаются умственно заторможенны­ми. Они как будто специально посланы, чтобы подтвердить пословицу, утверждающую, что молчание — золото.

Другое наследственное заболевание проявляется в об­ратном феномене: ограниченные лингвистические спо­собности при неплохо развитом интеллекте. Синдром, на­званный SLI (Specific Language Impairment — специфиче­ское языковое нарушение), стал ареной сражения ученых. С одной стороны выступали психологи-эволюционисты, считавшие, что в основе поведения лежат генетически на­следуемые инстинкты, а с другой — представители старой школы социологов, рассматривающих мозг как объект вли­яния общества и окружающей среды. В конце концов была найдена причина заболевания — мутация в гене, лежащем на хромосоме 7.

То, что ген существует, было известно и ранее. Тщатель­ное изучение пар близнецов позволило убедиться в явном наследовании дефекта SLI. Было также ясно, что это явле­ние нельзя объяснить родовыми травмами, недостаточнос­тью общения или общей задержкой развития. Если один из близнецов страдал синдромом SLI, то у другого вероятность возникновения этого заболевания в 2 раза превышала слу­чайность, что со всей определенностью указывало на наслед­ственный характер заболевания (Bishop D. V. М. et al. 1995. Genetic basis of specific language impairment: evidence from twin study. Developmental Medicine and Child Neurology 37: 56-71).

To, что ген оказался на хромосоме 7, тоже не было не­ожиданностью. В 1997 году группа ученых из Оксфорда обнаружила на длинном плече хромосомы 7 генетический маркер, один из аллелей которого чаще наблюдался у лю­дей с речевым дефектом SLI. Хотя в основе этих данных лежало изучение лишь одной большой английской семьи, факты были неоспоримы (FisherS. Е. et al. 1998. Localisation of a gene implicated in a sever speech and language disorder. Nature Genetics 18: 168-170).

Так что же тогда было причиной противостояния уче­ных? Спор шел вокруг того, как развивается дефект SLI. Для одних было очевидно, что генетическая мутация ведет к ор­ганическому поражению определенных центров мозга, кон­тролирующих многие речевые функции, включая способ­ность членораздельно произносить слова и правильно их слышать. Согласно этой теории дефект SLI развивается из-за поражения центров анализа информации, полученной по­средством органов слуха, т.е. мозгу для развития не хватает речевого влияния. Другие считали эту теорию совершенно не верной, поскольку помимо очевидных проблем с восприя­тием речи у всех больных был еще один дефект — отсутствие способности усваивать и использовать грамматические пра­вила, что, по их мнению, было причиной заболевания, а не его следствием. Но обе стороны считали, что название «ген грамотности», которым наградили его падкие на сенсации журналисты, слишком примитивно и неправильно отражает чрезвычайно сложную картину заболевания.

История изучения речевого дефекта SLI началась с наблюдений за тремя поколениями английской семьи. Женщина, у которой был речевой дефект, вышла замуж за здорового мужчину и родила четырех дочерей и одно­го сына. Все дети, за исключением одной дочери, также страдали SLI. В третьем поколении этой семьи уже было 24 ребенка, 10 из которых страдали расстройством речи. Семью часто навещали психологи, которые в одиночку и в составе конкурирующих групп осаждали несчастных. Именно анализы крови этой семьи позволили ученым из Оксфорда выявить маркер на хромосоме 7. Группа ученых, работавших в Оксфорде в тесном сотрудничестве с лондон­ским Институтом здоровья детей (Institute of Child Health), принадлежали к старой школе и считали синдром SLI де­фектом развития мозга из-за проблем с сенсорным воспри­ятием речи. Оппонентом, защищавшим теорию «граммати­ческого ядра мозга», выступила канадский лингвист Мирна Гопник (Myrna Gopnik).

Еще в 1990 году Гопник заявляла, что проблемы в ан­глийской семье и у других больных с речевым дефектом SLI возникают из-за того, что они не могут усвоить базовые грамматические правила языка. Дело не в том, что они не могут их понять. Напротив, они способны заучить правила грамматики и применять их. Но поскольку им постоянно приходится вспоминать правила, вместо того чтобы вы­бирать нужные формы слова инстинктивно, они говорят медленно и с большим трудом. Например, когда тестирую­щий показывает картинку с изображением какого-то суще­ства и говорит: «Это Ваг», а затем показывает картинку с двумя такими существами и подписью «Это ...», следует от­вет: «Ваги». Так отвечают все, но не больные с синдромом SLI, а если и отвечают, то только после непродолжитель­ного размышления. Кажется, что они не знают, как обра­зовать множественное число от единственного. В своей речи больные с синдромом SLI используют слова во мно­жественном числе, поскольку помнят их, но, столкнувшись с незнакомым словом, заходят в тупик. Зато потом, усвоив принцип, пытаются образовать множественное число от слова, которое другие оставили бы неизменным, например: если существо назвали «Теди», то два существа они назовут «Тедии». Гопник предположила, что больные с синдромом SLI сохраняют в памяти все формы слов, а не образуют их интуитивно (Gopnik М. 1990. Feature-blind grammar and dys­phasia. Nature344: 715).

Безусловно, проблема не ограничивается только об­разованием форм множественного числа слов. Сюда до­бавляются прошедшее время, пассивная форма глаголов, всевозможные наклонения, суффиксы, словосочетания и использование многочисленных правил грамматики, ко­торые мы сами часто не помним, но находим правильные формы благодаря инстинктивному чутью. Однако у боль­ных с речевым дефектом SLI этого чутья нет. После того как Гопник опубликовала результаты своих исследований, проведенных с членами все той же английской семьи, она подверглась массированной атаке критиков. Оппоненты утверждали, что все трудности с речью гораздо проще можно объяснить проблемами, связанными с системами воспроизведения речи, чем фантазировать о врожденном чувстве грамматики. «Факт, что люди с речевым дефектом SLI неправильно используют множественное число и про­шедшее время, ввел Гопник в заблуждение, — писали крити­ки. — В статье Гопник не указала на то, что члены этой семьи страдали очень серьезным врожденным дефектом речи, ко­торый вел не только к возникновению сложностей с грам­матикой, но и проявлялся в бедности словарного запаса и ограниченности семантических способностей. У них были проблемы с пониманием любых сложных речевых оборо­тов» (Fletcher Р. 1990. Speech and language deficits. Nature 346: 226).

В критике прослеживалась также обида на то, что кто- то пасется на чужом поле — английская семья с речевыми дефектами была открыта не Гопник, как она смеет лезть со своими теориями туда, где уже давно все исследовано? Но, критикуя Гопник, ее оппоненты сами подтверждали пра­вильность ее теории. Ведь для образования сложных ре­чевых оборотов как раз и нужна грамматика. А так получа­лось логическое противоречие: проблемы с грамматикой у больных с синдромом SLI возникают из-за того, что в своей речи они допускают грамматические ошибки.

Гопник была не из тех, кто отступает. Используя тот же набор приемов и тестов, она продолжила исследования синдрома SLI у людей, разговаривающих на других языках: японцев и греков. Вскоре она вновь показала, что пробле­мы лежат именно в плоскости основных принципов грам­матики. Например, в греческом языке есть слово «ликос», что означает волк, и «ликантропос» — оборотень, или че­ловек-волк. Буквосочетание «лик» является корнем слова волк, но самостоятельно оно никогда не употребляется. Если нужно образовать сложное слово, окончание «ос» (буква «с», если вторая часть сложного слова начинается с согласной, отбрасывается). Это правило интуитивно чув­ствуют не только греки. Поэтому мы правильно используем и образуем слова, в основе которых лежат греческие кор­ни, например «технофобия».

Но это простое правило с трудом дается грекам с синдро­мом SLI. Они знают слова «ликофобия» и «ликантропос», но не замечают того, что они составные, поэтому не могут сво­бодно образовывать новые слова на основе известных им корней. Чтобы говорить, больным SLI приходится хранить в памяти весь набор слов и их форм. Гопник пишет: «Мы мо­жем представить их как людей без родного языка». Они с таким же трудом изучают свой родной язык, как мы изучаем иностранный, постоянно вспоминая чуждые нам словосо­четания и грамматические правила (Gopnik М. et al. Г996. Genetic language impairment: unruly grammars. Гп: Runciman W. G., Maynard Smith J., Dunbar R. Г. M. (eds). Evolution of so­cial behaviour patterns in primates and man, p. 223-249. Oxford University Press, Oxford; Gopnik M. (ed.) Г997. The inheritance and innateness of grammars. Oxford University Press, Oxford).

Гопник признает, что у некоторых больных с синдро­мом SO действительно были низкие показатели коэффи­циента IQ, установленного по неразговорным тестам, но у других эти показатели были выше среднего уровня. Так, в одной паре разнояйцовых близнецов у брата с речевым дефектом SU коэффициент IQ по неразговорным тестам был выше, чем у его здорового брата. Гопник также призна­ет, что у больных с синдромом SLI всегда есть проблемы со слухом и произношением слов, но она утверждает, что это вторичное явление. Например, ее пациенты легко разли­чали и правильно употребляли слова «ball» (мяч) и «bell» (колокол), но часто вместо «fell» (упал) говорили «fall» (па­дать) — они допускали грамматические ошибки, а не про­сто путали слова. Гопник была возмущена, когда один из ее оппонентов, имея в виду все ту же английскую семью со случаями синдрома SLI в трех поколениях, сказал, что со стороны может показаться, будто говорят необразованные или опустившиеся люди. Проведя много времени в этой семье и приняв участие в их многочисленных семейных торжествах, Гопник утверждает, что в общении это умные и интеллигентные люди.

Чтобы проверить версию о вторичности слуховых и ар- тикулярных проблем у больных с синдромом SLI, 1Ъпник разработала систему письменных тестов. Например, она предлагала выбрать из двух предложений неправильное: «Не was very happy last week when he was first» (Он был рад тому, что выиграл на прошлой неделе) и «Не was very hap­py last week when he is first» (Он был рад тому, что выигры­вает на прошлой неделе). Для большинства людей вполне очевидно, что второе предложение написано с ошибкой. Но больные с синдромом SLI считали, что ошибки нет ни в одном из предложений. Вряд ли это явление можно объ­яснить проблемами со слухом или с произношением слов (Gopnik М., Goad Н. 1997. What underlies inflectional error patterns in genetic dysphasia? Journal of Neurolinguistics 10: 109- 138; Gopnik M. 1999. Familial language impairment: more English evidence. Folia Phonetica et Logopedia 51: 5-9).

Сторонники артикулярно-слуховой теории выдвинули свои аргументы. Недавно было показано, что у больных с синдромом SLI проявляется дефект «звукового маскирова­ния», который состоит в том, что они не различают звук сигнала, если этот звук сопровождается посторонними шумами. Сигнал приходилось делать на 45 децибел громче того уровня, который подходил для здоровых людей. Други­ми словами, у таких больных затруднено восприятие речи, поскольку они слышат голос, но плохо различают оконча­ния слов и интонацию, с которой они произносятся.

Данное открытие не столько опровергает теорию о «грамматической» основе афазии, сколько указывает на бо­лее интересное эволюционное объяснение обнаруженных закономерностей: мозговые центры, отвечающие за раз­говор и слух, тесно взаимосвязаны, а также связаны с цен­тром, отвечающим за грамматическое чутье языка, и все эти центры страдают при синдроме SLI. Позже было уста­новлено, что речевой дефект SLI возникает в результате органического поражения строго определенной области мозга на третьем триместре беременности. Это поражение связано с активностью дефектного белка, кодируемого ге­ном на хромосоме 7. Магнитно-резонансное обследование больных подтвердило наличие пораженных участков моз­га. Не удивительно, что эти участки находились в двух рече­вых областях мозга: области Брока и области Вернике.

В мозгу обезьян также есть центры, соответствующие ре­чевым областям человека. Нервные клетки в области Брока у обезьян контролируют работу мимических и гортанных мышц, а также языка. Клетки в области Вернике отвечают за распознавание голосовых сигналов в стае обезьян. Это как раз те нелингвистические проблемы, с которыми стал­киваются больные с синдромом SLI: произношение слов и их слуховое восприятие. У предков людей речевые центры возникли на основе более древних центров, отвечающих за воспроизведение и анализ звуков, которые в свою очередь тесно связаны с центрами слуха и управления мускулатурой лица и гортани. Речевые центры развились как надстройка над всей этой системой, заключив в себе инстинкт грамма­тики: способность к манипулированию наборами слов в со­ответствии с грамматическими правилами. Отсутствие до­полнительных центров не позволяет другим человекообраз­ным обезьянам научиться говорить. Об этом можно судить по результатам многочисленных длительных и трудоемких экспериментов ученых, увлеченных идеей научить обезьян разговорной речи. И хотя все они потерпели неудачу, был собран обширный материал, однозначно подтверждающий тот факт, что речь органически вплетена в функции произ­ношения и восприятия звуков. (Тем не менее эта связь до­вольно гибкая — у глухонемых ядра мозга, ответственные за грамматику и язык, переключаются на совместную работу с другими участками мозга, отвечающими за зрительное вос­приятие и распознавание знаков.) Генетический дефект по­ражает все три области мозга — ответственные за грамма­тику, произношение и восприятие слов (Pinker S. L994. The language instinct: the new science of language and mind. Penguin, London).

Сейчас представление о назначении центров Брока и Вернике у обезьян несколько изменилось. Скорее всего, у обезьян эти центры не были связаны с восприятием и обработкой звуков. Их назначение состояло в восприя­тии и передаче сообщений с помощью мимики и жестов. Именно язык глухонемых был первым языком предков человека. Жестикуляция сопровождалась звуками, кото­рые затем стали основным носителем информации. Это случилось довольно неожиданно в результате мутации в гене FOXP2 на хромосоме 7, которая произошла при­мерно 100 ООО лет назад — время появления на Земле ви­да Homo sapiens (Gentilucci М., Corballis М. С. 2006. From manual gesture to speech: a gradual transition. Neuroscience and Biobehavioral Review. К моменту перевода этой книги статья еще находилась в печати, но препринт доступен на сайте журнала).

Нельзя придумать лучшего подтверждения предполо­жению Уильяма Джеймса, которое он сделал еще в XIX столетии: сложное поведение человека сформировалось в процессе эволюции за счет добавления новых инстинктов, а не за счет вытеснения инстинктов предков благодаря обу­чению. Теория Джеймса нашла подтверждение в конце 80-х годов XX столетия в работах психологов-эволюционистов. Наиболее выдающиеся среди них — антрополог Джон Туби (John Tooby), психолог Леда Космидес (Leda Cosmides) и психолог-лингвист Стивен Пинкер (Steven Pinker). Их идея состояла в следующем: «Основная цель общественно-соци­ологических наук XX столетия заключалась в выявлении фактов влияния социальных условий на наше поведение. Мы хотим перевернуть проблему с головы на ноги и уста­новить, как врожденные социальные инстинкты человека управляли общественно-социальным развитием общества». Например, то, что все люди улыбаются от удовольствия или хмурятся при неприятностях, а также то, что мужчины на­ходят молодых женщин более сексуальными, объясняют на­личием врожденных инстинктов, а не влиянием обществен­ных традиций. Другими примерами инстинктов могут быть романтическая любовь в юности и религиозные верования, присущие всем народам. Согласно теории Туби и Космидес культура является продуктом человеческой психологии, но не наоборот. Было огромной логической ошибкой противо­поставлять обучение инстинктам, так как в основе способ­ности учиться лежат врожденные инстинкты, определяю­щие тенденции выбора не только способа обучения, но и предмета обучения. Например, обезьян (да и людей тоже) гораздо проще научить опасаться змеи и убегать от нее, чем научить их бояться бабочек. Все же для реализации врожденных способностей обучение необходимо. Боязнь змеи — это инстинкт, который реализуется через обучение (Mineka S., Cook М. 1993. Mechanisms involved in the obser­vational conditioning of fear. Journal oj Experimental Psychology, General 122: 23-38).

В чем же состояла «эволюционность» идей эволюцион­ных психологов? Они не касались вопросов происхожде­ния инстинктов в результате изменчивости и не рассма­тривали механизмов естественного отбора инстинктов. Эти вопросы, безусловно, важны и интересны, но чрез­вычайно сложно проследить эволюцию мозга человека, поскольку она происходила медленно, не оставляя явных следов в окаменелостях наших предков. Эволюционизм данной группы исследователей концентрировался на тре­тьей парадигме Дарвина — эволюции с целью адаптации к условиям окружающей среды. Чтобы разобраться, как ра­ботает орган, нужно понять «суть» его компонентов. Точно так же мы поступаем, когда хотим понять работу сложного механизма. Стивен Пинкер на лекциях доставал из кармана непонятное устройство и объяснял назначение его отдель­ных элементов, после чего становилось ясно, что устрой­ство предназначено для извлечения косточек из маслин. Леда Космидес с той же целью использовала швейцарский ножик с множеством лезвий и других устройств и на этом примере демонстрировала диалектику связи функций от­дельных элементов с общим назначением предмета иссле­дований, и наоборот. Невозможно разобраться в работе фотоаппарата, если не знать, что он служит для получения изображений на фотопленке путем фокусирования лучей света. Бессмысленно также объяснять устройство объек­тива, не упомянув, что в природе глаз используется почти с той же целью. Линкер и Космидес доказывали, что этот принцип применим и при изучении мозга человека. Ядра мозга, так же как разные лезвия швейцарского ножика, предназначены для выполнения определенных функций. Альтернативная теория, одним из сторонников которой является Хомски (Chomsky), рассматривает мозг как про­стую сеть нейронов и синапсов. Ее усложнение происходит не под контролем генов, а в соответствии с физическими и статистическими законами. Но теории пока не достает четких объяснений того, как хаотические процессы само­развития приводят к образованию сложных структур, наце­ленных на решение строго определенных задач.

По иронии судьбы именно сложность организации жи­вых организмов была аргументом противников теории эво­люции на протяжении первой половины XIX столетия. Так, Уильям Палей (William Paley) говорил: «Если вы найдете ка­мень на земле, то вряд ли зададитесь вопросом, откуда он здесь появился; но если найдете часы, вы будете уверены, что где-то в этих краях живет часовщик. Так и изысканная сложность и функциональность, свойственные всем жи­вым организмам, являются лучшим доказательством суще­ствования Бога». Гениальность Дарвина заключалась в том, что в основном аргументе против эволюции — невероят­ной сложности живых существ — он увидел столь же явное подтверждение эволюционного процесса. Эволюционист и рьяный дарвинист Ричард Докинз (Richard Dawkins) пи­сал: «Слепого часовщика зовут естественный отбор. Шаг за шагом в течение миллионов лет из миллионов разнообраз­ных индивидуумов отбираются наиболее приспособлен­ные особи, что ничуть не хуже объясняет многообразие и сложность современных организмов» (Dawkins R. 1986. The blind watchmaker. Longman, Essex).

Языковой инстинкт, которым все мы наделены, — это как раз пример сложной эволюционной адаптации. Благодаря дару речи наши предки могли предельно ясно и в мельчай­ших подробностях обмениваться информацией, недоступ­ной никаким другим видам животных. Не трудно предста­вить, насколько это было важно и полезно для выживания в африканской саване: «Пройди немного вперед по этому ущелью и поверни налево у большого дерева, там увидишь тушу жирафа, которого мы только что убили. Но будь вни­мательным, у кустов по правую сторону мы заметили спя­щего льва». Два предложения с неоценимой информацией, столь необходимой для выживания того, кто слушает. Два счастливых билета в лотерее естественного отбора, кото­рые будут упущены индивидуумом, не владеющим языком и грамматикой.

Открытие того, что грамматика является врожденным инстинктом человека, было ошеломляющим. У языкового инстинкта есть свой ген, лежащий на хромосоме 7, кото­рый выполняет по крайней мере часть работы по форми­рованию определенных участков мозга зародыша, делая их чувствительными к восприятию и пониманию речи. Но нам до сих пор неизвестно, как этот ген выполняет свою работу. Идея того, что какой-то ген может непосредствен­но влиять на усвоение грамматических правил, многим со­циологам до сих пор кажется вздорной. Несмотря на нали­чие многочисленных экспериментально подтвержденных фактов, они продолжают считать, что ген на хромосоме 7 влияет на речь опосредованно, нарушая слуховые функции мозга. Такое неприятие вполне объяснимо: на протяжении столетия доминировали представления о том, что инстин­кты остались у животных предков, а у людей они вытесне­ны обучением. Представление о том, что обучение — это проявление инстинкта, многих повергает в шок.

В этой главе я познакомил вас с аргументами психологов- эволюционистов — приверженцев новой, бурно развиваю щейся дисциплины, в основе которой лежит анализ эволю­ционной приспособленности мозговых центров с целью изучения общих закономерностей поведения и психики людей. Во многом это перекликается с целями и задачами ученых, занимающихся генетикой поведения (подробно об этих исследованиях мы говорили в главе 6). Существенное различие заключается в подходах к проблеме, из-за чего между представителями этих двух направлений часто воз­никают горячие диспуты. Генетика поведения ищет раз­личия между индивидами, а затем пытается объяснить это различие с точки зрения варьирования генов. Психологи- эволюционисты нацелены на поиск и изучение того, что яв­ляется общим в поведении и психологии и характерно или присуще от рождения всем людям. Всечеловеческая общ­ность этих явлений и закономерностей предполагает от­сутствие какого-либо варьирования на уровне генов. Такое единообразие можно объяснить тем, что естественный от­бор отсеивал любые вариации в генах, контролирующих основы человеческого поведения и способности к обще­нию и обучению. Психологи-эволюционисты утверждали, что даже если генетикам, изучающим поведение людей, удается найти разные варианты одного гена, то это значит, что данный ген — не самый важный у человека. На это гене­тики отвечали, что все известные гены изменяются с неко­торой частотой, поэтому вряд ли психологам когда-нибудь удастся найти такие «важные» гены, которые смогут объяс­нить общечеловеческие закономерности психологии.

Скорее всего, дальнейшие исследования примирят пред­ставителей этих двух направлений, показав, что их противо­речия проистекали от недостатка знаний о работе мозга и генома. Просто одни начали свой путь к истине с изучения генетики базовых общечеловеческих признаков, а другие приступили к изучению индивидуальных различий между людьми. Но общечеловеческие качества оказываются из­менчивыми, если провести сравнение человека с другими животными. Если у всех людей есть языковой инстинкт, хотя способность к языку может варьировать, то у обезьян его просто нет. Несмотря на индивидуальную изменчивость способности к разговорной речи, языковой инстинкт явля­ется характерным общечеловеческим признаком. Даже у больных с речевым дефектом SLI языковые способности не­соизмеримо выше, чем у натренированных шимпанзе и го­рилл, которых ученые пытались обучить речи долгие годы.

У далеких от науки людей теории врожденных инстин­ктов и наследуемого поведения человека вызывают скепти­цизм и недоверие. Как может ген, строка «букв», управлять поведением людей? Как можно объяснить связь между бел­ком и способностью человека к изучению грамматических правил? Я согласен, что до сих пор в учении о наследова­нии поведения больше веры, чем научных результатов. Но направление дальнейших исследований уже определено. У генетики поведения много общего с генетикой эмбриональ­ного развития. Скорее всего, каждый мозговой центр раз­вивается под управлением химических веществ, градиенты концентрации которых образуют своеобразную химиче­скую дорожную карту наподобие того, как развиваются все остальные органы эмбриона. Градиенты химических ве­ществ, в свою очередь, являются продуктами метаболизма, т.е. появляются в результате работы определенных генов. Но все еще трудно понять, как гены узнают, где в организме и когда им следует включиться в работу. Управление генами на уровне генома — одна из самых увлекательных областей современной генетики. Подробнее эта тема будет раскры­та, когда речь пойдет о хромосоме 12.

Половые хромосомы Конфликт 

Если после прочтения предыдущих глав о генетических основах лингвистики и поведения у вас в душе осталось не­приятное ощущение того, что ваша воля и свобода выбора в действительности подчинены не вам, а наследуемым ин­стинктам, то эта глава еще больше усилит гнетущее ощуще­ние. Открытия, о которых сейчас пойдет речь, были наи­более неожиданными в истории генетики. До сих пор мы представляли, что гены являются всего лишь прописями белков, пассивно транскрибируемых по мере необходимо­сти в те или иные ферменты, или в строительный матери­ал для растущих клеток. Ген представлялся незаметным и услужливым слугой организма, готовым всегда прийти на помощь. Но сейчас вы узнаете совсем о другом положении вещей. Организм — раб генов, безвольная игрушка в их руках для реализации своих эгоистичных и амбициозных планов, а также поле битвы между конкурирующими кланами генов.

За хромосомой 7 по размеру следует хромосома X. От других хромосом ее отличает то, что в клетке нет пары для этой хромосомы. В половине случаев ее партнером высту­пает хромосома Y — маленький хромосомный рудимент. Но от наличия хромосомы Y зависит пол организма. Маленькая половая хромосома заставляет женский эмбрион превра­щаться в мужской у млекопитающих и мух, и наоборот, мужской эмбрион в женский — у бабочек и птиц. У противо­положного пола в клетках всегда две хромосомы X, но и в этом случае нельзя говорить о паре хромосом. В отдельно взятой клетке используется только одна случайно выбран­ная хромосома X, тогда как ее подружка инактивируется и плотно упаковывается в так называемое тельце Барра.

Таким образом, хромосомы X и Y тесно связаны с поло­вой дифференциацией и предопределяют (но не на 100%!) пол индивидуума. Поэтому их называют половыми хромо­сомами. У людей одна из хромосом X всегда приходит от матери. От отца может прийти либо хромосома Y, тогда вы мужчина, либо X — тогда вы женщина. Встречаются исклю­чения, например есть женщины с хромосомами X и Y. Но это исключение подтверждает правило. У таких женщин на хромосоме Y всегда выявлялись серьезные мутации в генах, ответственных за развитие организма по мужскому плану.

Все знают, что такое хромосомы X и Y. По крайней мере о половых хромосомах знают все, кто не прогуливал уроки биологии в школе. Хорошо известно также, что по причи­не отсутствия второй хромосомы X у мужчин такие гене­тические заболевания, как дальтонизм и гемофилия, встре­чаются гораздо чаще, чем у женщин. Эти генетические за­болевания связаны с мутациями в генах на хромосоме X. Как заметил один биолог, у мужчин хромосома X «летит без второго пилота», поэтому мутации, рецессивные у женщин, становятся доминантными у мужчин. Но в последние годы были сделаны открытия, касающиеся половых хромосом, которые потрясли основы биологии, хотя эти открытия остаются пока еще мало известными широкой публике.

Не часто в статьях такого высоконаучного и академи­чески сдержанного издания как Philosophical Transactions of the Royal Society of London (Философские труды Лондонского Королевского общества) встречаются подобные фразы: «Создается впечатление, что хромосома Y млекопитаю­щих возникла в результате непримиримого сражения со своими врагами. Хромосоме Y удалось спастись бегством и спрятаться за счет того, что она стремительно теряла все гены, не связанные с ее основной функцией» (Amos W., Harwood J. L998. Factors affecting levels of genetic diversity in natural populations.Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series В 353:177-186). «Непримиримое сражение», «враг», «спастись бегством»? Вряд ли вы ожидали, что эти термины применимы к молекулам ДНК, тем более в серьез­ном научном издании. Но примерно те же фразы, немно­го более выдержанные в стиле научной терминологии, вы найдете в другой статье, посвященной хромосоме Y и оза­главленной «Внутриклеточная вражда: конфликт на уровне генома, эволюция интерлокальных противоречий (ЭИП) и видоспецифическая Красная Королева» (Rice W. R., Holland В. 1997. The enemies within: intergenomic conflict, interlo- cus contest evolution (ICE), and the intraspecific Red Queen. Behavioral Ecology and Sociobiology 41: 1-10). В статье можно прочитать следующее: «Непреодолимое интерлокальное противоречие между хромосомой Y и остальным геномом привело к постепенному генетическому вырождению по­следней в результате последовательных совместимых с жизнью мутаций. Хромосома Y постепенно теряла свои гены в результате делеций и транслокаций, которые были результатом ЭИП — процесса, лежащего в основе антагони­стической эволюции полов». Даже если все сказанное — для вас китайская грамота, в глаза бросаются ключевые сло­ва «противоречия» и «антагонизм». А еще позже вышел в свет учебник с таким лаконичным, но броским названием: «Эволюция: четыре миллиарда лет войны» (Majerus М. et al. 1996. Evolution: the four ЫШоп year war. Longman, Essex). Что это нашло на ученых, что они заговорили языком падких на сенсации журналистов?

Когда-то в древние времена наши предки перешли от общего для большинства рептилий принципа определе­ния пола зародыша в зависимости от температуры яйца в кладке к более надежному генетическому контролю. Появлению половых хромосом предшествовало появление генов, управляющих половым диморфизмом, — морфоло­гическими отличиями между самцами и самками, делающи­ми их более приспособленными к выполнению своих спе­цифических функций. Так, у млекопитающих появились и закрепились гены, которые превращали женский организм зародыша, заданный по умолчанию, в мужской. У птиц на­оборот, возникли гены, превращающие мужской организм в женский. Половой диморфизм затрагивал многие мор­фологические признаки организмов. Например, развитая мускулатура и агрессивный характер больше способство­вали успеху самцов, тогда как для самок атлетическое сло­жение и тяга к сражениям были лишь бесцельной тратой энергии, которую лучше направить на защиту и воспитание потомства. Таким образом, нашлось довольно много генов, которые были востребованы в организме одного пола, но оказались лишними в организме другого. Их называют по­ловыми антагонистическими генами.

Половые хромосомы возникли в результате мутации, ко­торая нарушила естественный процесс обмена участками парных хромосом. События переноса генов с одной поло­вой хромосомы на другую стали редкими, что позволило каждой из хромосом эволюционировать своим собствен­ным путем. Например, два одинаковых гена, ответствен­ных за метаболизм кальция, оказавшись на разных хромо­сомах, могли продолжить эволюцию в сторону использова­ния кальция для рогов (версия гена на хромосоме Y) или в сторону накопления кальция в молоке (версия гена на хромосоме X). Чем сильнее шла дифференциация генов на половых хромосомах, тем более специализированными и, следовательно, более эффективными становились самцы и самки в популяции. На хромосоме Y накапливались гены, полезные самцам, но бесполезные или вредные для самок, а на хромосоме X шел тот же процесс, но в обратном на­правлении. Половые гены не только распределялись по разным хромосомам, но и вступали в схватку друг с другом. Например, недавно на хромосоме X был обнаружен ген DAX. В редких случаях этот ген удваивается на хромосоме X. В результате организм с хромосомами X и Y оказывает­ся не мужчиной, а женщиной. На хромосоме Y был найден подобный ген SRY, который управляет развитием мужского организма. Один ген SRY справляется с одним геном DAX, но две копии гена DA X побеждают SRY (Swain A. et al. 1998. Daxi antagonises sry action in mammalian sex determination. Nature 391: 761-767).

Из-за этого неожиданного проявления антагонизма мо­жет развиться неприятная ситуация. Разделение имуще­ства ведет к появлению личных интересов и конкуренции. Причем личные интересы отдельных половых хромосом и их взаимный антагонизм могут иметь мало общего с инте­ресами вида в целом. Другими словами, то, что хорошо для хромосомы X, может быть губительно для хромосомы Y, и наоборот.

Предположим, что на хромосоме X появился ген, кото­рый контролирует синтез токсичного белка, убивающего сперматозоиды с хромосомой Y. У мужчины с подобной хромосомой X детей будет не меньше, чем у других мужчин, но рождаться у него будут только девочки. Причем все его дочери будут нести в себе этот ген, тогда как любой другой ген в популяции будет передаваться только половине де­тей. Таким образом, новый ген изначально имеет двойное преимущество в распространении и закреплении в следу­ющих поколениях по сравнению со всеми остальными ге­нами. Стремительное распространение гена прекратится только с вымиранием части популяции, несущей ген, в ко­торой не останется больше мужчин (Hamilton W. D. 1967. Extraordinary sex ratios. Science 156: 477-488).

Слишком далеко зашли? Ничуть. Именно так и произо­шло в популяции бабочек Acrea encedon, в результате чего женские особи составляют у них 97%. И это только один из многих известных в природе случаев эволюционных конфликтов, называемых изгнанием половой хромосомы. Больше всего таких примеров известно у насекомых, но это потому, что насекомые более изучены. Теперь становится понятно, откуда в статьях, которые я процитировал выше, появились такие слова как «непримиримость», «конфликт» и «антагонизм».

Несколько статистических упражнений: поскольку клет­ки женского организма содержат две хромосомы X, а в клет­ках мужского организма одна хромосома X, а другая— Y,

можно заключить, что три четверти всех половых хромо­сом является хромосомами X, а одна четверть — хромосома­ми Y. Также можно сказать, что две трети всех хромосом X находится в женской части популяции и лишь одна треть — в мужской. Таким образом, шанс, что хромосома X нанесет смертельный удар по хромосоме Y, втрое превышает веро­ятность ответного удара. Продукт любого гена, находящий­ся на хромосоме Y, может стать целью, по которому нане­сет свой удар хромосома X, начав геноцид ненавистной ей хромосомы Y. Не удивительно, что в ходе эволюции хромо­сома Y избавлялась от всех генов, не связанных с половым диморфизмом, а остальные заставила замолчать, чтобы не провоцировать конфликт с хромосомой X. Именно поэтому Уильям Амос (William Amos) сказал о хромосоме Y, что она «убежала и затаилась».

Автор представил наиболее драматическую версию раз­вития событий. Как было отмечено, хромосома Y присут­ствует лишь в мужской половине популяции, в отличие от всех других хромосом, включая хромосому X. Таким образом, любой ген, каким бы полезным он ни был для особи и популяции в целом, если ему «посчастливилось» оказаться на одной хромосоме с «половым террористом» SRY, обречен на прозябание в лучшем случае в половине популяции. Перенос гена на любую другую хромосому бу­дет эволюционно полезным как для самого гена, так и для популяции. Хотя это не исключает дополнительного дав­ления со стороны хромосомы X, эволюционной пользы от перемещения генов с хромосомы Y вполне достаточно, чтобы объяснить ее генетическую вырожденность.

Хромосома Y так старательно освобождалась от всех слу­чайных генов, что большую ее часть сейчас представляет бессмысленная ДНК, не кодирующая никаких белков, ко­торые могли бы стать мишенью для хромосомы X. Помимо наиболее важного гена SRY, который мы упоминали выше, на хромосоме Y найден еще лишь один кодирующий уча­сток ДНК— так называемый псевдоаутосомальный реги­он. Ген SRY кодирует белок, который запускает каскад био­химических реакций, ведущих к формированию мужской особи. Никакой другой ген не удостоен права владеть всей

хромосомой, хотя данный ген играет роль всего лишь пере­ключателя процессов. Щелчок, за которым следует каскад превращений: зачатки половых органов развиваются в пе­нис и семенники, формы и конституция тела меняются с женских на мужские и запускается синтез множества муж­ских гормонов. В журнале Nature как-то была опубликована шуточная карта хромосомы Y, в которой были отмечены гены переключения телевизионных каналов, запоминания и пересказывания анекдотов, интереса к спортивным стра­ницам в газетах, привязанности к кровавым фильмам и не­способности сказать слова любви по телефону. Впрочем, шутки шутками, но все эти стереотипные мужские свойства действительно кодируются генами. В шуточной схеме не­верным было лишь то, что столь специфичные гены лежат на хромосоме Y. Мужской тип мышления кодируется гена­ми опосредованно через мужские гормоны, оказывающие сильное влияние на мозг, прежде всего — через тестосте­рон. Этот гормон заставляет мужчину вести себя в большем или меньшем соответствии со стереотипами мужского по­ведения. Но все эти гормоны начинают синтезироваться только после того, как отмашку даст белок гена SRY.

Продолжим изучение гена SRY. Он довольно своеобра­зен. В данном гене не допускаются никакие мутации. У всех мужчин на Земле в последовательности нуклеотидов нет отличий ни по одной букве. По предположениям ученых, последний раз этот ген изменялся у наших предков при­мерно 200 ООО лет назад. В то же время наш ген SRY силь­но отличается от аналогичного гена шимпанзе и горилл. Межвидовая частота изменений в этом гене в 10 раз пре­вышает среднюю частоту мутаций по всему геному. Этот ген изменялся в ходе эволюции намного быстрее, чем гены других важных белков.

Как же можно объяснить этот парадокс: абсолютный консерватизм внутри вида и высокая изменчивость между видами? Уильям Амос и Джон Харвуд (John Harwood) объяс­няют этот феномен проявлением антагонизма хромосомы X в отношении хромосомы Y, что заставляет последнюю «убегать и прятаться». Время от времени на хромосоме X возникает ген-преследователь, нацеливающий свою актив­ность на белок, кодируемый геном SRY. С этого момента селективное преимущество получают те редкие мутации в гене SRY, которые делают его белок неузнаваемым для бел­ка-преследователя. На фоне стремительно сокращающейся популяции мужчин, обладатели такого измененного гена по­лучают широчайшие возможности передать новый ген сле­дующим поколениям. В скором времени распространение новой версии гена SRY позволяет выровнять баланс между полами в популяции. В конце концов, новая форма SRYcra- новится единственной у всех мужских особей. В результате серии таких эволюционных прорывов, которые могут про­исходить очень быстро, не оставляя следа для археологов, дивергенция гена между видами стремительно нарастает, тогда как внутри вида ген сохраняет постоянство. Если тео­рия Амоса и Харвуда верна, то такие события в эволюции человека должны были происходить несколько раз после того момента, когда 5-10 млн лет назад разделились предки шимпанзе и человека. Причем последний раз такая «эво­люционная чистка» произошла примерно 200 ООО лет назад (Amos W., Harwood J. 1998. Factors affecting levels of genetic diversity in natural populations. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series В 353: 177-186).

Возможно, вы почувствовали разочарование. Все те дра­матические страсти и конфликты, которые я обещал в на­чале главы, вылились в соревнование и маленькие подло­сти отдельных молекул. Вам не страшно? Подождите, ведь я еще не закончил свой рассказ и как раз сейчас собираюсь связать молекулярные конфликты с реальными проблема­ми людей.

Ведущий исследователь проблемы полового антагониз­ма Уильям Райе (William Rice) из Калифорнийского универ­ситета в Санта-Круз не так давно провел серию блестящих экспериментов. Но сначала давайте возвратимся на время к нашим далеким предкам, когда только появилась половая хромосома Y и начался процесс освобождения ее от ненуж­ных генов, которые могут послужить мишенью для хромосо­мы X. Зарождающаяся хромосома Y, по выражению Райса, стала прибежищем мужских генов. Поскольку хромосома Y никогда не встречается в женском организме, на ней могли без ущерба для популяции собираться гены бесполезные или даже вредные для женского организма, лишь бы они могли принести хоть какую-то пользу мужской особи. Но если вы до сих пор думали, что эволюция хромосом всег­да идет на пользу развитию вида, забудьте об этом сейчас. У плодовых мушек, так же, как и у человека, сперма пред­ставляет собой множество сперматозоидов, находящихся в богатой белками семенной жидкости. Белки семенной жидкости — это такие же продукты генов, как и все осталь­ные белки. Назначение этих белков до конца не известно, но у Райса зародилась интересная догадка: после полового акта у плодовых мушек (удобный объект для эксперимен­тов) эти белки попадают в гемолимфу самки и достигают нервных центров. Здесь они выступают в роли гормонов: угнетают половую страсть самки и стимулируют овуляцию. Тридцать лет назад мы бы рассматривали такой эффект как результат естественного отбора признаков, полезных для вида. Действительно, настало время для самки перестать искать половых партнеров и позаботиться о потомстве. «Удачный половой акт с самцом направил поведение самки в нужное русло», — слышим мы слова комментатора канала «Дискавери». Но сейчас ученым этот пример представля­ется в ином, более печальном свете. Самец пытается мани­пулировать самкой и заставить ее прекратить связи с дру­гими самцами и отложить яйца, оплодотворенные только его семенем. Причем такое поведение самца объясняется не его волей, а эгоистичными приказами генов полового антагонизма, сосредоточенных на его хромосоме Y (или запущенных белками, синтезированными под контролем генов хромосомы Y). Гены полового антагонизма самки развиваются в направлении противодействия чуждым им генам и белкам самца, делая самку все более устойчивой к манипуляциям. Результат полового противостояния обыч­но остается ничейным.

Райе провел очень сложный и хорошо продуманный экс­перимент, чтобы проверить свою идею эгоистичности по­лового противостояния. Он вывел линию плодовых мушек, в которой в результате близкородственного скрещивания на протяжении 29 поколений эффективность спермы сам­цов и устойчивость к ней самок стремительно развивались. В другой группе мушек Райе сделал все возможное, чтобы ослабить развитие устойчивости у самок. Когда, наконец, Райе скрестил самцов из первой группы с самками из вто­рой группы, эффективность спермы была такой, что про­сто убила самок (Rice W. R. 1992. Sexually antagonistic genes: experimental evidence. Science 256: 1436-1439).

Райе убежден, что половой антагонизм был двигателем эволюции видов. Гены, которые попадали в эпицентр по­лового антагонизма, отличаются чрезвычайной межвидо­вой изменчивостью. Например, высокая частота мутаций была выявлена у медуз «морское ушко» (Haliotis sp.) в гене лизирующего фермента, который используют сперматозо­иды для пробуравливания гликопротеинового (состоящего из углеводов и белков — примеч. ред.) покрова яйцеклетки. Это можно объяснить постоянным соревнованием между ферментом и все более усложняющимся покровом яйце­клеток. (Скорее всего, аналогичный ген также быстро эво­люционирует и у других организмов, в том числе и у чело­века.) Легкая проницаемость удобна для сперматозоидов, но вредна для яйцеклетки, поскольку в этом случае проско­чить могут сразу два сперматозоида, что нарушит развитие организма. Другой пример быстро изменяющихся генов (уже ближе к человеку) — это гены белков плаценты. Сейчас многие ученые с подачи Дэвида Хейга (David Haig) полага­ют, что взаимоотношения организма матери и плаценты, которая развивается исключительно под контролем генов, унаследованных эмбрионом от отца, лучше всего описыва­ет модель взаимоотношения паразита и хозяина. Плацента пытается преодолеть сопротивление материнского орга­низма и навязать свои требования к содержанию сахара в крови и кровяному давлению, которые больше устраивают эмбрион, чем мать (Haig D. 1993. Genetic conflicts in human pregnancy. Quarterly Review of Biology 68: 495-531). Более под­робно эти взаимоотношения мы рассмотрим позже, когда подойдем к хромосоме 15.

Ну а как же объяснить ухаживание? Классическим счита­ется пример отращивания павлином хвоста для соблазне­ния самок, или, точнее, пристрастие самок к длинным хво­стам вело к тому, что у предков павлина хвост становился все длиннее и длиннее. Коллега Райса Бретт Холланд (Brett Holland) предложил другое объяснение. Хвост у павлинов действительно для привлечения самок, но он становился все длиннее, поскольку самки становились все менее чув­ствительными к ухаживанию самцов. Самцы прибегают к ухаживанию как к альтернативному способу принуждения самки к спариванию, в то время как самки постоянно повы­шают порог чувствительности к ухаживанию, чтобы сохра­нить контроль над частотой и временем спаривания. Это может служить объяснением интересного поведенческого феномена, обнаруженного у двух видов тарантулов (Lyeosa). У самцов одного вида на передних лапках есть пучки ще­тинок, которые используются для ухаживания за самками. Паук размахивает перед самкой своими лапками, наблю­дая, приводит ли это ее в возбуждение. В эксперименте удаление пучков щетинок с лапок мало влияло на их успех или неудачу у самок. Но у другого вида родственных пауков, у самцов которых нет щетинок на лапках, искусственное добавление щетинок почти вдвое повышало успех самца у самки данного вида. Таким образом, щетинки у пауков от­росли. когда самки перестали на них реагировать. Другими словами, в ходе эволюции самок постепенно развивается их бесчувственность, а не чувствительность к ухаживанию самцов. Поведение ухаживания развивается у видов в ре­зультате антагонизма между генами самцов, нацеленными на сексуальное закрепощение самок, и генами самок, на­правленными на сопротивление такому закрепощению (Holland В., Rice W. R. 1998. Chase-away sexual selection: an­tagonistic seduction versus resistance. Evolution 52: 1-7).

Райе и Холланд пришли к тревожащему заключению: чем сложнее и развитее социальные отношения у вида, тем в большей степени поведение особей находится под влия­нием генов полового антагонизма, поскольку сложные от­ношения между особями противоположного пола создают подходящую среду для развития конфликта. Безусловно, наиболее сложные и многообразные социальные отноше­ния характерны для людей. Тогда становится понятно, по­чему в жизни людей половые отношения создают так много проблем и почему мужчины и женщины по-разному интер­претируют понятия «сексуальные домогательства» и «нор­мальная половая жизнь». Половые отношения развиваются не с учетом того, что хорошо для мужчины или женщины, а в контексте того, что выгодно их хромосомам. Способность к соблазнению женщин выгодна хромосоме Y, а нечувстви­тельность к соблазнению — хромосоме X.

Противоречия между группами генов проявляются не только в отношениях полов. Давайте предположим, что существует ген, который повышает способность человека лгать (может показаться, что пример далек от реальности, но, как мы знаем из предыдущей главы, способность быстро реагировать на ситуацию и находить правдоподобные объ­яснения, действительно, может зависеть от работы многих генов). Такой ген будет процветать вместе с его носителя­ми — пройдохами и мошенниками. Теперь представим, что на другой хромосоме существует ген или группа генов, кото­рые обостряют способность распознавать ложь. Его носи­тели будут преуспевать в том, что их невозможно обмануть. Оба гена начнут стремительно эволюционировать в попу­ляции, подстегивая друг друга, поскольку успех одного гена будет означать поражение другого за счет потери сорев­новательного преимущества у его носителей. Антагонизм между генами не ослабнет, даже если оба гена будут пред­ставлены в одном геноме. Именно такие процессы Райе и Холланд назвали эволюцией интерлокальных противо­речий (Interlocus Contest Evolution. ICE). Скорее всего, именно интерлокальные противоречия лежали в основе стремительного развития интеллекта у предков человека последние 3 млн лет и до наших дней. Традиционно счита­ется и во всех учебниках пишется, что мозг наших предков развивался для того, чтобы создавать орудия труда и разво­дить костер в саванне. Согласитесь, данная мотивировка развития мозга исчерпала себя еще задолго до появления нашей цивилизации. Современные ученые все больше воз­вращаются к идеям макиавеллизма: большой мозг был не­обходим для успешной гонки вооружений между теми, кто хотел подчинить себе других, и теми, кто не хотел подчи­няться. Райе и Холланд по этому поводу пишут: «Возможно, что феномен, который мы называем интеллектом, появил­ся как побочный продукт внутригеномного конфликта между генами насилия и генами отпора насилию» (Rice W. R., Holland В. 1997. The enemies within: intergenomic con­flict, interlocus contest evolution (ICE), and the intraspecific Red Queen. Behavioral Ecology and Sociobiology 41: 1-10).

 Философ Макиавелли (1469-1527) считал, что ради упро­чения государственной мощи не следует экономить сред­ства.

Простите, что я отвлекся на интеллект и его генетику. Давайте вернемся к проблемам отношений между полами. Наверное, наиболее сенсационным, противоречивым и горячо обсуждаемым было сообщение Дина Хамера (Dean Hamer) в 1993 году об обнаружении им на хромосоме X гена, влияющего на половую ориентацию, или, как его сра­зу же окрестили журналисты, гена гомосексуализма (Ha­mer D. Н. et al. 1993. A linkage between DNA markers on the X chromosome and male sexual orientation. Science261:321-327; Pillard R. C., Weinrich J. D. 1986. Evidence of familiar nature of male homosexuality. Archive of General Psychiatry 43:808-812). Примерно в то же время, когда Хамер опубликовал свою ста­тью, вышло еще несколько статей, указывающих на то, что гомосексуализм является врожденным явлением, а не ре­зультатом морального упадка оби^ства. Некоторые из этих работ были написаны учеными, которые сами имели нетра­диционную ориентацию. Например, Симон ЛеВей (Simon

LeVay), изучавший мозг и нервную систему в Институте Солка (Salk Institute for Biological Studies — Институт био­логических исследований Солка, Сан-Диего, США), стре­мился укрепить общественное мнение в своем убеждении, что гомосексуалистами рождаются. Эти ученые полагали, и в этом была своя логика, что общественные предубежде­ния против них ослабнут, если будет доказано, что их об­раз жизни — это не выбор, а судьба. Также предполагалось, убежденность в генетической предрасположенности к го­мосексуализму ослабит опасения родителей, что «голубые» эстрадные кумиры молодежи свернут их чад на нетрадици­онный путь. Если нет врожденной предрасположенности, то этого не произойдет. Действительно, консервативная нетерпимость к гомосексуалистам пошатнулась на Западе под влиянием фактов о генетическом наследовании поло­вых пристрастий. В Daily Telegraph от 29 июля 1998 года кон­сервативная Леди Юнг (Lady Young) писала: «Мы должны с большой осторожностью относиться к признанию свиде­тельств о том, что «кто-то был рожден гомосексуалистом», даже не потому, что это неправда, а потому что это прово­цирует борцов за права гомосексуалистов».

Как бы ни были заинтересованы некоторые ученые в том или ином результате, полученные результаты были объективными и беспристрастными. Сейчас нет сомне­ний, что в склонности к гомосексуализму наследственность играет существенную роль. Например, в одном исследова­нии близнецов было показано, что у 54 мужчин-гомосек- суалистов в 12 случаях их разнояйцовые братья-близнецы также были гомосексуалистами; тогда как среди 46 пар од­нояйцовых близнецов, где хотя бы один из братьев был го­мосексуалистом, в 29 случаях второй брат был той же ори­ентации. И хотя на близнецов также влияют одни и те же семейные и социальные факторы, достоверное увеличение случаев гомосексуализма у однояйцовых близнецов указы­вает на определенную генетическую составляющую, вли­яющую на выбор половых партнеров. Еще более дюжины публикаций подтверждают этот вывод (Bailey J. М., Pillard

R. С. 1991. A genetic study of male sexual orientation. Archives of General Psychiatry 48: 1089-1096; Bailey J. M., Pillard R. C. 1995. Genetics of human sexual orientation. Annual Review of Sex Research 6: 126-150).

Заинтригованный Дин Хамер решает установить, какие гены влияют на склонность к гомосексуализму. Он со свои­ми коллегами опрашивает 110 семей, где есть хотя бы один гомосексуалист, и обнаруживает весьма интересный факт. Похоже, что мужской гомосексуализм передается по ма­теринской линии. Оказалось, что у гомосексуалистов, как правило, был не отец с такими же наклонностями, а брат матери.

Этот факт дал повод предположить, что ген может на­ходиться на хромосоме X, поскольку только эта хромосо­ма у мальчиков наследуется исключительно от матери. Сравнивая генетические маркеры на Х-хромосомах у гомо­сексуалистов и у их родственников с традиционной ориен­тацией, Хамер быстро обнаружил зависимый маркер Xq28 в самом конце длинного плеча хромосомы X. Этот маркер встречался у 75% мужчин-гомосексуалистов и только у 25% мужчин с традиционной ориентацией. Случайность такого результата отвергается с вероятностью в 95%. Дальнейшие исследования показали некоторую связь этого гена с нетра­диционной ориентацией у женщин (Hamer D. Н. et al. 1993. A linkage between DNA markers on the X chromosome and male sexual orientation. Science261: 321-327).

Эволюционных биологов, таких как Роберт Трайверс (Robert Trivers), сообщение о том, что подобный ген мо­жет лежать на хромосоме X, заставило задуматься. С точки зрения эволюционистов версия гена, ведущая к гомосексу­ализму, должна довольно быстро исчезнуть из популяции. Однако получается, что данный ген в современном мире встречается не так уж и редко (по некоторым данным, при­мерно 4% мужчин — гомосексуалисты и немногим меньше — бисексуалы). Поскольку гомосексуалисты не имеют детей, или по крайней мере имеют меньше детей, чем мужчины с традиционной ориентацией, данный ген должен был дав- ным-давно исчезнуть, если, конечно, он не нес какого-ни­будь компенсирующего полезного свойства. Трайверс пред­положил, что поскольку хромосома X вдвое чаще встреча­ется у женщин, чем у мужчин, любой ген на ней, который способствует плодовитости женщины, будет эволюционно закрепляться, даже если он вдвое сократит плодовитость мужской части популяции. Например, предположим, что ген, обнаруженный Хамером, продлевает репродуктивный период женщины или, скажем, оказывает влияние на раз­мер ее груди (это только теоретическое предположение). Любое из этих качеств повлияет на плодовитость женщи­ны. Например, в средние века большая грудь могла быть свидетельством отменного здоровья и привлечь богатого жениха. Дети, родившиеся в таких семьях, не умирали от голода. Даже если у данного гена был побочный эффект, состоящий в том, что некоторые из сыновей предпочита­ли мужчин, ген мог оказаться полезным для популяции, по­скольку давал большие преимущества дочерям.

Таким образом, мы вновь возвращаемся к половому ан­тагонизму. Еще до открытия гена Хамером в публикациях сообщалось о связи гомосексуализма с половым антагониз­мом. Вполне возможно, что связь между маркером Xq28 и гомосексуализмом ложна или по крайней мере не такая яв­ная. Михаэль Бэйли (Michael Bailey) продолжил изучение наследования гомосексуализма в поколениях и уже не на­шел четкой зависимости в передаче предрасположенности к нему по материнской линии. Несколько других ученых повторили работу Хамера и не нашли четкой связи между маркером Xq28 и гомосексуализмом. В настоящее время ка­жется вероятным, что связь, установленная Хамером, была присуща лишь той семье, которую он обследовал. Впрочем, сам Хамер весьма осторожен в своих заключениях и гово­рит, что пока не обнаружен сам ген, рано делать какие-либо выводы (Bailey J. М. et al. A family history study of male sexual orientation: no evidence for X-linked transmission. Behaviour Genetics, in press).

 Статья Бейли с соавторами, которую выше приводит автор как находящуюся в печати, так и не вышла в свет. После выхода книги Мэтта Ридли Михаэль Бэйли издал много других статей, посвященных генетике половой ориента­ции, но ни в одной из них он не опровергал гипотезу о том, что данные гены лежат на хромосоме X, но и не подтверж­дал этого. «Генетические исследования семей с близне­цами дают основание полагать, что половая ориентация находится под влиянием генов, но пока не обнаружен ни один ген, для которого это влияние было бы подтвержде­но экспериментально», — цитата из его статьи, написан­ной в соавторстве (Mustanski В. S., Chivers М. L., Bailey J. М. 2002. A critical review of recent biological research on human sexual orientation.Annu Rev Sex Res. 13: 89-140).

Кроме того, ситуация с теорией наследования гомосек­суализма осложнилась тем, что появилось серьезное аль­тернативное объяснение этому явлению. Стало известно, что нетрадиционная сексуальная ориентация коррелиру­ет с очередностью рождения детей. Мужчина с одним или бсшьшим числом старших братьев с большей вероятностью станет гомосексуалистом, чем мужчина без братьев или имеющий только младших братьев. Наличие старших или младших сестер никак не влияет на эту закономерность. Закономерность оказалась настолько сильной, что каждый старший брат увеличивает вероятность гомосексуализма у младшего брата на х/у (В житейском понимании, это не так много. Если «нормальный» уровень гомосексуализма принять за 3%, то возрастание вероятности стать гомосек­суалистом до 4% как раз и будет увеличением на Vs-) Об обнаружении этой закономерности сообщали в Англии, Голландии, Канаде и Соединенных Штатах Америки, где проводились наблюдения над разными социальными груп­пами людей (Blanchard R. 1997. Birth order and sibling sex ratio in homosexual versus heterosexual males and females. Annual Review of Sex Research 8: 27-67).

Многим эта идея очередности гомосексуализма может показаться квазифрейдистской теорией: что-то в отноше­ниях в семьях со старшими братьями может способствовать развитию гомосексуальных наклонностей. Но как это было всегда, фрейдистское истолкование явления оказыва­ется ложным. (В старом представлении Фрейда о том, что гомосексуализм развивается в семьях с волевой матерью и отстраненным отцом, вероятнее всего, перепутаны след­ствие и причина. Женоподобный юноша в семье шокирует отца и вызывает естественную озабоченность у матери.) Объяснение этого феномена, скорее всего, лежит в сфере проявления полового антагонизма.

Важным моментом при объяснении этого явления высту­пает тот факт, что очередность рождения никак не влияет на гомосексуальные наклонности у девочек. Наличие стар­ших сестер тоже никак не сказывается на склонности юно­ши к гомосексуализму. Что-то важное происходит в утробе матери, что развивает у младших братьев эту наклонность. Наиболее убедительно это явление связывают с тремя гена­ми на хромосоме Y, которые кодируют мембранные клеточ­ные белки — H-Y антигены. Эти белки не оказывают никако­го влияния на развитие первичных и вторичных половых признаков, которые полностью находятся под контролем тестостерона и антимюллерового гормона. Значение этих белков только сейчас начинает расшифровываться.

Эти белки назвали антигенами по той причине, что они вызывают иммунный ответ у матери во время вынашива­ния плода. Вполне предсказуемо, что иммунный ответ будет сильнее с каждой новой беременностью сыном (женские эмбрионы не выделяют данные белки, так как у них нет хромосомы Y, где эти гены находятся). Рэй Блэнчард (Ray Blanchard), один из исследователей, изучавших эффект вли­яния очередности рождения на гомосексуализм, предполо­жил, что истинное назначение белков H-Y состоит в том, чтобы запустить определенные биохимические реакции в тканях, в частности — в головном мозге. Позже были полу­чены подтверждения такого действия белков в опытах на мышах. Так, сильный иммунный эффект со стороны матери может привести к нейтрализации этих белков в теле эмбри­она, что, в свою очередь, помешает правильному созрева­нию мозга будущего мужчины, хотя половые органы будут развиваться нормально. В экспериментах мышат иммунизи­ровали сывороткой против белков H-Y, в результате вырос­шие мыши-самцы не проявляли никакого интереса к самкам в отличие от контрольных самцов. К сожалению, пока не известно, как и на что влияют эти белки. Похожие резуль­таты были получены в опытах с плодовыми мушками дрозо­филами. Самцы мушек демонстрировали поведение самок, если у них в геноме в определенный момент запускалась экспрессия гена, названного трансформером (Blanchard R., Klassen R 1997. H-Y antigen and homosexuality in men .Journal of Theoretical Biology 185: 373-378; Arthur В. I. et al. 1998. Sexual behaviour in Drosophila is irreversibly programmed during a crit­ical period. Current Biology 8: 1187-1190).

Люди — это не мыши и не дрозофилы. Есть много свиде­тельств в пользу того, что половая дифференциация мозга продолжается после рождения. Абсолютно неверным бу­дет утверждение, что по ментальности гомосексуальный мужчина в точности соответствует женщине. Половые гормоны оказывают мощное влияние на развитие мозга по мужскому типу. Но это не исключает возможности, что при отсутствии влияния определенных гормонов на ранних этапах развития происходят некие изменения, которые мо­гут стать причиной влечения к особям своего пола.

Билл Хамильтон (Bill Hamilton), первым высказавший идею о половом антагонизме, прекрасно понимал, насколь­ко это изменит наши представления о том, что такое ген. «Пришло время понять, — пишет он, — что геном, это не монолитный банк данных с юркими служащими, призван­ными служить одной цели — поддерживать в нас жизнь и способствовать появлению детей, — как я сам до сих пор считал. Сейчас геном мне все больше напоминает пар­ламент, где в непримиримой схватке сталкиваются эгои­стичные фракции». От нового взгляда на геном Хамильтон переходит к переосмыслению того, что такое разум: «Мое самосознание и мое неделимое естество перестали быть таковыми, какими я их себе представлял, и мне не следует стыдиться жалости, которую я испытываю по отношению к себе. Я всего лишь посол в этом мире, нанятый на службу хрупкой коалицией. Я всего лишь исполнитель противо­речивых приказов несносных правителей раздираемой ра­спрями империи. Уже в том, что я пишу эти слова, или даже в моей способности написать эти слова звучит претензия на существование меня как чего-то целого, хотя я знаю, что глубоко во мне этой целостности нет. Я представляю собой сложную смесь мужского и женского начал, моих родителей и предков, многочисленных сегментов хромосом, которые сплотились во враждующие группировки за миллионы лет до того, как первые кельты и саксонцы из поэмы Хаусмана (Housman's poem A Shropshire Lad — Парень из Шропшира) появились на реке Северн» (Hamilton W. D. 1995. Narrow ro­ads of gene land. Vol. 1. W. H. Freeman, Basingstoke).

Представления о генах, вступающих в конфликты друг с другом, и о геноме как о поле битвы между генами детства и генами отцовства или между мужскими и женскими гена­ми — это новая концепция, о которой пока мало известно широкой публике. Но эта концепция уже успела пошатнуть философские основы биологии.

Хромосома 8 Эгоизм

Вас не раздражают инструкции по эксплуатации быто­вых приборов? По-моему, это что-то ужасное. Кажется, что в них всегда недостает именной той информации, которая нужна. Многочисленные ссылки гоняют вас по инструкции от первой страницы до последней и назад. В конце концов вы убеждаетесь, что во время перевода с китайского пара страниц была пропущена. Но по крайней мере издатели не вставили в середину текста пару глав из Шиллера, или инструкцию по управлению лошадью под седлом, или де­тальное описание машинки, годящейся только для копиро­вания собственного описания. Ну а если главы инструкции к прибору будут перепутаны, а на большинстве страниц вместо текста будут кляксы и каракули, ваши нервы не вы­держат, и вы пошлете гневную жалобу в общество защиты прав потребителей. Какие вы нервные. Клетки вашего ор­ганизма заняты чтением таких инструкций денно и нощно. Например, ген ретинобластомы разбит на 27 небольших частей, разделенных 26 длиннющими бессмысленными локусами ДНК.

Мать Природа несколько перемудрила со строением ге­нов, сделав их сложнее, чем они могли бы быть. Каждый ген разбит на несколько или множество «абзацев», называ­емых экзонами, между которыми простираются длинные куски бессмысленной ДНК, называемые интронами, — бес­конечные повторы какой-нибудь «фразы», которая никог­да не становится белком. Впрочем, некоторые интроны со­держат в себе настоящие гены, но эти гены никак не связа­ны с тем геном, внутри которого они находятся, и вообще не связаны с целями и потребностями данного организма.

Причиной такого безобразия было то, что геном — это книга, которая пишет сама себя в течение миллиардов лет, как писатель работает над черновиком, добавляя и удаляя фрагменты ранее написанного текста. Но у этой живой книги есть еще свои уникальные особенности. В частности, геном — это излюбленное место проживания генетических паразитов. Аналогия может показаться неестественной, но представьте себе писателя, который каждое утро садится за свой компьютер, чтобы продолжить текст инструкции, и видит на экране кричащие и взывающие к нему абзацы с просьбой скопировать их. Те, которые более настойчивы, добиваются своего. И вот в тексте появляется еще пять ко­пий фрагментов, не имеющих к этой теме вообще никакого отношения. Текст инструкции при этом никуда не девается, но распухает от настырных и нахальных паразитических абзацев, процветающих на почве уступчивости писателя.

С возникновением Интернет и электронной почты поя­вились еще более точные аналоги паразитических генов — компьютерные вирусы в широком смысле. Например, если я пошлю сообщение по электронной почте: «Будьте осторожны. В Интернет появился новый опасный вирус, передающийся по почте с прикрепленным файлом marma­lade. Если вы щелкнете на этом файле, то вся информация с жесткого диска будет удалена. Перешлите это письмо по почте своим друзьям, чтобы предупредить их». В действи­тельности никакого вируса под именем marmalade не су­ществует. Но мое тревожное письмо заставит получателя скопировать его и переслать друзьям. Таким образом, мое письмо — это и есть самокопирующийся вирус (пример взят из статьи Susan Blackmore. 1997. The power of the raeme meme. Skeptic 5, № 2, p. 45).

До сих пор в этой книге мы рассматривали гены, у ко­торых в геноме было определенное назначение. Напомню, ген — это последовательность ДНК, в которой записан ре­цепт одного белка. Но 97% ДНК нашего генома не содер­жит никаких генов вообще. Все это огромное пространство населяют «существа», называемые псевдогенами, ретро- псевдогенами, сателлитами, минисателлитами, транспо- зонами и ретротранспозонами, одним словом, «бесполез­ная ДНК», или еще более точный термин — «эгоистичная ДНК». Некоторые представители этой братии действи­тельно являются генами, но в большинстве своем эти ло- кусы ДНК никогда не транслируются в какие-либо белки. Поскольку эгоизм тематически связан с половым антаго­низмом, который мы рассмотрели в предыдущей главе, эту главу посвятим эгоистичным генам.

По правде говоря, я зарезервировал эту тему для хромо­сомы 8 только лишь потому, что не нашел на ней ничего примечательного для этой книги. Я не хочу сказать, что на хромосоме 8 собрались особенно скучные гены или что их мало. Просто до сих пор гены данной хромосомы очень мало изучены и роль многих из них не ясна. По крайней мере, мне не попалась на глаза ни одна яркая публикация, которая привлекла бы мое внимание. (Возможно, из-за того что это не самая длинная и не самая короткая хромосома, исследо­ватели мало обращали на нее внимания.) Бессмысленная ДНК составляет большую часть не только этой, но и всех остальных хромосом. Несмотря на то что мы называем эту ДНК бессмысленной, именно для нее впервые нашлось практическое применение в криминалистике для установ­ления личности с помощью генетического анализа.

Гены содержат в себе прописи белков, но не все белки, прописи которых есть в геноме, нужны и желанны в ор­ганизме. Чаще всего в нашем геноме встречается ген, ко­дирующий белок обратную транскриптазу. В организме человека для этого белка нет никакой работы. Если бы из генома отдельно взятого человека извлекли и удалили все копии гена обратной транскриптазы, здоровье, долголе­тие и благополучие человека от этого совершенно не по­страдали бы, скорее наоборот. Обратная транскриптаза нужна только одной группе паразитов — ретровирусам. Это необходимый элемент жизненного цикла вируса СПИДа, без которого он не смог бы заражать и убивать людей. Для клеток человека этот белок бесполезен, он несет только дополнительную угрозу. Тем не менее это самый обычный ген в нашем геноме. Насчитывается несколько сотен, а мо­жет быть, даже тысяч копий данного гена по всему геному человека. Открытие, которое должно насторожить нас не меньше чем факт, что половина продаваемых лекарств в ап­теках — подделки. Почему так получилось?

Объяснение заключается в функции белка обратной транскриптазы. Данный фермент прикрепляется к РНК, копирует ее обратно в ДНК и встраивает полученный фраг­мент ДНК в геном. Это обратный билет для генов, поки­нувших геном. С помощью обратной транскриптазы вирус СПИДа встраивает свой геном в хромосому человека — луч­ший способ спрятаться и копироваться вместе с хромосо­мой, не затрачивая на это никакого труда. Множество ге­нов обратной транскриптазы — это тела вирусов, выстро­ившихся когда-то давно или недавно в геном человека и оставшихся здесь на века, а может, на время. Несколько тысяч таких инертных вирусных частиц насчитывается во всех хромосомах человека. В общей сложности человече­ские эндогенные ретровирусы (human endogenous retrovi­ruses, Hervs) составляют 1,3% длины всего генома. Может показаться, что это не так много, но следует вспомнить, что все родные гены человека составляют всего 3% длины генома. Если идея о том, что вы произошли от обезьяны, ранит ваше достоинство, то задумайтесь над тем, что с еще большей уверенностью можно сказать, что мы все прои­зошли от вирусов.

Но что делают все эти вирусы в нашем геноме? В действи­тельности большинство из них уже нельзя назвать вируса­ми. Они потеряли многие свои гены, в некоторых случаях осталась одна обратная транскриптаза. На каком-то этапе активный паразит прекратил свой небезопасный бизнес заражения окружающих людей с помощью слюны или во время полового акта, а вместо этого устроился бесплатным пассажиром в хромосоме и передается уже не от человека к человеку, а из поколения в поколение. Генетический пара­зит в чистом виде. При этом некоторые бывшие вирусы, на­зываемые ретротранспозонами, продолжают копировать себя, плодясь внутри генома в невероятных количествах.

Наиболее известным из них является самокопируемая последовательность ДНК, называемая LINE-i. Это «абзац» ДНК длиной от 1 ООО до 6 ООО «букв», ближе к середине которого находится пропись обратной транскриптазы. Последовательность LINE-i не только часто встречается в геноме — насчитывается более 100 ООО копий, — но еще и склонна к образованию колоний. В некоторых местах на хромосомах этот «абзац» текста повторяется множество раз, образуя длинную цепь. LINE-i занимает своими копи­ями 14,6% генома, т.е. эта последовательность встречает­ся примерно в 5 раз чаще, чем нормальные гены человека. При этом пандемия LINE-i продолжается. Вся последова­тельность LINE-i может транскрибироваться с хромосомы, синтезировать свой собственный белок обратную транс- криптазу, которая опять превращает РНК LINE-i в ДНК и встраивает новую копию в любом месте генома. Вот почему в геноме так много копий LINE-i. Возмутительно, не правда ли? Наш геном полон генов, которые хороши лишь тем, что могут успешно копировать себя. «У блохи есть меньшая блоха, которая живет на ней, а ту кусает еще меньшая бло­ха, и так до бесконечности». Последовательность LINE-i в этом плане не исключение. На ней успешно паразитирует другой, более мелкий, но еще более успешный паразит — ретротранспозон Alu. Этот ретротранспозон давно забро­сил куда-то свою обратную транскриптазу (а зачем она ему, когда вокруг так много LINE-i), сократив свое тельце всего до 180-280 «букв». Несмотря на то что в тексте Alu не за­писана структура никаких белков, он успешно транскриби­руется и использует чужие обратные транскриптазы для возвращения своих копий в геном. Всего в геноме человека более 2 млн копий Alu, которыми заполнено 10% генома человека (Kazazian Н. Н., MoranJ. V. 1998. The impact of retrotransposones on the human genome. Nature Genetics 19: 19-24).

Последовательность нуклеотидов в Alu очень сильно на­поминает один настоящий ген — ген белка, который входит в состав рибосомы, — органеллы, выполняющей синтез бел­ков в соответствии с кодом, записанным в РНК. Насколько случайно такое сходство, пока неизвестно. Характерной особенностью этого гена является наличие так называемо­го внутреннего промотора — особой последовательности ДНК, которая для белков, выполняющих считывание ге­нов с хромосом, служит призывной надписью: «ПРОЧТИ МЕНЯ». Обычно промоторы находятся перед началом гена, но в данном случае команда на чтение гена объеди­нена с самим геном, что объясняет столь высокую часто­ту его копирования. Alu, скорее всего, является псевдоге­ном. Псевдогены в большинстве своем — это остатки генов, которые в результате мутаций утратили свои функции, но благодаря свойству самокопирования зависли на грани су­ществования и исчезновения. Они остаются балластом в ге­номе и продолжают накапливать мутации. В конце концов, они совсем перестают напоминать гены, от которых про­изошли. Например, один псевдоген повторяется в хромо­соме 14 раз на 11 хромосомах. Когда-то это были 14 копий одного, вероятно, важного гена, который утратил свое зна­чение в ходе эволюции. Мутации в «молчащих» генах стали стремительно накапливаться, поскольку не вели ни к каким положительным или отрицательным последствиям для ор­ганизма. В результате в геноме появилось 14 призраков, от­даленно напоминающих гены. Это не единственный при­мер, но что интересно, именно эти 14 генов обнаружены также в геномах обезьян. По крайней мере три копии этого гена уже не функционировали, когда приматы разделились на обезьян Старого и Нового Света. Это свидетельствует о том, затаив дыхание, говорят ученые, что эти гены утра­тили свои функции и остаются балластом на протяжении вот уже почти 35 млн лет (Casane D. et al. 1997. Mutation pat­tern variation among regions of the primate genome.Journal of Molecular Evolution 45: 216-226).

Милли (iiii.i копий Alu накопились в нашем геноме от­носительно недавно. Эта последовательность известна только у приматов. Различают пять подтипов Alu, причем один подтип появился уже после того, когда наши предки отделились от предков шимпанзе, т.е. в течение последних 5 млн лет. У других животных есть свои внутренние гене­тические паразиты. Так, в геноме мышей было обнаружено много копий другой последовательности, названной Bi.

Последовательности LINE-i и Alu были открыты и под­считаны недавно, что привело ученых в шок. Оказывается, наш геном — это большая помойка. Он напоминает компью­тер, зараженный разнообразными вирусами, способными только к копированию самих себя и заполонившими весь жесткий диск. Примерно 35% генома представлено эгои­стичными псевдогенами. Каждый раз, когда клетка копи­рует хромосомы перед делением, она тратит 35% энергии впустую. В нашем геноме давно пора навести порядок.

Никто не ожидал таких результатов. Когда ученые толь­ко приближались к геному как к святыне, никто не мог себе представить, что основными его жильцами будут неконтро­лируемые и эгоистичные псевдогены. Хотя нам следовало это предвидеть, поскольку все предшествующие уровни жизни также кишели паразитами: черви в кишечнике, бак­терии в крови и вирусы в клетках. Почему бы в геноме не развестись ретротранспозонам? Кроме того, с середины 70-х годов прошлого столетия среди биологов-эволюциони­стов появилось и крепнет представление о том, что в основе естественного отбора лежит не столько состязание между видами, или подвидами, или отдельными особями, сколько состязание между генами, использующими организмы или их сообщества в качестве временных «боевых слонов» для борьбы с другими генами. Именно поэтому, вместо того чтобы с наслаждением и комфортом провести собственную жизнь, все живые организмы расходуют всю свою энергию и рискуют жизнью ради того, чтобы родить и вырастить свое потомство. И все живые организмы устроены так, что очень быстро стареют и умирают после прохождения ре­продуктивного периода жизни, а в случае с тихоокеанским лососем — умирают одновременно с появлением своего по­томства. В этом нет никакого здравого смысла, если посмо­треть на жизнь глазами эгоиста, но в этом есть огромный смысл для эгоистичных генов, управляющих нами изнутри как своими гоночными машинами, чтобы победить в сорев­новании и оставить как можно больше копий самих себя. Генам не важна продолжительность жизни отдельной осо­би. Им важно, чтобы эта особь оставила после себя как мож­но больше потомков в следующем поколении. Если гены «эгоистичны», а наши тела — это лишь их «машины» (спор­ная терминология, позаимствованная у Ричарда Докинза (Richard Dawkins)), то стоит ли удивляться, что некоторые гены нашли способ размножаться, даже не связывая себя никакими обязательствами перед организмом. Нет также ничего удивительного в том, что геном, как и организмы, оказался сам полем боя и эволюционного соревнования между генами. С 70-х годов прошлого столетия эволюцион­ная биология стала наукой не о животных, а о генах. 

В 1980 году двое ученых впервые попытались объяснить наличие в геноме огромных локусов ДНК, не кодирующих белки, тем, что эти локусы заполнены эгоистичными ге­нетическими элементами, занятыми лишь копированием самих себя. «Поиск других объяснений, — пишут они, — мо­жет быть полезной тренировкой ума, но бесполезен в пла­не результатов». За такое дерзкое предсказание они были высмеяны научным миром. В среде генетиков того време­ни все еще царило убеждение, что если в геноме человека что-то есть, то это должно быть наполнено определенным значением для человека, а не для самого себя. Гены пред­ставлялись всего лишь прописями белков. Смешно было думать, что они преследуют какие-то собственные далеко идущие планы. Но предположение об эгоистичной при­роде генов вскоре было блестяще доказано. Хотя гены не могут мыслить и строить планы, те из них, которые отлича­ются эгоистичным нравом, просто копируют и продлевают себя, в то время как все остальные быстро сходят со сцены (Doolittle W. Е, Sapienza С. 1980. Selfish genes, the phenotype paradigm and genome evolution. Nature 284: 601-603; Orgel 1. E„ Crick E H. C. 1980. Selfish DNA: the ultimate parasite. Nature 284: 604-607).

Сегменты эгоистичной ДНК— это не просто бесплат­ные пассажиры, чье присутствие просто увеличивает длину хромосом и приводит к большим затратам энергии во время их копирования. Эти сегменты еще нарушают целостность генов. Поскольку эгоистичные сегменты имеют обыкновение перепрыгивать с места на место или встраивать свои копии в любом месте на хромосомах, ино­гда случается, что они появляются внутри действующего гена, разрывая его на части, а потом перескакивают в но­вое место, вновь сшивая ген в прежнем месте. Именно та­кое поведение транспозонов впервые описала в 1940 году блестящий ученый-генетик Барбара Мак-Клинток (Barbara McClintock), которую ученый мир долго игнорировал и не замечал. (В конце концов за свои открытия она была удо­стоена в 1983 году Нобелевской премии.) Свое открытие она сделала, наблюдая за изменениями цвета зерен куку­рузы в початках — признак, безусловно, наследуемый, но передающийся с нарушениями закона Менделя, что можно было объяснить только обратимой мутацией в гене, опре­деляющем цвет зерен (McClintock В. 1951. Chromosome or­ganisation and genetic expression. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology 16: 13-47).

В геноме человека ретротранспозоны LINE-i и Alu так­же вызывают мутации, «приземляясь» в середине генов. Например, разрывая на части ген фактора сворачиваемо- сти крови, они вызывают гемофилию. Но по пока непонят­ным причинам наш геном в меньшей степени страдает от транспозонов, чем геномы других организмов. В среднем только 1 из 700 мутаций у человека вызывается «прыгаю­щими генами», тогда как у мышей примерно 10% мутаций связано с активностью транспозонов. Потенциальная опас­ность транспозонов была продемонстрирована в 1950-х годах в экспериментах на плодовых мушках дрозофилах.

Дрозофилы — излюбленный объект для генетических иссле­дований. Для чистоты экспериментов обычно используют мушек одного вида, Drosophila melanogaster, которых развели в лабораториях всего мира. Естественно, мелкие, едва замет­ные мушки часто сбегают из лабораторий и скрещиваются с аборигенными видами. Один из родственных видов мушек, Drosophila willistoni, несет в своем геноме активный транспо- зон, названный Р-элементом. Однажды в 50-х годах прошло­го столетия где-то в Южной Америке вероятно в результате кровосмешения Р-элемент из Drosophila ivillistoni перепрыг­нул в Drosophila melanogaster. (Одна из угроз, которую несут в себе так называемые ксенотрансплантанты — органы сви­ньи или бабуинов, используемые для лечения людей, — со­стоит в том, что с этими органами в геном человека могут попасть чужеродные транспозоны, так, как это произошло с Р-элементом у плодовых мушек.) С тех пор Р-элемент рас­пространился среди плодовых мушек как степной пожар. Сейчас этот транспозон может быть обнаружен практиче­ски в любой дикой плодовой мушке, хотя это уже не та фор­ма, которая впервые была зарегистрирована в 1950-х годах. Р-элемент отличался способностью встраиваться в гены и инактивировать их. Со временем у мушек сработали какие- то механизмы подавления транспозона и его копии застыли в геноме вечными бесплатными пассажирами.

В геноме человека такие активные разрушители генов, как Р-элемент, пока не зарегистрированы. Похожий транс­позон с именем «спящая красавица» был обнаружен в лосо­се. Когда в лабораторных условиях его внедрили в культу­ру клеток человека, он проявил незаурядную способность «скакать» по хромосомам, разрушая встречающиеся гены. Видимо, что-то подобное когда-то произошло и с транспо- зоном Alu, который был занесен в геном предков человека. Перенос скачущих генов от вида к виду сначала вызывает их бурную экспансию, пока геном не выработает механиз­мы подавления транспозона, после чего его малоактивные или инактивированные копии навсегда остаются «вшиты­ми» в геном. Тот факт, что гены человека сейчас не сильно

Страдают от активности транспозонов, говорит о том, что последняя инвазия случилась довольно давно, и геном уже успел справиться с ней.

В этом плане, как и во многих других, нам очень повез­ло в отличие от мушек дрозофил. Механизм подавления транспозонов у нас один и тот же. Согласно последней тео­рии этот механизм состоит в метилировании цитозина. Цитозин, как вы помните, это «буква» С в генетическом алфавите. Метилирование, или, другими словами, добавле­ние к цитозину метильной группы из атома углерода и трех атомов водорода, препятствует считыванию информации с генов. Большинство генов в геноме, а также их промоторы (структуры в начале генов, запускающих их считывание) находятся в заблокированном состоянии. Общепризнано, что метилирование в клетках используется для отключения генов, которые не нужны в данной ткани. Вот почему мозг отличается от печени, а печень от кожи и т.д. Но недавно получила подтверждение альтернативная теория назначе­ния метилирования ДНК, согласно которой этот процесс не столь важен для дифференциации тканей, как для пода­вления транспозонов и других внутригеномных паразитов. Действительно, ДНК ретротранспозонов Alu и LINE-i наи­более метилирована в геноме. На ранних стадиях развития эмбриона в клетках почти нет метилированной ДНК и все гены находятся в рабочем состоянии. В это время особые белки проходят с инспекцией вдоль всех хромосом, распо­знают и метилируют гены вирусов и транспозонов. Первое, что происходит в раковых клетках, — это демитилирование ДНК. В результате все генетические паразиты оказываются на свободе и быстро увеличиваются в числе. Именно в ре­зультате их активности в раковых клетках стремительно на­капливаются мутации, до неузнаваемости изменяя клетки. Метилирование — это первый рубеж, который выстраива­ет клетка против проникших в нее генетических паразитов (Yoder J. A. et al. 1997. Cytosine methylation and the ecology of intragenomic parasites. Trends in Genetics 13: 335-340).

Генетические паразиты чрезвычайно разнообразны по размерам и поведению. LINE-i состоит примерно из 1 400 «букв», Alu содержит как минимум 180 «букв», но есть еще более мелкие элементы, способные к копированию себя в длинные повторяющиеся последовательности. Их даже трудно назвать паразитами. Они не способны прыгать по геному и разрушать гены, но они существуют только по­тому, что способны обманным способом копировать себя. Именно эти короткие чередующиеся последовательности ДНК нашли применение в криминалистике. Познакомьтесь с «гипервариабельным минисателлитом». Эти последова­тельности не обошли своим вниманием ни одной хромосо­мы и образовали более 1 ООО колоний по всему геному. И во всех случаях данный участок хромосомы представляет собой множество повторов одного «слова» длиною при­мерно в 20 «букв». Само «слово» может меняться в разных местах хромосомы и у разных людей, но чаще всего оно представлено такой последовательностью нуклеотидов: GGGCAGGAXG (где X— любой нуклеотид). Интересно, что эта последовательность очень напоминает аналогич­ный генетический элемент в геномах микроорганизмов, где он служит точкой инициации процесса обмена генами между бактериями одного вида. Есть данные, что и в гено­ме человека эти последовательности вовлечены в обмен генами между хромосомами. Для соответствующих белков эта последовательность выступает в роли транспаранта «ЗАМЕНИ МЕНЯ».

Посмотрите, примерно так выглядит минисателлит:

GGGCAGGATG-GGGCAGGATG-GGGCAGGATG-

GGGCAGGATG-GGGCAGGATG-GGGCAGGATG-

GGGCAGGATG-GGGCAGGATG-GGGCAGGATG-

GGGCAGGATG

В данном случае у нас 10 повторов одного «слова». В других местах на хромосомах (а таких мест тысячи) может быть от 5 до 50 повторов. Следуя инструкциям, клетка при­ступает к обмену между аналогичными последовательно­стями минисателлитов на одной или разных хромосомах.

При этом обмен происходит случайным образом, в резуль­тате чего в одном месте количество повторов уменьшает­ся, а в другом — увеличивается. Такие обмены случаются достаточно часто, чтобы гарантировать, что у каждого человека образуется совершенно уникальное чередование минисателлитов в хромосомах. В то же время этот процесс не настолько быстрый, чтобы нельзя было заметить явное сходство между родителями и детьми. Сравнение повторов в тысячах серий минисателлитов позволяет достоверно установить родственные связи и идентифицировать чело­века по биологическим образцам.

Минисателлиты впервые были обнаружены совершен­но случайно Алеком Джеффри (Alec Jeffreys) и его помощ­ницей Вики Уилсон (Vicky Wilson) в 1984 году. Они изучали эволюцию генов, сравнивая между собой гены человече­ского мышечного белка миоглобина и аналогичного белка тюленей, и вдруг в середине гена обнаружили серию повто­ряющихся последовательностей ДНК. Поскольку «слова» во всех минисателлитах почти одинаковы, но количество повторов разное, они оказались удобными элементами для обнаружения их в геноме и подсчета отличий между инди­видами. Оказалось, что число повторов в одном и том же месте на хромосоме настолько изменчиво, что минисател­литы могут служить генетическими «отпечатками пальцев». Полоски минисателлитов на генетической карте хромо­сомы выглядят, как штрих-код на товарах в супермаркете. Джеффри сразу же осознал значимость своего открытия. Забыв о гене миоглобина, который был темой его исследо­ваний, он разрабатывает различные методы применения минисателлитов на практике. Созданием базы данных ми­нисателлитов первыми заинтересовались иммиграцион­ные службы. Они решили, что с помощью биологических тестов можно определять, есть ли у человека, подавшего заявление на получение туристической визы для поездки в какую-либо страну, близкие родственники, которые уже ранее проникли в эту страну и осели там. Генетическая идентификация на практике показала всю свою мощь. Но наиболее широкое применение этот метод нашел в крими­налистике, о чем речь пойдет ниже (Jeffreys A. J. et al. 1985. Hypervariable 'minisatellite' regions in human DNA. Nature 314: 67-73).

2 августа 1986 года неподалеку от деревни Нарборг (Nar- borough) в английском графстве Лестершир (Leicestershir) в кустах терновника было обнаружено тело пятнадцатилет­ней школьницы. Даун Эшуорс (Dawn Ashworth) была изна­силована и убита. Неделей позже полиция арестовала мо­лодого грузчика из местного госпиталя Ричарда Бакланда (Richard Buckland), которому было предъявлено обвине­ние. На этом можно было бы поставить точку. Бакланд уже был на пути в тюрьму за изнасилование и убийство. Но по­лиции не давал покоя другой случай изнасилования и убий­ства пятнадцатилетней школьницы, Линды Манн (Lynda Mann), здесь же в Нарборге тремя годами ранее. Ее тело было брошено посреди поля, и многое указывало на то, что оба изнасилования совершил один и тот же человек. Но Бакланд отказывался признаться в совершении убийства.

О новом методе Алека Джеффри полицейские узнали из газет. Джеффри работал в Лестершире всего в 10 милях от Нарборга. Полицейские обратились к Джеффри с прось­бой помочь установить убийцу Линды Манн. Он согласился попробовать. Полицейские предоставили ученому образцы спермы с обоих мест преступления, а также образец крови Бакланда.

Получение и анализ ДНК были связаны с некоторы­ми проблемами, но через неделю работа была завершена. Действительно, два образца спермы были идентичны­ми, но они не совпадали с образцом крови. ДНК из крови Бакланда содержала совершенно иные последовательности минисателлитов. Бакланд не мог быть убийцей.

Полиция Лестершира считала, что, должно быть, Джеффри допустил в своих методах какую-то ошибку — ре­зультат совершенно абсурдный. Джеффри повторил тест. Независимую экспертизу провели в лаборатории мини­стерства внутренних дел Великобритании. Результаты со­впали. Полиции ничего не оставалось делать, как закрыть дело в отношении Ричарда Бакланда. Впервые в истории криминалистики невиновность человека была доказана по его геному.

Сомнения у полиции все же оставались, ведь Бакланд при­знал себя виновным в убийстве второй школьницы. Но поз­же полицейские убедились, что генетика предоставляет наи­более совершенные методы как для выявления преступника, так и для снятия ложных обвинений и самооговоров. Через пять месяцев после убийства Эшуорс полиция взяла анализы крови у 5 500 жителей Нарборга и окрестных селений для проведения генетического тестирования. Ни один из образ­цов не совпал с образцами ДНК с мест преступлений.

Но шило в мешке не утаишь. Однажды рабочий пекар­ни по имени Ян Келли (Ian Kelly) рассказал своим друзьям, что сдавал анализ крови, хотя и не проживал в Нарборге. Его об этом попросил другой рабочий пекарни родом из Нарборга — Колин Питчфорк (Colin Pitchfork). Питчфорк говорил Келли, что полиция имеет на него зуб и хочет по­садить без всяких причин. Как только коллеги Келли сооб­щили об этом в полицию, Питчфорк был арестован и вско­ре признался в обоих убийствах. На этот раз его признание подтвердил и генетический тест. Минисателлиты в ДНК из крови Питчфорка точно совпали с образцами, взятыми с мест преступления. 23 января 1988 года Питчфорк был приговорен к пожизненному заключению. 

Генетический фингерпринт сразу же стал наиболее вос­требованным и надежным методом современной кримина­листики. Дело Питчфорка стало убедительной демонстра­цией возможностей метода и задало тон в криминалистике на десятилетия вперед. Это метод, который четко и убеди­тельно может показать невиновность человека, несмотря на множество свидетельств и улик, доказывающих его вину. И только одно упоминание этого метода заставляет пре­ступников признаться в своих преступлениях, поскольку им хорошо известна надежность и точность генетического фингерпринта. При умелом использовании для достовер­ного установления личности человека достаточно ничтож­ного количества биологического материала: выделений из носа, слюны, фрагментов волос и костей, десятилетия про­лежавших в земле.

После дела Питчфорка генетический фингерпринт стал одним из наиболее распространенных методов криминали­стики. Так, в Великобритании только за 1998 год на судеб­ную экспертизу было взято 320 ООО проб ДНК, что позво­лило установить вину 28 ООО преступников, и вдвое боль­ше людей были оправданы благодаря этому методу. С тех пор техника была усовершенствована. Сейчас сравнение проводят по единственной, наиболее изменчивой серии минисателлитов. Упростить генетический фингерпринт позволили методы амплификации ДНК. Теперь минисател- литы, или даже микросателлиты, действительно выглядят, как штрих-код на полосках агара. Для достижения большей точности анализу подвергается не только длина минисател- лита, но и последовательность «букв» в нем. Впрочем, есть много дискредитирующих примеров предвзятого исполь­зования этого метода в суде, что не удивительно, раз уж юристы берутся за дело. (В большинстве случаев, когда на основе генетического фингерпринта в суде принимались ложные решения, причина была не в самом методе, а в че­ловеческой неграмотности в вопросах статистики. Так, суд присяжных скорее оставит результаты генетического теста без внимания, если объявить, что ошибка метода составля­ет 0,1%. Напротив, присяжных легко убедить в достовер­ности результатов, если сказать, что метод позволяет четко идентифицировать одного человека из тысячи. Сказано одно и то же, а эффект разный.) (Reilly P. R., Page D. С. 1998. We're off to see the genome. Nature Genetics 20: 15-17.)

Генетический фингерпринт произвел революцию не только в криминалистике, но и в других областях медици­ны и биологии. Этот метод был использован в 1990 году для того, чтобы убедиться в подлинности эксгумированного тела Иозефа Менгеле (Josef Mengele). Этот метод исполь­зовался также в нашумевшем деле, касавшемся президента

США и запятнанного платья Моники Левински (Monica Lewinsky). Этот же метод позволил вывести на чистую воду лже-наследников Томаса Джефферсона (ThomasJefferson). Наверное, наиболее востребованным этот метод стал для установления отцовства. В 1998 году частная компания Identigene вдоль всех трасс Америки расставила свои ре­кламные щиты с надписью «КТО ОТЕЦ? ЗВОНИТЕ 1-800- DNA-TYPE». Компания принимала по 300 звонков в день, несмотря на то что стоимость одного теста составляла 600 долл. Звонки поступали как от матерей-одиночек, желаю­щих прищучить убежавших отцов, так и от отцов, встре­воженных тем, что ребенок уж слишком похож на соседа. Примерно две трети случаев обращений матерей под­тверждались тестированием. Неизвестно, перетянула ли чаша горечи мужчин, узнавших о неверности своих супруг, чашу облегчения от подтверждения отцовства. Не удиви­тельно, что в Великобритании первые частные компании по выяснению отцовства подверглись резкой обструкции со стороны прессы, поскольку согласно общественному мнению такими методами могут пользоваться только госу­дарственные организации, но не частные компании.

Отвлечемся на более романтическую историю. Методы генетическогофингерпринтапозволилиузнать, зачемпоют птицы. Вы замечали, что дрозды, малиновки и соловьи продолжают петь уже после того, как обзавелись гнездами и птенцами? Это как будто противоречит представлению о том, что птицы поют исключительно для привлечения самок. В конце 1980-х годов орнитологи начали генетиче­ское тестирование птиц с целью установить, отцом каких птенцов и в чьих гнездах являются самцы певчих птиц. К удивлению, было обнаружено, что в птичьих семьях, чья верность служила нам примером в сказках и рассказах и ко­торые так дружно вместе строят гнездо и нянчат птенцов, очень часто птенцы оказывались не от «супруга». Измены оказались гораздо более частым явлением, чем этого мож­но было ожидать (видимо, потому что и у птиц самки де­лают это под большим секретом). Первые эксперименты с тестированием ДНК вызвали широкий интерес у ученых, изучающих другие организмы. На основе многочисленных данных была сформулирована теория о «семенном сорев­новании». Эта теория объясняла, почему семенники у шим­панзе в четыре раза больше, чем у горилл, хотя гориллы почти втрое больше по размеру, чем шимпанзе. Горилла-са­мец монополизирует свой гарем, поэтому его семени не с кем соревноваться. В стае шимпанзе беспорядочные поло­вые связи. Шанс оставить потомство есть только у тех сам­цов, которые беспрерывно занимаются оплодотворением. Соревнование между самцами шимпанзе идет на уровне объемов производимого семени. Тесты также объяснили, почему птицы продолжают петь все лето. В заботах о семье они не забывают «сходить налево» (Ridrey М. 1993. The Red Queen: sex and the evolution of human nature. Viking, London).

Хромосома 9 Болезни

На хромосоме 9 лежит хорошо известный ген — ген груп­пы крови. Задолго до того как появился генетический фин­герпринт, в криминалистике широко использовалось опре­деление группы крови. Если на месте преступления были пятна крови, то с помощью сравнительного анализа можно было установить, совпадает ли группа крови пятен с груп­пой подозреваемого. Если группы были разными, с челове­ка снималось подозрение, если одинаковые — это ничего не доказывало, так как вероятность случайного совпадения очень высока. Поскольку судьи и присяжные никогда не были сильны в науке, на неопределенности данных о груп­пе крови можно было сыграть как в сторону защиты, так и в сторону обвинения. В 1946 году суд Калифорнии признал Чарли Чаплина отцом нескольких незаконнорожденных детей, несмотря на полное несоответствие их групп кро­ви, оправдываясь тем, что эти данные ненадежны. В наши дни определение группы крови в криминалистике уходит в прошлое, уступая место более совершенному методу уста­новления идентичности человека и родственных связей по изменчивым минисателлитам (см. предыдущую главу). Точное определение группы крови гораздо важнее в меди­цине, поскольку переливание крови другой группы или пе­ресадка органов могут оказаться фатальными. Кроме того, определение группы крови может много рассказать нам об истории миграции племен древних людей, хотя и тут были открыты более интересные гены, что отодвинуло анализы

крови в антропологии на второй план. Но с 1990 года инте­рес к белкам группы крови вновь возрос. Их изучение про­лило свет на эволюцию генов и причины генетического разнообразия людей.

Наиболее известная и широко используемая система анализа крови позволяет разделить всех людей на четыре группы. Эта система впервые была предложена в 1900 году, и сразу же возникли три разных принципа именования групп, что до сих пор вносит путаницу. По системе Мосса (Moss) группа крови I — это то же самое, что группа IV по системе Янеки (Jansky). Поэтому предпочтение было ока­зано альтернативной системе групп крови, предложенной Виннесом (Viennese), которая получила международное признание. В ней вместо номеров используются буквы: О, А, В и АВ. Врач Карл Ландштайнер первым описал, что про­исходит после переливания не той группы крови: «lytischen und agglutinierenden Wirkungen des Blutserums» — слипа­ние и разрушение клеток крови. Но взаимосвязи между группами крови не так-то просто было объяснить. Люди с группой А могут быть донорами для людей с группами крови А и АВ, с группой В — для В и АВ. Кровь группы АВ можно переливать только людям с этой же группой крови, а вот кровь группы О — всем, это универсальные доноры. Эти группы крови встречаются по всему миру независимо от расовой или национальной принадлежности людей. Так, в Европе примерно у 40% населения группа крови О, еще у 40% — А, у 15% — В и у 5% — АВ. Похожие соотношения и на других континентах, за исключением коренного насе­ления Америки, преимущественно имеющего группу крови О. (Только у североканадских индейцев встречается группа крови А, а у эскимосов — АВ и В.)

Лишь в 20-х годах прошлого столетия стало ясно, что группы крови наследуются генетически, а сами гены были открыты только в 90-х годах. Группы А и В связаны с нали­чием двух «кодоминантных» версий одного и того же гена, а группа О представляет собой рецессивный фенотип, связанный с серьезной мутацией этого гена. Ген лежит на хромосоме 9 в конце длинного плеча. Полный «текст» гена состоит из 1 062 «букв», разделенных на шесть коротких и один длинный экзон («абзац»). Экзоны гена разбросаны по хромосомному локусу длиной 18 ООО «букв». Это средней длины ген, в середине которого находятся пять интронов разной длины. Ген кодирует белок галактозил-трансфера- зу— фермент, катализирующий одну из биохимических реакций (Crow J. F. 1993. Felix Bernstein and the first human marker locus. Genetics 133: 4-7).

Версии гена А и В отличаются друг от друга всего по семи нуклеотидам, причем три из них синонимичны, т.е. мута­ция не ведет к изменению соответствующей аминокислоты в белке. Остальные четыре мутации в позициях 523, 700, 793 и 800 приводят к изменению белка. У людей с группой крови А в этих позициях находятся «буквы» С, G, С и G; а у людей с группой В — G, А, А, С. Но это не абсолютная за­кономерность, у ряда людей встречаются промежуточные формы гена, а у некоторых людей с группой А в конце гена пропадает еще одна «буква». Но этих незначительных из­менений вполне достаточно, чтобы иммунная система че­ловека отличала конечные белки и отвечала аллергической реакцией на чужую группу крови (Yamomoto F. et al. 1990. Molecular genetic basis of the histo-blood group ABO system. Nature 345: 229-233).

У людей с группой О ген отличается единственной мута­цией от гена группы А, но в этот раз вместо замены «буквы» происходит ее выпадение (делеция). В позиции 258 отсут­ствует «буква» G, но результат этой мутации сокрушитель­ный. Делеция нуклеотида приводит к так называемому сдви­гу рамки считывания, в результате чего весь «текст» гена, следующий за мутацией, превращается в полную галиматью. (Если бы природа использовала генетический код, предло­женный в 1957 году Фрэнсисом Криком (Francis Crick), то мутаций со сдвигом рамки считывания не существовало бы.) Генетический код считывается словами по три буквы без пробелов и знаков препинания. Например, возьмем ряд трехбуквенных слов: раз был так рад где вас нет бал тут шел там вал. Я согласен, не очень познавательно и совсем не поэтично. Но дело не в этом. Заменим в первом слове р на т. таз был так рад ... По крайней мере стало не хуже. Удалим первую букву, но при условии, что слова остались трехбуквенными: азбылт акр адг дев асн етбалтутш елт амв. Теперь уже не только смысла фразы, но и слов понятных не осталось. Именно это и произошло с геном АВО у людей с группой крови О. Если из этого гена и получается какой-то белок, то своих каталитических функций он не выполняет.

Но что же при этом изменяется в человеке, кроме груп­пы крови? Люди с группой О во всех сферах жизни чувству­ют себя ничуть не хуже, чем люди с другими группами кро­ви. Онкологические заболевания у них возникают не чаще, они показывают такие же результаты как в спорте, так и в искусстве. Даже в дни разгула евгеники никто не призывал стерилизовать людей с не той группой крови. Группа крови социально и политически нейтральна и от группы крови абсолютно ничто не зависит.

Становится интересным, почему, если группа крови аб­солютно нейтральна, в ходе эволюции сложилось совре­менное соотношение людей с разными группами крови? Было ли чистой случайностью то, что у всех коренных жителей Америки группа крови О? На первый взгляд, это хорошее доказательство теории нейтральной эволюции, предложенной в 1968 году Моту Кимурой (Motoo Kimura). Основная идея теории состоит в том, что ошеломляющее генетическое разнообразие живых организмов стало воз­можным потому, что мутации во многих генах совершенно нейтральны и возникают не в результате естественного от­бора, а в результате его отсутствия. Дрейф генов от общего предка происходит по тем же принципам случайности, по которым капля чернил растекается по промокательной бу­маге. Если бы мы вернулись на миллион лет назад, то обна­ружили бы многочисленные генетические отличия между нами и нашими предками, но в большинстве случаев эти отличия оказались бы совершенно нейтральными во всех отношениях.

Приверженцы «нейтральной» и «селективной» эволю­ции поначалу приняли друг друга в штыки, но когда пыл угас, многие ученые сошлось во мнении, что большинство мутаций, которые мы наблюдаем, совершенно никак себя не проявляют. Чем больше наука постигала строение бел­ков, тем очевиднее становилось, что мутации затрагивают, как правило, те области белков, которые лежат далеко от биологически активных центров, поэтому никак не могут повлиять на химическую активность белка. В одном белке, известном еще у животных кембрийского периода, отме­чено 250 генетических изменений у представителей всего животного мира. Но только шесть из них как-то влияли на его активность (Dean А. М. 1998. The molecular anatomy of the ancient adaptive event. American Scientist 86: 26-37).

И все же в отношении групп крови мы теперь знаем, что в действительности они не так нейтральны, как казалось ранее. Какой-то смысл они все же несут. С 1960-х годов ста­ли поступать факты о взаимосвязи группы крови и диареи. Оказалось, что расстройство желудка у детей с группами крови А и В чаще вызывают кишечные палочки, относящие­ся к разным серогруппам. В конце 1980-х стало известно, что люди с группой крови О более чувствительны к возбудителю холеры. Десятки последующих исследований не только под­твердили эту зависимость, но добавили дополнительные детали. Оказывается, что у людей с группами крови А, В и АВ чувствительность к возбудителю также была специфич­ной для своей группы. Наиболее устойчивыми были люди с группой крови АВ, затем с группой А, а затем — с группой В. Но все они гораздо устойчивее к холере, чем люди с груп­пой крови О. Несмотря на то что люди с группой АВ прак­тически невосприимчивы к этому кишечному заболеванию, я бы все же не рекомендовал им пить воду прямо из луж Калькутты — можно подхватить какую-нибудь другую заразу. Однако было установлено, что микроб Vibrio cholerae у таких людей не вызывает даже расстройства желудка.

Пока неизвестно, как именно организм людей с группой крови АВ противостоит этой заразной и смертельно опасной инфекции. Но в данном случае мы видим очень интересный пример естественного отбора. Как известно, в геноме чело­века все хромосомы представлены парами. Следовательно, у людей с группой крови А два гена АА, у людей с группой крови В — ВВ. Представим себе город, населенный людьми с группами крови А, В и АВ. Предположим, что холера явля­ется эндемичным заболеванием для этого города. Ген А луч­ше противостоит возбудителю холеры, чем ген В. Поэтому дети с генотипом АА будут выживать в большем числе, чем дети с генотипом ВВ. Ген В постепенно ушел бы со сцены, если бы наиболее устойчивыми не были дети с генотипом АВ. Но если даже у отца и матери будет группа крови АВ, только половина детей унаследуют ее, а у остальных детей будет генотип АА или ВВ (последние окажутся наиболее чувствительными к холере). Наиболее удачная комбинация генов не может закрепиться в поколениях.

Теперь представим город, у всех жителей которого ге­нотип АА. В город приехали переселенцы с генотипом ВВ. Если холера не убьет их сразу, то от смешанных браков ро­дятся дети с генотипом АВ — более устойчивые к заболева­нию, чем все остальные жители города. Другими словами, преимущество в популяции получают обладатели редкой версии гена. Поэтому ни одна из версий гена не может исчезнуть: чем реже становится ген А или В, тем больше преимуществ получают его обладатели. Пропорции ге­нов в популяции будут колебаться вокруг определенного оптимального значения. Такое явление получило название частотной селекции. Наверное, именно с точки зрения ча­стотной селекции проще объяснить генетическое многооб­разие мира живых организмов.

Хорошо, мы нашли объяснение присутствию в популя­ции людей генов А и В. Но если ген О однозначно делает людей более чувствительными к холере, почему же эта вер­сия гена не исчезла в ходе эволюции? Ответ может быть связан с влиянием другой страшной болезни — малярии. Люди с группой крови О немного более устойчивы к возбу­дителю малярии, чем люди с другими группами крови. Есть намеки на то, что и раковые опухоли у них возникают реже. Видимо, этих положительных качеств от обладания гена О было достаточно, чтобы он не исчез в результате естествен­ного отбора, несмотря на повышенную чувствительность к холере у его обладателей. Три версии гена пришли к шатко­му балансу пропорций в популяции людей.

Связь между мутациями в генах и чувствительностью к инфекционным заболеваниям впервые была обнаружена в 1940 году аспирантом из Оксфорда кенийского происхож­дения Антони Аллисоном (Anthony Allison). Он предполо­жил, что распространенность генетического заболевания крови серповидной анемии может быть связана с широким распространением малярии в этих районах. Мутация сер­повидной анемии, которая ведет к повреждению красных кровяных телец крови, часто вызывает смертельный исход, если дефектные гены находятся на обеих хромосомах. Одна копия гена не смертельна, хотя также ухудшает физиологи­ческие показатели больного. Но зато люди с одной копией дефектного гена совершенно устойчивы к малярии. Аллисон убедился в этом, взяв пробы ДНК у людей, населяющих наи­более маляриеопасные районы Западной Африки. Была установлена четкая закономерность — чем чаще случаются вспышки малярии в данном районе, тем чаще у людей выяв­ляется дефектный ген серповидной анемии. Этот ген также выявлен у афроамериканцев, чьи предки жили в западной Африке. Сегодня им приходится дорогой ценой платить за то, что позволило их предкам выжить под натиском страш­ной болезни. Другая форма генетически обусловленной анемии — талассемия, встречающаяся в средиземноморских странах и Юго-Восточной Азии, также возникла и закрепи­лась под прессингом возбудителя малярии.

Гемоглобина крови, замена единственной «буквы» в котором ведет к серповидной анемии, оказался далеко не единственным геном, зависимым от малярии. Видимо, этот ярчайший пример — лишь вершина айсберга. Была описа­на еще дюжина генов, мутации в которых возникли и закре­пились при участии в селекции малярийного плазмодия.

Но и малярия не единственна в своем роде. По крайней мере в двух генах мутации были обусловлены повышением устойчивости к туберкулезу, в частности, мутация в гене рецептора витамина D. Эту же мутацию также связывают с предрасположенностью к остеопорозу. «Представляется вполне вероятным, — пишет Адриан Хилл (Adrian Hill) из Оксфордского университета, — что естественный отбор по признаку устойчивости к туберкулезу был причиной массо­вого распространения гена, ведущего к остепорозу костей» (Gilbert S. С. et al. 1998. Association of malaria parasite popu­lation structure, HLA and immunological antagonism. Science 279:1173-1177).

Затем были получены сведения, что мутация в гене, веду­щая к муковисцидозу, защищает организм от сальмонелле- зов, в частности — от брюшного тифа. Муковисцидоз — это страшное заболевание, поражающее легкие и кишечник, но возникает оно только в том случае, если на обеих хро­мосомах 7 будет поврежден ген CFTR Наличие одного де­фектного гена не ведет к генетическому заболеванию, но предохраняет от кишечных инфекций, вызываемых бак­териями рода Salmonella. Дело в том, что эти бактерии рас­познают на поверхности клеток кишечника белок, кодиру­емый геном CFTR, и используют его для проникновения внутрь клеток. Если половина белков будет повреждена в результате замены «букв» в гене CFTR, микробу станет не к чему прицепиться. Брюшной тиф, свирепствуя в средние века и убивая всех людей с нормальной версией важного для человека белка, способствовал закреплению и распро­странению мутантной версии. Но поскольку два дефектных гена вели к быстрой смерти, частота мутации в популяции людей закрепилась на определенном уровне (Pier. G. В. et al. 1998. Salmonella typhi uses CFTRto enter intestinal epithelial cells. Nature 393: 79-82).

Примерно у каждого пятого человека на Земле водорас­творимый белок группы крови (кодируемый геном А или В) не проникает в слюну и другие тканевые жидкости из-за му­тации в другом гене. Эти люди чаще страдают от одних ин­фекционных заболеваний, таких как менингит, грибковые инфекции и инфекционные воспаления мочевыводящих путей, но зато они более устойчивы к гриппу и другим ре­спираторным вирусам. Куда ни посмотри, причиной гене­тической вариабельности оказываются инфекционные за­болевания (Hill А. V. S. 1996. Genetics of infectious disease re­sistance. Current Opinion in Genetics and Development 6: 348-353).

Страшные эпидемии и моры, косившие наших предков на протяжении сотен тысяч лет, — чума, оспа, корь, тиф, грипп, сифилис, скарлатина и прочие неизлечимые инфек­ции — оставили след не только в нашей истории, но и на­шем геноме. Мутации, которые делали наших предков хоть немного устойчивее к этим инфекциям, закреплялись в ре­зультате естественного отбора. Но за невосприимчивость к инфекционным болезням приходилось платить свою цену — от принесения в жертву части популяции, как в слу­чае с серповидной анемией, до неудобств с переливанием крови.

Несмотря на то что тысячи лет инфекционные болезни были бичом человечества, до недавнего времени значение инфекций недооценивалось. Многие болезни, которые принято было связывать с загрязнением среды, вредной профессией или неправильной диетой, теперь рассма­триваются как результат хронических инфекционных за­болеваний, вызываемых ранее неизвестными бактериями и вирусами. Наиболее ярким примером является история с язвенной болезнью. Многие фармацевтические компа­нии заработали огромные капиталы на разработке и прода­же медикаментов, устраняющих симптомы язвы, тогда как для полного излечения достаточно было правильно подо­брать антибиотики. Оказалось, что язву вызывает микро­организм Helicobacter pylori. Заражение обычно происходит в детском возрасте и именно инфекция ведет к язве, а не переедание, стрессы и жизненные неудачи. Также много свидетельств о том, что заболевания сердца связаны с ин­фицированием хламидиями и вирусом герпеса. Выявлены вирусы, ведущие к артритам, и даже такие заболевания, как хроническая депрессия и шизофрения, связывают с актив­ностью редкого нейротропного вируса болезни Борна, ко­торый обычно вызывает заболевания у лошадей и кошек. Вероятно, не все эти взаимосвязи подтвердятся будущими исследованиями. Вполне возможно, что больные органы привлекают микробов, и инфекция становится вторичным, а не первичным фактором. И все же, известно, что склон­ность к заболеваниям сердца также передается по наслед­ству. Возможно, что связь нужно искать не между генами и сердцем, а между мутацией и устойчивостью к определен­ной инфекции (Ridley М. 1997. Diseases. Phoenix, London).

Если в геноме отпечатались свирепствовавшие эпиде­мии, то по генетическим различиям разных народов мож­но судить о том, какие именно заболевания были бичом для наших предков. Тот факт, что у американских индейцев преимущественно была группа крови О, может свидетель­ствовать о том, что первопоселенцы Америки не сталкива­лись с холерой и другими острыми кишечными заболевани­ями, по крайней мере до появления европейцев. Хотя и в Старом Свете холера была не таким уж распространенным заболеванием, не считая эндемичных очагов в долине реки Ганг. Только в 1830 году эпидемия холеры распространи­лась на всю Европу, Африку и Америку. Наверное, нам сле­дует поискать другое, более убедительное объяснение пре­валирования группы О у коренного населения Америки, тем более что у предков индейцев, как стало известно в ре­зультате изучения древних мумий в Северной Америке, за­хороненных еще до открытия Америки Колумбом, группа крови была А и В. Создается впечатление, что гены А и В были выдавлены из популяции индейцев каким-то другим фактором, характерным только для американского конти­нента. Вполне возможно, что в роли этого поршня высту­пил сифилис — болезнь, родиной которой многие ученые считают Америку (дискуссии продолжаются, но явные при­знаки сифилиса были обнаружены на скелетах индейцев, умерших до 1492 года, тогда как нет ни одного достоверно­го свидетельства о сифилисе в Европе до этого времени).

Люди с группой крови О немного менее чувствительны к сифилису, чем люди с другими группами крови (Cavalli- Sforza L. L., Cavalli-Sforza F. 1995. The great human diasporas. Addison Wesley, Reading, Massachusetts).

Узнав о связи между группой крови и холерой, мы гото­вы принять еще более удивительные зависимости. Пред­ставьте себе, что вы уважаемый профессор. И вот однажды вы попросили своих студентов, юношей и девушек, носить несколько дней тенниски, не пользуясь дезодорантами и духами, а затем принести эти тенниски вам. Наверное, студенты подумали бы, что вы переутомились или шутите над ними. Они бы еще более удивились, если бы вы пред­ложили аудитории понюхать грязную одежду и выбрать ту тенниску, запах у которой в подмышечной области больше всего им понравился. Не пора ли вызывать врача? Но насто­ящие ученые лишены предрассудков и ложной брезгливо­сти. Именно такой эксперимент провели Клаус Ведеркинд (Claus Wederkind) и Сандра Фюри (Sandra Ftiri). Они обна­ружили, что мужчины и женщины больше всего предпочи­тают (или считают менее противным) запах представите­лей противоположного пола, которые генетически наибо­лее далеки от них. Ведеркинд и Фюри обратили внимание на ген МНС, лежащий на хромосоме 6. Белок этого гена уча­ствует в определении иммунной системой организма своих и чужих белков. Ген оказался чрезвычайно изменчивым. В опытах на мышах ученые обнаружили, что самка мыши отдает предпочтение самцам, у которых ген МНС макси­мально отличается от ее собственного гена, о чем она судит по запаху мочи самца. Ведеркинд и Фюри задумались, а не сохранилось ли у людей чутье на альтернативный генотип. Оказалось, что женщинам также больше нравился запах тех мужчин, которые наиболее сильно отличались от них генетически. Только женщины, принимающие противоза­чаточные таблетки, не могли определить, какой запах им нравится, — известно, что контрацептивы ослабляют обо­няние. Ведеркинд и Фюри пришли к выводу: «Нет запаха, одинаково хорошего для всех. Все зависит от того, кто нюхает» (Wederkind С., Ftiri S. 1997. Body odour preferences in men and women: do they aim for specific MHC combinations or simply heterogeneity? Proceedings of the Royal Society of London, Series В 264: 1471-1479).

Данный эксперимент на мышах интерпретировали обычно в том плане, что предпочтение генетически от­даленного партнера закрепилось генетически, поскольку предупреждает имбридинг— близкородственное скрещи­вание, ведущее к проявлению рецессивных генетических заболеваний. Но такие предпочтения можно объяснить также в свете наших знаний о группах крови. Как вы пом­ните, наиболее устойчивые к холере дети появлялись в се­мьях, где у одного из родителей был генотип АА, а у дру­гого — ВВ. Подобная параллельная эволюция характерна и для многих других пар генов, в том числе и для гена МНС, который является ключевой фигурой в развитии устойчи­вости ко многим заболеваниям. В таком случае сочетание в геноме разных вариантов гена, обеспечивающих устойчи­вость к максимально широкому спектру инфекционных за­болеваний, вполне объясняет эволюционно закрепленное стремление друг к другу партнеров с разными генотипами.

Когда мы говорим о геноме, не следует представлять его как картину, в которой отражается только наша история. Геном продолжает изменяться. Различные версии генов до­стигают своего пика и теряют популярность, что происхо­дит часто в результате смены прессинга со стороны одних заболеваний в пользу других. О, это достойное сожаления стремление человека к стабильности и вера в уравновешен­ность всего, что нас окружает! Но геном невозможно оста­новить в его развитии. Когда-то экологи также верили в по­стоянство климата и стабильность биосферы: дуб — дерево Англии, пихта — дерево Норвегии. История показала, что все меняется, и значительно быстрее, чем мы того ожида­ем. Оказалось, что экология, как и генетика, не находятся в статичном состоянии. Напротив, постоянные изменения являются характерной их чертой.

Первым, кто осознал в полной мере естественное непо­стоянство генома человека, был Халдане (J. В. S. Haldane), который пытался разгадать причину варьирования генов в популяции. Еще в 1949 году он предположил, что стабиль­ная изменчивость генов человека может быть результатом селективного давления со стороны паразитов. Теорию раз­вил индийский коллега Халдана — Суреш Джаякар (Suresh Jayakar). В 1970 году он доказал, что гены в популяции лю­дей находятся в постоянном циркулярном развитии, когда доминирующие болезни ведут к селекции генов, ослабляю­щих влияние данной болезни, но открывающих двери дру­гим заболеваниям. И так цикл за циклом до бесконечности. В 1980 году австралиец Роберт Мэй (Robert May) показал, что даже в простой искусственной системе «хозяин-па­разит» не наступает равновесия. Численности паразита и организма-хозяина постоянно волнообразно изменяются. Мэй стал одним из родоначальников теории хаоса. И на­конец, англичанин Уильям Хамильтон (William Hamilton) описал генетическую эволюцию с помощью стройной мате­матической формулы, в основе которой лежит постоянное соревнование между паразитами и их хозяевами, что ведет, по словам Хамильтона, к «вечному движению множества ге­нов» (Hamilton W. D. 1990. Memes of Haldane and Jayakar in a theory of sex. Journal of Genetics 69: 17-32).

В 70-х годах прошлого века, так же, как это случилось в физике на полстолетия раньше, мир определенности, ста­бильности и детерминизма в биологии рухнул, уступив ме­сто новым теориям динамики, развития и неопределенно­сти. Геном, который удалось вскрыть и прочитать нашему поколению, — это всего лишь снимок вечно изменяющегося документа, у которого никогда не будет последнего издания.

Хромосома 10 Стрессы 

В геноме, как в летописи, записана история опустоша­ющих эпидемий, сквозь которые пришлось пройти нашим предкам. Смертельная битва с малярией, дизентерией и прочими напастями запечатлелась в мозаике сложных ком­бинаций различных вариантов генов. Успех противостоя­ния человека инфекции запрограммирован как в его гено­ме, так и в геноме паразита. Когда малярийный плазмодий попадает в кровь человека, организм отправляет на схватку свою команду генов, то же делает и плазмодий. Если его на­падающие лучше наших защитников, микроб побеждает. Никаких замен в ходе матча не предусмотрено.

Но в наши дни все не так страшно, не правда ли? Гене­тический барьер — это последний рубеж обороны организ­ма. Противомоскитные сетки, осушение болот, лекарства и инсектициды спасают людей от заражения малярией. Разнообразное питание, хороший сон, уверенность в за­втрашнем дне укрепляют иммунную систему организма и гарантируют бесславный конец микробам еще до того, как они вызовут болезнь. В предыдущих главах я немного увлек­ся описанием эгоизма и самодостаточности генов. Но при всем эгоизме генов их успех напрямую зависит от успеха ор­ганизма, т.е. от успешного взаимодействия всех генов. Пора нам от индивидуальных генов вновь вернуться к целому ор­ганизму. Пришло время познакомиться с наиболее социаль­ными генами, чья работа состоит в интеграции множества отдельных функций организма. Именно эти гены лежат в основе нашего дуалистического представления о себе как о единстве сознания и тела. Мозг, тело и геном сплелись друг с другом в хороводе. Мозг точно так же контролируется те­лом и геномом, как и они находятся под контролем мозга. Именно поэтому идеи генетического детерминизма оказа­лись ложными. Включение генов в работу и их выключение зависит не только от их собственных эгоистичных устремле­ний, но и от команд, поступающих от организма и от мозга.

Холестерин — слово, наводящее ужас на современного обывателя. Это причина сердечно-сосудистых заболева­ний. Вы получаете его вместе с жирной пищей и умирае­те. Нет большего заблуждения, чем холестерин в роли яда. Холестерин необходим организму. Он является централь­ным ингредиентом системы нейрогуморальных процессов, обеспечивающих единство организма. Холестерин— это небольшое химическое соединение, растворимое в жирах, но не в воде. Холестерин синтезируется главным образом из углеводов, и он необходим организму, поскольку являет­ся предшественником по крайней мере пяти важных гор­монов, отличающихся по своему действию: прогестерона, альдостерона, кортизола, тестостерона и эстрадиола. Все они объединяются в одну группу гормонов — стероидов. Между этими гормонами и генами организовано удивитель­ное по своей сложности и важности сотрудничество.

Стероиды синтезировались и использовались в живых организмах еще до того, как произошел их раздел на живот­ные, растения и грибы. Стероид — гормон, управляющий линькой насекомых. Стероидом является жизненно необ­ходимый нам с вами витамин D. С помощью одних синте­тических (или анаболических) стероидов можно снять воспалительные процессы, а другие стероиды заставляют расти мышцы атлетов. Стероид, выделенный из растений, настолько похож на человеческий гормон, что может ис­пользоваться в качестве контрацептива. Есть стероиды, яв­ляющиеся побочными продуктами на химических заводах и загрязняющие сточные воды. Они становятся причиной половой недоразвитости у самцов рыб и негативно влияют на сперматогенез у людей.

На хромосоме 10 находится ген под названием CYP]T Его продукт катализирует реакции превращения холестерина в кортизол, тестостерон и эстрадиол. Без данного белка все эти ветви биосинтеза блокируются, и холестерин превра­щается только в два других гормона: прогестерон и корти- костерон. У людей с мутациями в обеих копиях этого гена не синтезируются половые гормоны, в результате чего не происходит половое созревание. Юноши с таким генетиче­ским дефектом выглядят как девушки.

Оставим пока половые гормоны и рассмотрим тре­тий важный гормон, для синтеза которого необходим ген CYPn кортизол. Кортизол используется абсолютно во всех тканях организма, обеспечивая единство тела и созна­ния и оказывая влияние как на внутренние органы, так и на структуру мозга. Кортизол влияет на иммунную систе­му, обостряет слух, обоняние и зрение и управляет множе­ством других функций организма. Если в крови человека повышается содержание кортизола, то о таком человеке го­ворят, что он в состоянии стресса. Кортизол и стресс — это синонимы.

Стресс порождается внешними факторами: несданным экзаменом, утратой близких, страхом, внушаемым сред­ствами массовой информации, или изнурительным трудом. Краткосрочные стрессы немедленно повышают в крови со­держание адреналина и норадреналина — гормонов, кото­рые заставляют сердце биться чаще и порождают ощущение холода в конечностях. Эти гормоны подготавливают орга­низм к незамедлительной схватке или бегству. Длительные стрессы запускают другую биохимическую реакцию, кото­рая более медленно, но надолго повышает в крови содержа­ние кортизола. Наиболее непонятный эффект кортизола состоит в том, что он подавляет иммунную систему. Давно замечено, что люди, готовящиеся к важному экзамену или испытывающие длительный страх по другим причинам, легче подхватывают простудные заболевания или другие инфекции. От кортизола больше всего страдают лимфоци­ты — белые клетки крови, защищающие нас от микробов.

Работа кортизола состоит в том, что он запускает считы­вание информации с определенных генов. Повлиять он мо­жет лишь на те клетки, на поверхности которых есть спе­циальные рецепторы, чувствительные к кортизолу. Число рецепторов на поверхности клетки, в свою очередь, может зависеть от других факторов. Гены, которые «включает» кортизон, используются главным образом для «включе­ния» других генов внутри клетки, а те запускают следующие гены. Поэтому, чтобы понять влияние и побочные эффек­ты кортизола, нужно проследить работу и взаимодействие сотен генов и их продуктов. Но и кортизол синтезировался в коре надпочечников только потому, что были включены гены, необходимые для его синтеза из холестерина, в том числе и ген CYP1T Одним щелчком запускается сложный лавиноподобный процесс. Только перечисление всех про­дуктов реакций, контролируемых кортизолом, и генов, от которых зависит его синтез, доведет любого до исступле­ния. Достаточно сказать, что для синтеза кортизола и вы­работки правильной реакции на него в организме необхо­дима согласованная работа сотен генов, многие из которых «включают» друг друга по цепочке. Нам следует запомнить, что роль многих генов организма состоит в том, чтобы ре­гулировать работу других генов.

Я обещал не нагружать вас длинными цепочками взаимо­отношений генов, но лишь в качестве примера рассмотрим, как кортизол действует на лимфоциты крови. Кортизол включает в этих клетках экспрессию гена TCF, который тоже лежит на хромосоме 10. В результате по прописи гена TCF синтезируется его собственный белок, подавляющий экспрессию другого гена, ответственного за синтез интер- лейкина-2. Интерлейкин-2 — это белок, активизирующий лейкоцит для поиска микробов. Таким образом, по цепочке взаимосвязанных реакций кортизол делает нас менее защи­щенными в отношении инфекций.

Я хочу поставить перед вами вопрос: кто управляет всеми этими процессами? Кто делает первый щелчок? Кто реша­ет, что настало время запустить в кровь немного кортизо- ла? Вы можете предположить, что в основе всех процессов в организме лежат гены, в том числе в основе дифферен­циации клеток на ткани за счет включения одних генов и выключения других. Но в этом рассуждении есть одно ло­гическое противоречие: не гены создают стресс. Смерть любимого человека или несданный экзамен не могут непо­средственно повлиять на гены. Эта информация поступает к нам через мозг.

Следовательно, управляет всем мозг. Гипоталамус дает команду гипофизу на синтез одного гормона, который дает команду надпочечникам на синтез кортизола. Гипоталамус, находящийся в середине мозга, получает команды от коры головного мозга, воспринимающей и анализирующей ин­формацию из окружающего мира.

Но это не может быть ответом на вопрос, поскольку мозг является частью тела. Гипоталамус: стимулирует гипофиз, а гипофиз — надпочечники не из-за того, что мозг т ак решил. С точки зрения мозга нет никакого смысла из-за прибли­жающегося важного экзамена делать вас чувствительнее к инфекциям. Такая закономерность сложилась в ходе эво­люции и естественного отбора (о естественных причинах такой взаимосвязи я расскажу ниже в этой главе). В любом случае повышение содержания кортизола в крови проис­ходит вне контроля нашего сознания. Точнее будет сказать, что это приближающийся экзамен запустил реакцию, а не мозг. И если причиной всему экзамен, то винить нужно общественные отношения. Но общественные отношения, это отношения между людьми, что опять возвращает нас к бренному телу. Кроме того, люди по-разному реагируют на стрессы. Если одних пугает экзамен, то другие не придают данному событию особого значения. В чем же состоят отли­чия между такими людьми? Где-то в цепи реакций синтеза, управления и чувствительности к кортизолуу людей, склон­ных к стрессам, находятся гены, немного отличающиеся от генов тех, кто ко всему относится философски. Но как по­явилась и почему закрепилась данная генетическая измен­чивость?

Мы сделали круг от генов к телу, от тела к мозгу, от мозга к обществу, а от общества — обратно к генам, чтобы понять, что у этой цепи нет начала и конца. Человеку труднее всего постичь самоорганизующиеся и самозависимые системы, над которыми нет «начальника». Примером такой системы может быть экономика. То, что экономика работает лучше, если ею кто-то управляет, — полная иллюзия. Как только кто- то начинает решать, где, кому, когда и сколько производить, происходит крах экономики. Так было уже много раз и не только в бывшем Советском Союзе. Хоть в Римской импе­рии, хоть в Европейском Союзе, попытки чиновников наи­лучшим образом организовать экономическую жизнь госу­дарства приводили к разрушению того, что складывалось в результате хаотического спроса и предложения. Экономика процветает, только когда она децентрализована.

То же самое и живой организм. Нельзя представить че­ловека как тело, управляемое мозгом с помощью гормонов. Неверным будет представление, что человек — это тело, включающее и выключающее гены гормонов, и так же лож­но представление, будто гены управляют телом и мозгом. Это замкнутый, децентрализованный и взаимозависимый процесс.

Дискуссии психологов старой школы обычно сводились к спорам вокруг ложной идеи единоначалия. Аргументы «за» и «против» в отношении «генетического детерминиз­ма» заключались в том, что одни ставили организм над ге­номом, а другие — наоборот. Но даже если предположить, что организм использует свой геном, включая и выключая гены по мере надобности, мотивацией такой регуляции, как мы видели это ранее, зачастую выступают сигналы от мозга, а точнее, от сознания и умственной оценки явных или мнимых событий в окружающем мире. Уровень кор­тизола может повыситься даже оттого, что вы просто по­думаете о каком-то неприятном событии, которое было в вашей жизни или только может произойти. Теперь уже споры перешли на новый уровень: одни психологи счита­ли такие расстройства психики, как синдром хронической усталости, следствием внешних стрессов; другие рассма­тривали эти расстройства как следствия органических по­вреждений мозга. Вновь вопрос первоисточника выходил на первый план, мешая увидеть в человеке и окружающей среде взаимозависимую систему. Если мозг в ответ на внеш­ние стрессы повышает в крови уровень кортизола, что, в свою очередь, ведет к снижению иммунитета, то в организ­ме могут проснуться спящие вирусные инфекции, которые и приведут к органическим повреждениям мозга, в резуль­тате чего человек станет острее реагировать на стрессы.

Постепенное осознание взаимосвязей между окружа­ющим миром, мозгом, организмом и геномом привело к рождению новой науки — психонейроиммунологии, рост­ки которой с трудом пробиваются сквозь консерватизм врачей и мракобесие знахарей, слишком уж вольно исполь­зующих новые научные концепции для объяснения своего «Божьего дара». Но факты влияния стрессов на организм продолжали накапливаться в многочисленных публикаци­ях. Хронически несчастные матери-одиночки чаще болеют вирусными респираторными заболеваниями, хотя те же вирусы выделяются и у их счастливых и здоровых соседей. Пессимистично настроенные люди чаще страдают от гер- песного поражения генитальных органов по сравнению с оптимистами. Новобранцы военной академии Уэст-Пойнт (West-Point Military Academy) чаще заболевают мононукле- озом, а болезнь особенно остро протекает у тех курсантов, которые в большей степени были подавлены сменой образа жизни. У людей, которые ухаживают за тяжелобольными, например за родственниками с синдромом Альцгеймера, в крови уменьшается содержание Т-лимфоцитов, необходи­мых для противодействия инфекциям. У людей, проживав­ших вблизи атомной станции на Три-Майл Айленд (Three Mile Island) через три года после аварии вырос процент смертности от рака. Но это было не следствием облучения (которого удалось избежать), а результатом стресса от ожи­дания облучения, в результате чего в крови хронически повысился уровень кортизола, а способность организма распознавать и уничтожать раковые клетки заметно сни­зилась. Люди, похоронившие супруга или супругу, в тече­ние нескольких недель становятся более восприимчивыми к инфекциям. К вирусным инфекциям становятся также чувствительными дети в течение нескольких недель после развода их родителей. Частота простудных заболеваний на­прямую зависит от количества стрессов, которые человек перенес не только в последнее время, но и на протяжении всей жизни. Не думайте, что все эти данные — результат подтасовок социологов для написания собственных диссер­таций. Убедительные свидетельства в поддержку теории взаимосвязи стрессов и иммунной системы были получены экспериментально на крысах (Martin Р. 1997. The sickening mind: brain, immunity and disease. Harper Collins, London).

В том, что мы с трудом принимаем тот факт, что мозг и тело взаимно влияют друг на друга, не находясь в под­чинении один другому, часто винят старого бедного Рене Декарта (Rene Descartes) и его философию дуализма, кото­рая господствовала на протяжении столетий над умами за­падных мыслителей. Но вряд ли его можно винить за наши ошибки. В конце концов, ошибка состоит не столько в идее дуализма — попытке отделить мысль от тела, сколько в об­щей тенденции человеческого мышления, направленного на поиск первопричины. Мы инстинктивно принимаем, что биохимические процессы внутри нас — это причина, а наше настроение и поведение — следствие. А поскольку ме­таболизмом управляют гены, то первопричиной автомати­чески становятся они. Последние открытия в генетике вро­де бы подтверждают тот факт, что гены управляют нашим поведением. Готовность ученых принять генетический де­терминизм стала не столько результатом успехов сторон­ников этой теории, сколько результатом ярких неудач их шумных и крикливых оппонентов. Неумело аргументируя свои доводы, отказываясь признавать очевидные факты влияния генетических мутаций на поведение человека и опираясь на устаревшие концепции классических психоло­гов, они только укрепляют позиции тех, кому милы идеи фатализма и генетической предопределенности. Вывод о том, что раз гены вовлечены во все сферы нашей жизни, то именно они стоят на вершине пирамиды, напрашивается сам собой. Но сторонники детерминизма и подчиненно­сти поведения генетике забывают о том, что гены, чтобы они начали работать, кто-то должен «включить». Не мень­ше, чем мы зависим от того, какие гены нам достались по наследству, так же и наши гены зависят от нас. Если наша жизнь — это взлеты и падения, или если нам досталась нерв­ная работа, или если нашу душу наполняет страх, то в ответ на эти стрессы организм включает и заставляет работать определенные гены, используя кортизол как кнут. И напро­тив, чтобы активизировать «центр счастья» в вашем мозгу, достаточно просто улыбнуться. Улыбка, даже без причин для радости, запускает каскад других реакций в организ­ме, которые снимают ощущение стресса. Получается, что, даже контролируя мимику, мы можем управлять генами в не меньшей степени, чем они управляют нами.

Интересные данные о том, как поведение может управ­лять генами, были получены в опытах над обезьянами. К счастью эволюционистов, природа — чрезвычайно бе­режливый мастер, и те механизмы борьбы со стрессами, которые она изобрела когда-то, остаются неизменными миллионы лет. Вспомните также, что наш геном на 98% со­впадает с геномом шимпанзе и на 94% — с геномом бабуи­нов. Поэтому мы можем быть уверены, что те же гормоны, которые работают у нас с вами, точно так же работают у обезьян и включают в работу те же самые гены. Итак, уче­ные занялись изучением содержания кортизола в крови ба­буинов. Наблюдения велись над стаей обезьян в Восточной Африке. Когда молодой самец присоединяется к стае обе­зьян (в определенном возрасте самцы бабуинов уходят из своих стай и ищут себе новую семью), он ведет себя край­не агрессивно по отношению к другим самцам, завоевывая для себя определенную иерархическую нишу в обезьяньем обществе. В результате содержание кортизола в крови по­степенно нарастает как у него, так и у его соперников. По мере повышения концентрации кортизола и тестостерона в крови число лимфоцитов снижается. Иммунная система бабуина первой оказалось под ударом его агрессивного по­ведения. В это же время в сосудах появляется и начинает накапливаться холестерин, связанный с высокомолекуляр­ными липопротеинами — типичная картина, предшеству­ющая острой коронарной недостаточности. Из-за своего характера, а точнее сказать, из-за выбранного поведения по отношению к другим членам стаи, бабуин подвергает себя повышенной опасности заразиться инфекционной болезнью или умереть от сердечного приступа (Becker J. В. et al. 1992. Behavioral endocrinology. MIT Press, Cambridge, Massachusetts).

Среди обезьян в зоопарках наиболее склонны к сердечно­сосудистым заболеваниям те обезьяны, которые находятся внизу иерархической лестницы. Попираемые своими более удачливыми соплеменниками, они испытывают постоян­ный стресс. В их крови много кортизола, в мозгу недостает гормона счастья серотонина, и иммунная система угнетена, а в коронарных артериях накапливаются нерастворимые холестериновые бляшки. Хотя чем вызывается отложение холестерина на стенках сосудов, до сих пор не ясно. Сейчас многие ученые полагают, что причиной появления бляшек на стенках сосудов является хроническое инфицирование сосудов хламидиями и вирусом герпеса. Инфекционная природа этих процессов была показана на обезьянах. Таким образом, влияние стрессов на сердечно-сосудистые заболе­вания может быть опосредовано ослаблением иммунитета.

Организм человека ничем не отличается от организма обезьян. Примерно в то же время, когда была установлена связь между склонностью к сердечно-сосудистым заболе­ваниям у обезьян и их местом в иерархии племени, были опубликованы весьма интересные медицинские данные о здоровье людей. Изучались медицинские карточки 17 ООО госслужащих правительственных учреждений Уайт-хол- ла (Whitehall— деловой центр Лондона— примеч. ред.). Оказалось, что чем более низкую ячейку в табели о рангах занимает чиновник, тем чаще он страдает сердечно-сосу- дистыми заболеваниями. Социальный статус чиновника гораздо в большей степени влиял на вероятность развития проблем с сердцем и сосудами, чем вес, курение и артери­альное давление. Риск заболевания в определенном возрас­те был выше в четыре раза у низкооплачиваемого курьера или рядового клерка по сравнению с завотделом или на­чальником департамента, даже если этот секретарь был тучным и курящим гипертоником. Если покопаться в ар­хивах, то точно такие же данные были опубликованы еще в 1960-х годах по результатам медицинского обследования миллионов служащих телефонной компании Bell (Marmot et al. 1991. Health inequalities among British civil servants: the Whitehall II study. Lancet 337: 1387-1393).

В последние годы появились новые убедительные под­тверждения того, что коронарная недостаточность и арте­риосклероз часто связаны с хроническим инфицировани­ем сосудов бактерией Chlamydia pneumoniae. Этот паразит вызывает 10% воспалений легких и острых бронхитов. Теперь стало ясно, что скрытый хронический хламидиоз не менее опасен (Lee Ann Campbell, Cho-chou Kuo. 2006. Is there a link between Chlamydia and heart disease? In Logan N. A. et al. (eds)Procaryotic diversity: mechanisms and sig­nificance. 5GM symposium 66. Cambridge University Press, Cambridge).

Задумайтесь на минутку о приведенных фактах. В них опровергается все, что вы знали до сих пор о сердечно-сосу­дистых заболеваниях. Холестерин с роли главного убийцы был низведен до массовки (высокое содержание холестери­на в крови повышает фактор риска, но лишь для тех, у кого есть врожденная предрасположенность к сердечно-сосуди­стым заболеваниям, при этом влияние диеты на содержание холестерина в крови весьма ограничено). Жирная пища, курение, высокое кровяное давление, на что обязательно вам укажут медработники, — все это, конечно, важно, но влияние этих факторов вторично; основная причина — пси­хологическая и материальная неудовлетворенность своим местом в обществе. Именно неудовлетворенность подчи­ненного в большей мере ведет к преждевременной смерти, чем тяжелая, нервная и полная других стрессов работа на­чальника. Невероятно, но болезни сердца зависят от зар­платы. Куда катится мир?

Между опытами над обезьянами и наблюдениями над людьми проявился неожиданный параллелизм. Чем ниже на иерархической лестнице находится обезьяна, тем в боль­шей степени ее здоровье отдано на волю судьбы. Так же и в обществе людей — уровень кортизола в крови зависит не от того, насколько тяжело вы работаете, а от того, как вы оцениваете себя по отношению к другим людям. Эту зави­симость можно проверить экспериментально. Если двум группам людей дать одно и то же задание, но одной группе позволить работать самостоятельно, а другую постоянно контролировать на каждом шаге, то содержание гормонов стресса, частота биения сердца и кровяное давление у вто­рой группы в среднем будут заметно выше, чем у первой.

Роль стрессов в развитии сердечно-сосудистых заболева­ний еще раз подтвердилась совсем недавно, когда в Англии прошла волна приватизации муниципальных служб. Госслу­жащие в Англии привыкли, что их рабочим местам ничто не угрожает. Когда еще только ходили слухи о приватиза­ции, в опросных листах социологических служб на вопрос «Боитесь ли вы потерять работу?» большинство госслужа­щих отвечали, что не рассматривают эту угрозу всерьез. Они были убеждены в том, что в крайнем случае дело за­кончится переводом из одного департамента в другой. Но к 1995 году каждый третий служащий уже знал, что значит остаться без работы. Уверенности в завтрашнем дне уже не чувствовал никто. Не удивительно, что такие условия привели к стрессам, а за стрессами последовали сердечно­сосудистые заболевания. Рост числа инфарктов среди гос­служащих невозможно было объяснить ни сменой диеты, ни курением, ни злоупотреблением алкоголем — ничем дру­гим, кроме хронического стресса.

Версия о том, что заболевания сердца являются след­ствием утраты контроля над ситуацией, объясняет спора- )а,ический характер возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Становится понятным, почему большие на­чальники, изнурявшие себя всю жизнь ненормированной работой, сваливаются с инфарктом вскоре после того, как выходят на пенсию, когда, казалось бы, жизнь стала простой и спокойной. От руководящей работы бывший начальник переходит к второстепенным домашним заботам — выгули­вание собаки, мытье посуды в доме, где хозяйством и им са­мим теперь управляет супруга. Этим же объясняется явле­ние «отложенного заболевания», когда сердечный приступ случается не во время праздничного торжества или важно­го экзамена, требующего от человека самоконтроля и вни­мания, а когда уже все прошло и контроль утрачен. Также становится понятным, почему безработица и очереди за социальным пособием — это путь на больничную койку. Ни один вожак обезьяньей стаи не преуспел так в контроле за субординацией своих подчиненных, как преуспели соци­альные работники в демонстрации своего превосходства над теми, кто обращается к ним за помощью. Этот же эф­фект потери контроля объясняет феномен, что в современ­ных зданиях, где окна можно только приоткрыть или они не открываются совсем, люди часто чувствуют себя хуже и подавленнее, чем в старых зданиях, где человек может от­крыть окно так, как ему заблагорассудится.

После приведенных фактов я хочу еще раз повторить свою мысль о том, что насколько наш образ жизни зависит от врожденных биологических особенностей организма, настолько и организм зависит от наших осознанных реше­ний и места в обществе.

Другие стероидные гормоны ведут себя так же, как кор- тизол. Уровень тестостерона коррелирует с агрессивно­стью. Но что от чего зависит: агрессивность от уровня те­стостерона или наоборот? Наше материалистическое со­знание подсказывает, что тестостерон должен управлять агрессией. Но, как обнаружилось в опытах с бабуинами, за­висимость противоположная. Агрессивное поведение пред­шествует повышению содержания тестостерона в крови.

Мысль управляет телом, а тело управляет геномом (Sapolsky R. М. 1997. The trouble with testosterone and other essays on the biology of the human predicament. Touchstone Press, New York).

Тестостерон так же подавляет иммунную систему, как и кортизол. Это объясняет, почему у многих видов самцы боль­ше подвержены заболеваниям и умирают раньше, чем сам­ки. Угнетение иммунитета тестостероном делает организм более чувствительным не только к микроорганизмам, но и к крупным паразитам. Наблюдения проводились над ово­дами— паразитическими мухами, откладывающими яйца под кожу оленям и крупному рогатому скоту. Личинки мух затем развиваются под кожей, образуя свищи на теле живот­ных, пока не закончится их цикл развития и они снова не превратятся в мух. Северные олени в Норвегии особенно сильно страдают от этих паразитов, но, как показали иссле­дования, оводы поражают самцов значительно чаще, чем самок. В среднем в двухлетнем возрасте на самцах выявля­ется втрое больше свищей с личинками оводов, чем на сам­ках, тогда как кастрированные олени поражаются не чаще самок. Сходные распределения частот поражений были вы­явлены для самых разных паразитов, включая одноклеточ­ного возбудителя болезни Шагаса. По некоторым данным в хронической форме этой болезнью страдал Чарльз Дарвин. Заразиться этой болезнью Дарвин мог во время своего путе­шествия по Чили, по местам, где обитают клещи — перенос­чики этой протозойной инфекции. Симптомы, от которых потом долго лечился Дарвин в Европе, очень напоминают картину хронической формы этого заболевания. Если бы Дарвин был женщиной, ему бы не пришлось так страдать (Folstad I., Karter A. J. 1992. Parasites, bright males and the im- munocompetence handicap. American Naturalist 139: 603-622).

Мы неспроста вспомнили Дарвина, ведь это его тео­рия проливает свет на назначение стероидных гормонов. Биологический смысл явления угнетения иммунной си­стемы тестостероном объясняется теорией полового от­бора— разновидностью естественного отбора. В своей второй книге об эволюции, «Происхождение человека», Дарвин пишет, что точно так же, как селекционер выводит разновидности голубей, тщательно отбирая пары для скре­щивания, самки продвигают эволюцию вида, выбирая пар­тнера по спариванию. На протяжении многих поколений, отдавая предпочтение самцам с определенными характе­ристиками, самки изменяют формы тела, размеры, цвет и брачную песню самцов своего вида. Именно так Дарвин объясняет появление яркого длинного хвоста у павлина, о чем мы уже говорили с вами в главе, посвященной половым хромосомам X и Y. Через 100 лет, в 7 0-х и 80-х годах про­шлого века, в серии экспериментальных и теоретических работ удалось подтвердить версию Дарвина о том, что по­явление ярких хвостов и оперения, оленьих рогов, а также соловьиные трели и размеры самцов — результат активного или пассивного выбора самок.

Но почему? Какое преимущество для самки дает длин­ный хвост самца или его зычный голос? Две основные те­ории обсуждаются в дискуссиях. Во-первых, предполагает­ся, что следование самок общим тенденциям вида в выборе самцов способствует продолжению рода. Если самка выбе­рет в партнеры «непривлекательного» самца, то ее сыновья также будут непривлекательными для других самок, следо­вательно, у них родится меньше детей, чем могло бы быть. Другая гипотеза, на которой я предлагаю остановиться в этой главе, состоит в том, что яркие внешние признаки сам­ца могут свидетельствовать о высоком качестве его генов. В частности, это может говорить о высокой устойчивости организма самца к инфекциям и паразитам, превалирую­щим в районе обитания вида. Самец как бы говорит всем, кто способен его услышать: «посмотрите какой я сильный, я способен отрастить длинный хвост или громко петь, по­тому что я нечувствителен к малярии или к глистам». И тот факт, что тестостерон подавляет иммунитет и делает самца более чувствительным ко всем болезням, как раз и делает заявление самца правдивым. Не будь он таким здоровым, он давно бы уже умер от инфекций. Недаром все вторич­ные половые признаки, включая ветвистые рога, длинные хвосты, яркое оперение и громкую брачную песню, напря­мую связаны с уровнем тестостерона в крови. Если самцу удалось так накачать себя тестостероном, что он выглядит ярче и привлекательнее других, и при этом еще не умер ни от какой инфекции, то он действительно обладает удиви­тельно полезным генотипом, заслуживающим передачи следующим поколениям. Получается так, что иммунная система как бы маскирует все преимущества и недостатки генома. Тестостерон снимает это препятствие и позволя­ет самке заглянуть прямо в геном (Zuk М. 1992. The role of parasites in sexual selection: current evidence and future direc­tions. Advances in the Study ofBehaviour 2V. 39-68).

Такая версия полового отбора называется «теорией им- мунокомпетентной уязвимости». В соответствии с этой те­орией эффект угнетения тестостероном иммунной систе­мы — не случайность, а закономерность. Самец не может стать привлекательным для самок, не заплатив за это повы­шенной уязвимостью своей иммунной системы. Казалось бы, что самец, способный «отрастить хвост» без ущерба для своего иммунитета, смог бы оставить больше потомства и победить в эволюционном соревновании других самцов. Но это не так. Слабый самец «с большими рогами» передаст следующим поколениям «слабые» гены, которые приведут его род к вымиранию.

И все же что-то есть непонятное и необъяснимое в этой теории и в ее неотвратимости. Почему тело должно быть устроено так, что стероидные гормоны обязательно пода­вляют иммунитет? Это значит, что как только вам в жизни перестает улыбаться удача, ваш собственный организм спе­шит поставить подножку и ударить в спину, ослабляя имму­нитет и делая вас восприимчивее к инфекциям, онкологии и сердечно-сосудистым заболеваниям. И как только самец жи­вотного вступит в бой с конкурентом за самку или постарает­ся впечатлить ее своим внешним видом, так и тут тестосте­рон уже подтачивает его силы и сокращает жизнь. Почему?

Многие ученые задумывались над этой загадкой, но одно­значного ответа до сих пор нет. Поль Мартин (Paul Martin) в своей книге по психонейроиммунологии The sickening mind (Больное воображение) обсуждает два возможных объяс­нения этого феномена, но сам же опровергает оба предпо­ложения. Первая гипотеза состоит в том, что связь между стрессом, стероидными гормонами и иммунитетом ложная. Угнетение иммунитета происходит совсем по другим кос­венным причинам. Мартин отмечает, что это объяснение феномена, отмеченного с высоким постоянством у многих организмов, крайне неудовлетворительно. В сложной вза­имосвязанной системе, каковой является живой организм, очень редко встречаются «случайные» явления. Если бы угнетение организма было просто досадной случайностью, этот вредный побочный эффект уже давно был бы устра­нен в ходе эволюции.

Другое объяснение состоит в том, что угнетение имму­нитета происходит не из-за гормонов, а потому, что орга­низм не справляется со стрессом. Существует гипотеза, что в жизни наших предков не было таких сильных и постоян­ных стрессов, как в наши дни, и организм просто не готов к ним. Но ведь бабуины и павлины живут в той же среде оби­тания, что и их предки. Тем не менее у них, как, впрочем, и у всех других организмов, увеличение стероидов в крови закономерно ведет к ослаблению иммунитета.

В своих выводах Мартин приходит к заключению, что проблема взаимосвязи стресса и иммунитета чрезвычайно сложна и еще требует глубокого изучения. Я тоже не смо­гу дать вам ответ на этот вопрос. Возможно, верна гипоте­за Майкла Дэвиса (Michael Davies), состоящая в том, что депрессия нужна была для сбережения энергии в условиях недостатка пищи — один из наиболее обычных стрессовых факторов для всех организмов. Возможно также, что имму- нодепрессивный эффект кортизола вызван тем, что по хи­мическому составу он очень близок к тестостерону. А пагуб­ное влияние тестостерона на организм самцов может быть результатом проделок «женских» генов, которые помогают самкам подобрать лучшего партнера. Другими словами, дан­ный феномен мог появиться в результате полового антаго­низма, о котором мы говорили в главе 7, когда рассматри­вали хромосомы X и Y. Пока ученые в растерянности, вы можете сами выбрать то объяснение, которое вам больше нравится.

Хромосома 11 Индивидуальность 

Мы легко можем отличать расы людей по многим призна­кам: цвету кожи, разрезу глаз, форме волос, — и в то же время каждый человек индивидуален и неповторим. Каким-то уди­вительным образом общность и индивидуальность людей сплелись вместе в одном геноме. Мы все подвержены стрес­сам, и под влиянием стрессов у нас всех повышается содер­жание кортизола в крови, который совершенно одинаково угнетает иммунную систему. Совершенно одинаково в клет­ках наших организмов включаются и выключаются гены в ответ на внешние стимулы. Но при этом все мы разные. Одни флегматики — другие непоседы. Одни пугливы — дру­гим нужен риск. Одни инициативны — другие застенчивы. Одни молчаливы — другие говорливы. Мы называем эти осо­бенности индивидуальными отличиями. Этот термин под­разумевает нечто большее, чем просто черты характера, — это врожденные индивидуальные элементы характера.

Чтобы разобраться в генах индивидуальности, оставим гормоны и перейдем к химическим соединениям головно­го мозга, хотя различия между этими соединениями и гор­монами весьма относительны. На коротком плече хромо­сомы 11 находится ген D4DR, который кодирует рецептор дофамина— особого белка, синтезируемого в некоторых отделах головного мозга. Этот белок встраивается в мем­брану нервной клетки в том месте, где она соприкасается с другой нервной клеткой (синапс). Назначение белка со­стоит в том, чтобы уловить маленькую молекулу дофамина,

которую одна нервная клетка посылает другой. Дофамин — это нейромедиатор. Нейромедиаторы выделяются в синап­сах возбужденной нервной клеткой, чтобы передать воз­буждение смежной нервной клетке. Как только молекулы нейромедиатора присоединятся к соответствующим ре­цепторам, клетка генерирует электрический импульс, ко­торый проходит по клеточной мембране к следующему си­напсу, где под действием импульса начинается впрыскива­ние нейромедиаторов в межсинаптическое пространство. Так работает наш мозг: электрический сигнал генерирует химический сигнал, который трансформируется в новый электрический сигнал. Благодаря тому что в организме используется около полусотни разных химических медиа­торов, нацеленных на разные рецепторы, нервная клетка может работать в многоканальном режиме, обеспечивая информационную связь между разными процессами. Хотя аналогия между мозгом и компьютером весьма поверхност­на, принципы передачи информации вполне сопоставимы. Каждая нервная клетка снабжена сверхчувствительными химическими переключателями, с помощью которых про­исходит перераспределение электрических сигналов.

Активная экспрессия в нервной клетке гена D4DR свиде­тельствует о том, что этот нейрон принадлежит к одному из дофамин-зависимых каналов головного мозга. Эти кана­лы участвуют во многих процессах, в частности контроли­руют ток крови по головному мозгу. Недостаток дофами­на делает людей заторможенными и безынициативными. В острой форме недостаток дофамина вызывает болезнь Паркинсона. Мышь с поврежденным геном дофамина уми­рает от голода в полной неподвижности. Но если ей в мозг ввести шприцом химический аналог дофамина, на какое-то время к ней возвратится жизненная активность. Избыток дофамина в мозгу, наоборот, делает мышь крайне любозна­тельной и безрассудной. Многие наркотические вещества оказывают стимулирующий эффект на синтез дофамина, а стабильно высокое содержание дофамина в мозгу ведет к

шизофрении и галлюцинациям. В опытах на мышах было показано, что кокаин сильно повышает содержание дофа­мина в области мозга, называемой центром удовольствия (nucleus acumbens). У мышей наступала такая сильная за­висимость от кокаина, что они отказывались от еды ради очередной дозы. Точно так же и крысы, у которых в мозгу электроды были подведены к «центру удовольствия», не­прерывно давили на рычаг, посылающий импульсы в мозг, забывая о еде. Но если им в мозг вводили химический ин­гибитор дофамина, они быстро теряли интерес к «рычагу удовольствия».

Другими словами, дофамин выступает в роли стимулято­ра мозга. Если мало дофамина, человек теряет инициативу и внутреннюю мотивацию, слишком много — человеку все быстро надоедает, и он ищет новые приключения. Видимо, с уровня дофамина начинаются индивидуальные различия между людьми. Дин Хамер (Dean Hamer), перед тем как на­чать поиски гена приключений, заметил: «Пришло время понять, чем отличаются между собой Лоренс Аравийский и королева Виктория». Поскольку в синтезе, управлении метаболизмом и восприятии дофамина участвуют многие белки, не говоря уже о том, как много генов контролиру­ют развитие мозга, никто, и тем более сам Дин Хамер, не могли предположить, что найдется единственный ген, управляющий страстью к приключениям. Никто также не полагал, что влияние этого гена на характер будет таким прямолинейным.

Дин Хамер упоминает королеву Викторию, являющуюся символом консервативной Англии, и Поренса Аравий­ского (Edward Lawrence, больше известный как Lawrence of Arabia) (1888-1935), британского военного деятеля, прославившегося своим успешным посредничеством между британскими войсками и арабскими племенами, восставшими против турецкого господства в 1916 году. Лоренс Аравийскии считается национальным героем не только Англии, но и ряда стран Ближнего Востока, хотя Хамер, очевидно, намекает на слухи о нетрадиционной дружбе Лоренса и одного молоденького шаха.

Первым и наиболее ярким генетическим различием меж­ду людьми с разными характерами, которое удалось устано­вить в лаборатории Ричарда Эбштейна (Richard Ebstein's laboratory), был генDJJRha хромосоме 11. Внутри гена DpR находится повторяющийся участок — минисателлит длиной в 48 «букв», который повторяется от 2 до 11 раз. У большин­ства из нас в гене находится 4-7 копий минисателлита, тог­да как у некоторых людей может быть 2-3, или 8, 9, 10 и 11 копий. Чем больше копий, тем менее эффективно рецептор улавливает молекулы дофамина. «Длинный» ген D^DR пред­полагает слабую чувствительность нейронов к дофамину, а «короткий» ген — повышенную чувствительность.

Хамер с коллегами решили узнать, как люди с «длинным» геном отличаются по характеру от людей с «коротким» ге­ном. Таким образом, они поставили перед собой обратную задачу по сравнению с той, которую решал Роберт Пломин (Robert Plomin), когда пытался отыскать ген, ответствен­ный за уровень интеллекта (см. главу 6). Хамер же, наобо­рот, шел от обнаруженного гена к различиям в характере. Он протестировал 124 добровольца на склонность к аван­тюрам и приключениям, а затем сравнил структуру гена DpR и их хромосомах.

Эврика! Хамер обнаружил, что участники эксперимента (Хамер признавал, что выборка из 124 добровольцев мало­вата для обеспечения статистической достоверности), у которых была одна или две копии «длинных» генов (напом­ним, что у каждого из нас по две одинаковые хромосомы, поэтому и гены у нас парные), отличались более авантюр­ным характером по сравнению с теми, у кого в геноме было по два «коротких» гена. Длинным считали ген, в котором было более шесть копий минисателлита. Хамер опасался, что открытый им ген может оказаться, по его словам, «ге­ном китайских палочек». Этот термин имеет отношение к одному шуточному утверждению: люди с геном голубого цвета глаз обычно плохо владеют китайскими палочками для еды. Конечно, никто всерьез не станет утверждать, что между голубыми глазами и умением пользоваться палочка­ми есть генетическая связь. Просто так сложилось истори­чески, что европейцы с голубыми глазами предпочитают вилку. Ричард Лувонтин (Richard Lewontin) использовал другую аналогию: тот факт, что у людей, которым нравится вышивание, обычно нет хромосомы Y, не свидетельствует о том, что хромосома Y мешает вышиванию.

Поэтому, чтобы избежать скрытого общественно-куль­турного влияния на чистоту эксперимента, Хамер повто­рил свои исследования в Соединенных Штатах Америки, изучив характеры членов одной семьи. И опять была обна­ружена прямая зависимость: искатели приключений имели в своем геноме один или два «длинных» гена DflR Теперь побочным культурным влиянием можно было пренебречь, так как члены одной семьи росли и развивались в одной и той же социальной среде. Различия в характерах, вероят­нее всего, имели под собой генетическую основу.

Было предложено следующее объяснение: люди с «длин­ными» генами DflR менее восприимчивы к дофамину, поэ­тому мозгу для получения необходимого уровня ощущений требуется подвергнуть организм более сильным пережи­ваниям, тогда как обычным людям вполне хватает впечат­лений от обычной жизни. Чтобы продемонстрировать, на какие приключения толкает людей «длинный» ген DflR, Хамер провел исследования в среде гомосексуалистов и бисексуалов. Оказалось, что к бисексуальным отношениям, т.е. к любви с представителями как своего, так и противо­положного пола, были склонны люди с «длинным» геном DflR Мужчины как традиционной, так и гомосексуальной ориентации, в 5 раз чаще изменяли свою сексуальную на­правленность и искали чего-то новенького, если у них в ге­номе была одна или две копии «длинных» генов (Нашег D., Copeland Р. 1998. Living with our genes. Doubleday, New York).

Нам по жизни хорошо знакомы эти типажи людей: лег­кие на подъем искатели приключений и убежденные кон­серваторы не приемлющие ничего нового. Видимо, у пер­вых на 11-й паре хромосом лежат «длинные» гены L>4DR, а у вторых — «короткие» варианты этих генов. Хотя, конечно, в жизни не все так просто. По данным Хамера ген DfiR лишь на 4% предопределяет характер. Он считает, что страсть к приключениям на 40% является врожденной чертой ха­рактера, и существует еще десяток генов, мутации в кото­рых оказывают влияние на это качество. Да и сам характер человека определяется еще многими индивидуальными склонностями. Если предположить, что и остальные черты характера зависят от вариаций генов, то тогда таких генов должно быть не менее полутысячи. И это только вариабель­ные гены. К ним еще следует добавить множество консер­вативных генов, которые изменяются крайне редко, но эти изменения также могут повлиять на характер человека.

Такова генетика поведения. Теперь вы видите, с какой осторожностью следует подходить к открытиям генов, управляющих поведением, поскольку любой из этих генов будет лишь одним из полутысячи. Абсурдно по одному гену делать прогноз о том, каким вырастет человек. Но уже в скором времени техника позволит легко определять мута­ции в генах до рождения ребенка, и, вполне возможно, най­дутся женщины, которые захотят избавиться от плода, если в нем тот или иной ген характера отличается от стандарта. Так можно будет пробовать до бесконечности, ведь в полу­тысяче генов обязательно найдется парочка «паршивых». Любые попытки управления наследственностью с целью вывести совершенного человека будут пагубны для челове­чества. Перебирая ген за геном и отбраковывая мутантные, мы, в результате, останемся ни с кем, даже если выбирать среди миллионов людей. Мы все в той или иной степени мутанты. Единственная надежда на то, что геном окажется настолько сложной и запутанной штукой, что власть иму­щие ревнители генетической чистоты никогда не смогут в нем разобраться и выбрать гены для сортировки людей.

Несмотря на то что черты характера оказались наслед­ственными признаками, существуют методы, совершенно далекие от генетики, которые позволяют преодолеть гене­тические недостатки. Было замечено у обезьян, что мамы пугливых и застенчивых детенышей силой заставляют их участвовать в играх и выяснять отношения с другими чле­нами стаи, в результате чего врожденная застенчивость бы­стро проходит. Тем более у людей с помощью правильного воспитания можно преодолеть врожденные пороки харак­тера. Как ни странно, но знание о том, что негативные чер­ты характера наследуются, не мешает, а помогает преодо­левать их. Три психотерапевта, узнав из публикаций о гене­тической подоплеке характера, изменили тактику лечения людей, страдающих чрезмерной застенчивостью и неуве­ренностью в себе. Вместо того чтобы пытаться преодоле­вать застенчивость, они стали учить пациентов следовать своим врожденным наклонностям, не стесняясь этого, и получать удовольствие от жизни. Оказалось, что такой под­ход действует. Пациенты чувствовали облегчение, когда им говорили, что их характер врожденный, т.е. естественный, а не дурная черта, приобретенная в результате неправиль­ного воспитания. Парадоксально, но снятие ощущения не­правильности собственного поведения вместе с разрешени­ем группе пациентов вести себя в соответствии с собствен­ными склонностями существенно повышало самооценку людей и способствовало налаживанию живого общения в группе. Таким образом, объясняя человеку, что его застен­чивость наследственна, можно помочь этому человеку из­бавиться от чрезмерной застенчивости. Психоаналитики, консультирующие семейные пары, также отметили, что семейные конфликты проще разрешить, если объяснить семейной паре, что раздражающие черты характера обо­их являются врожденными. Поэтому их нельзя устранить, но нужно найти способ жить вместе, обходя острые углы. Родителям гомосексуалистов также легче принять выбор их детей, если они знают, что это врожденная склонность, а не результат их неправильного воспитания. Осознание того, что черты характера являются врожденными, отклю­чает эмоции и позволяет разуму найти решение проблемы (Efran J. S., Greene М. A., Gordon D. Е. 1998. Lessons of the new genetics. Family Therapy Networker22: 26-41).

Предположим, вы хотите вывести породу лисиц, кото­рые были бы ручными и менее пугливыми. Метод известен уже на протяжении веков. В каждом помете нужно отби­рать самых темных щенков и оставлять их для спаривания. Через несколько лет у вас будут относительно ручные лисы с темной шерстью. Этот дедовский способ только 80-х го­дах прошлого столетия обрел новый смысл и подсказал взаимосвязь между биохимией мозга и индивидуально­стью. Психолог из Гарварда Джером Каган (Jerome Kagan) руководил группой исследователей, занимающихся про­блемой застенчивости у подростков. Они обнаружили, что признаки необщительности и чрезмерной застенчивости проявляются уже в четырехмесячном возрасте, и уже тогда можно сказать, каким будет ребенок в 14 лет, а по подростку с уверенностью можно судить о том, каким он будет взрос­лым. Воспитанием можно изменить многое, но некоторые наиболее глубокие индивидуальные особенности все равно сохранятся.

Ну и что? Никто, кроме самых идейных сторонников социального детерминизма, не удивится тому факту, что застенчивость является врожденным свойством. Но иссле­дователи заметили, что застенчивости обычно сопутствуют другие неожиданные признаки. Застенчивые люди часто оказывались голубоглазыми (в исследовании изучались только выходцы из Европы), склонными к аллергии, высо­кими и худыми, с узким лицом, учащенным сердцебиением и повышенным обменом веществ. Все эти признаки контро­лируются группой нейронов в области, называемой у эм­брионов нервным валиком, из которых затем развивается мозжечковая миндалина. В этих клетках для передачи сиг­налов используется один и тот же медиатор — норадрена- лин, — вещество, напоминающее дофамин. Все эти призна­ки также более характерны для нордического склада харак­тера. Каган предположил, что люди данного типа возникли в ходе эволюции во время ледникового периода, так как по­вышенный обмен веществ позволял лучше выдерживать хо­лода. К повышенному обмену веществ приводит усиленная секреция норадреналина в мозжечковой миндалине, но это же ведет к развитию сопутствующих черт характера — флег­матичности и застенчивости, а также к бледности лица. Как и у лисиц — чем светлее, тем пугливее (Kagan J. 1994. Galen's prophesy: temperament in human nature. Basic Books, New York).

Если Каган прав, то высокие худые люди с голубыми глазами больше боятся начальства, чем кто-либо другой. Продвинутый начальник отдела кадров может взять на во­оружение этот признак, когда отправится вербовать новых подчиненных. Впрочем, мы и так сталкиваемся с фактами генетической дискриминации людей во время приема на работу. Кадровые агентства обычно объявляют, что тре­буются «коммуникативные сотрудники, способные легко налаживать деловые отношения» — все это наследуемые ка­чества. Каким ужасным станет мир, если в отделах кадров предприятий станут предъявлять претензии к цвету глаз. Впрочем, психологическая дискриминация ничем не луч­ше физической. Просто считается, что таким качествам, как коммуникабельность и налаживание партнерских от­ношений, можно научиться. Но в действительности эти качества зависят от врожденной работы химических меди­аторов в мозгу, т.е. запрет на профессию по индивидуаль­ным качествам характера ничем не отличается от запрета на работу по признаку цвета глаз.

Дофамин и норадреналин относятся к моноаминам. Есть еще один важный для работы мозга и развития ин­дивидуальности моноамин — серотонин. Но серотонин более сложно устроен, чем дофамин и норадреналин. Его влияние на мозг довольно разнообразно. В случае превы­шения содержания серотонина в мозгу человек становит­ся целеустремленным и педантично аккуратным вплоть до того, что это может привести к нервным расстройствам. Критически высокое содержание серотонина ведет к об- сессивно-компульсивному психозу. Облегчение больному могут принести препараты, блокирующие серотонин в моз­гу. Недостаток серотонина делает людей импульсивными. Именно с недостатком серотонина связаны преступления в состоянии аффекта и самоубийства.

В медицине для лечения расстройств метаболизма серото­нина используется препарат Prozac, хотя до сих пор точно не известно, как он действует. По теории, выдвинутой изо­бретателями препарата в компании Илай Лилли, Prozac пре­пятствует реабсорбции серотонина нейронами, в результа­те чего концентрация серотонина в мозгу повышается.

 Илай Лилли — крупнейшая фармацевтическая компания (Eli Lilly and Со.) в штате Индиана, США. Основана в 1876 году военным врачом И. Лилли. Хотя механизм действия препарата Prozac неизвестен, есть данные о том, что у

пациентов, принимающих его, проявляется склонность к суициду. Очередной скандал, в результате которого про­изводство Prozac может быть закрыто, вызвало самоубий­ство вице-президента одной из компаний в США Тима Витцака (Tim Witczac) в 2005 году после 5-месячного кур­са лечения препаратом Prozac, о чем много писала амери­канская и мировая пресса. В роли обвинителя выступила вдова Витцака (Witczac К. 2005. Trouble in Prozac Nation. Fortune Nov. 15).

Повышение содержания серотонина снимает присту­пы депрессии и беспричинного волнения. Даже самый унылый пессимист с помощью серотонина превращается в оптимиста. Но есть мнение, что Prozac оказывает противо­положное действие: снижает чувствительность нейронов к серотонину. На хромосоме 17 лежит ген белка, который транспортирует серотонин сквозь клеточную мембрану. Частые изменения были отмечены не в самом гене, а в ак- тивационной последовательности — фрагменте ДНК, кото­рый лежит непосредственно перед геном. Назначение это­го фрагмента состоит в управлении скоростью экспрессии гена, и длина фрагмента может меняться за счет уменьше­ния или увеличения числа повторов субъединицы длиной в 22 «буквы». Эта «фраза» обычно повторяется 14-16 раз. Примерно каждый третий из нас несет в своих хромосо­мах две пары «длинного» гена, который отличается тем, что медленнее «выключается» клеткой. В результате у та­ких людей в нейронах оказывается больше транспортеров серотонина, что ведет к более активному поглощению се­ротонина клетками. Такие люди реже страдают неврасте­нией, и с ними проще найти общий язык независимо от их пола, расы или образования.

Исходя из этих данных, Дин Хамер сделал вывод, что се­ротонин, скорее, способствует развитию чувства беспокой­ства и подавленности, а не снимает депрессию. Он назвал серотонин химическим ремнем для наказания мозга. Но большинство наблюдений все же свидетельствуют о проти­воположном действии серотонина: умиротвореннее делает нас небольшой избыток серотонина, а не недостаток его. Например, интересную связь установили ученые между при­страстием к сладким снекам и зимней сонливостью. Была отмечена особенность, что зимними вечерами у некоторых людей возрастает тяга к сладкому, в частности к богатым углеводами снекам. У этих же людей отмечалась повышен­ная сонливость. Для восстановления сил им приходилось спать дольше обычного. Вероятно, речь идет вновь о каком- то генетическом меньшинстве в североевропейских стра­нах, хотя ген «зимней сонливости» пока еще не обнаружен. Было предложено следующее объяснение этого явления. В результате сокращения светового дня в мозгу в больших количествах начинает вырабатываться мелатонин— гор­мон, подготавливающий мозг ко сну. Поскольку мелатонин синтезируется из серотонина, содержание серотонина в мозгу сокращается. Чтобы быстро поднять уровень серо­тонина, мозгу требуется его химический предшественник триптофан. Транспорт триптофана в клетки стимулируется инсулином. А для того чтобы поджелудочная железа стала вырабатывать больше инсулина, нужны углеводы — сладкие снеки (Wurtman R. J., WurtmanJ. J. 1994. Carbohydrates and depression. In: Masters R. D., McGuire M. T. (eds), The neuro­transmitter revolution, p. 96-109. Southern Illinois University Press, Carbondale and Edwardsville).

Вы уловили суть? Итак, зимними вечерами вы едите сладкое печение и шоколад, чтобы порадовать мозг пор­цией серотонина. Содержание серотонина в мозгу можно регулировать с помощью диеты или изменения образа жиз­ни. Например, диета и пилюли для снижения содержания холестерина в крови также снижают и содержание серото­нина. Любопытный факт, практически все исследователи, изучавшие влияние на людей лекарств и диеты, предназна­ченных для уменьшения риска сердечно-сосудистых заболе­ваний, отмечали увеличение числа самоубийств и несчаст­ных случаев у тех, кто принимал лекарства. Подытожив результаты исследований, ученые подсчитали, что анти­холестериновые лекарства сокращают смертность на 14%, тогда как смертность от несчастных случаев, вызванных депрессивным состоянием пациентов, возрастала на 78%. Поскольку несчастные случаи и самоубийства случают­ся реже, чем инфаркты, то в целом данный курс лечения продлевает жизнь, но такой побочный эффект следует учи­тывать врачам, тем более, что от человека, находящегося в депрессивном состоянии, могут пострадать и окружающие. Еще 20 лет назад было отмечено, что у импульсивных, асо­циальных и депрессивных людей, включая заключенных, насильников и неудавшихся самоубийц, содержание холе­стерина в крови ниже среднего. Неудивительно, что Юлий Цезарь опасался худого Кассиуса.

Мэтью имеет в виду трибуна Кассиуса Херея, организо­вавшего заговор против Юлия Цезаря.

Побочный эффект лекарств, снижающих уровень холе­стерина в крови, обычно отрицается врачами как стати­стический артефакт, но есть много свидетельств в поль­зу этого, которые не могут быть простой случайностью. Например, ассоциация MrFit проводила соответствующие исследования в семи разных странах на протяжении семи лет. Наблюдения охватили в общей сложности 351 ООО че­ловек. Было отмечено, что в разных возрастных группах смертность людей, у которых существенно повышено со­держание холестерина в крови, превышает среднюю, но соответствует смертности у людей с существенно понижен­ным содержанием холестерина. Причем во второй группе среди причин смертности на первое место выходят несчаст­ные случаи, самоубийства и убийства. Если выделить в одну группу четверть мужчин с наименьшим содержанием холе­стерина, а в другую — четверть мужчин с наивысшим его со­держанием, то в первой группе частота самоубийств будет вчетверо выше, чем во второй. Содержание холестерина в крови гораздо в меньшей степени оказывает влияние на психику женщин. Я не предлагаю вернуться к ежедневной яичнице, просто следует помнить, что чрезмерное пони­жение содержания холестерина в крови небезопасно для одной части человечества, так же, как повышение содер­жания холестерина в крови небезопасно для другой части человечества. В обоих случаях речь идет о меньшинстве. Для большинства здоровых людей диеты не опасны, но и не нужны. Диета и лекарства от холестерина нужны только тем, у кого есть генетическая предрасположенность к на­коплению холестерина в сосудах.

Связь между содержанием холестерина и агрессивным поведением наверняка обусловлена участием серотонина. Это доказали опыты на обезьянах. В медицинской шко­ле Бауман-Грей (Bowman Gray Medical School) в Северной Каролине Джей Каплан (Jay Kaplan) с коллегами посадили восемь макак на диету с низким содержанием холестерина, но с достаточным содержанием жиров и других необходи­мых веществ. Девять контрольных обезьян получали обыч­ную пищу с высоким содержанием холестерина. Очень ско­ро содержание серотонина в мозгу подопытных обезьян снизилось вдвое. Уровень агрессивности и столкновений между членами подопытной группы возрос на 40% у обе­зьян обоего пола. Таким образом, недостаток серотонина является причиной агрессивного поведения у обезьян, и этот же фактор вызывает асоциальное поведение или само­убийства у людей. Наверное, если бы у каждого человека на лбу был счетчик, показывающий содержание серотонина в мозгу, мы бы безошибочно знали, при встрече с каким чело­веком лучше заблаговременно перейти на другую сторону улицы (Kaplan J. R. et al. 1996. Influence of dietary lipids on agonistic and affiliative behavior in Macacafascicularis. American Journal of Primatology 38: 333-347).

Впрочем, принятие решения о необходимости носить такие датчики на лбу вызвало бы законные протесты у окру- жаюхцих, поскольку это противоречило бы гражданским правам и свободе личности. Уровень серотонина в мозгу зависит от многих факторов, в том числе социальных. Чем выше ваша самооценка и чем значимее вы чувствуете себя в обществе, тем выше содержание серотонина в мозгу. Опять таки, опыты на обезьянах показали, что социальные отно­шения являются одним из наиболее важных факторов, влия­ющих на метаболизм серотонина в мозгу. Самое высокое со­держание серотонина было зафиксировано у доминантных особей в стае, и уровень гормона снижался в соответствии с понижением ранга в иерархии стаи. Что здесь причина, а что — результат? Сначала считалось, что биохимия мозга управляет поведением: много серотонина — больше воли к победе. Но оказалось—все наоборот. Содержание серотони­на зависело исключительно от того, кем мнила себя обезья­на в стае (Raleigh М. J., McGuir М. Т. 1994. Serotonin, aggres­sion and violence in vervet monkeys. In Masters R. D., McGuire M. T. (eds), The neurotransmitter revolution, p. 129-145. Southern Illinois University Press, Carbondale and Edwardsville).

Вопреки расхожему мнению, высокое положение на со­циальной лестнице ведет к снижению агрессивности даже у мартышек-верветок. Лидеры совсем не обязательно долж­ны быть большими, злыми и агрессивными. Высокого по­ложения можно добиться благодаря умению примирять со­родичей и заводить союзников. Их отличает спокойная уве­ренность в себе. Они менее импульсивны, менее склонны к тому, чтобы рассматривать шалости и ошибки других как агрессию по отношению к себе. Обезьяны отличаются от людей, но, как отметил Майкл Мак-Гуир (Michael McGuire) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, лю­бой человек, даже ребенок, с первого взгляда может опре­делить вожака стаи обезьян; он важный и величественный, спокойный, уверенный в себе— все черты, которые мы ожидаем от своего руководителя. Нет никакого сомнения в том, что такое поведение лидера задается высоким содер­жанием серотонина в мозгу. Если в стае происходит смена власти и лидер становится подчиненным, у него момен­тально снижается содержание серотонина и радикально изменяется характер. В обществе людей содержание серо­тонина в мозгу точно так же зависит от социального стату­са. Смещение с руководящей должности снижает уровень серотонина, а успехи по службе повышают его. Люди могли бы хвастаться тем, что у них много серотонина в мозгу.

У людей часто бытуют упрощенно-карикатурные пред­ставления о наследственности и биохимии. Следует от­метить, что врожденное низкое содержание серотонина в мозгу не делает из человека преступника. Биохимия так же довлеет над сознанием, как и сознание над биохимией. Подобный пример мы уже рассматривали в предыдущей главе в случае с кортизолом. Настроение, мысли, индиви­дуальность и поведение находятся под контролем как вну­тренней биохимии, так и социальных отношений. События в окружающем мире могут напрямую влиять на биохимию за счет регулирования экспрессии отдельных генов.

С другой стороны, нет сомнений в том, что все типажи характера, такие как флегматик или холерик, являются врожденными. В связи с тем что нейромедиаторы работают неодинаково, люди по-разному реагируют на одни и те же социальные события. Известны гены, мутации в которых влияют на скорость синтеза серотонина, на чувствитель­ность рецепторов серотонина, на различия в чувствитель­ности к серотонину у нейронов в разных областях головно­го мозга. Депрессия зимой может наступать из-за того, что у человека слишком чувствительна система регуляции син­теза мелатонина, и это сразу же сказывается на содержании серотонина в мозгу. Таких примеров прямого и побочного влияния можно привести еще очень много. Известна одна датская семья, в которой мужчины в трех поколениях были преступниками. Вы уже, конечно, догадались, что тут же был выделен зловредный ген. У всех членов семьи была обнаружена мутация на хромосоме X. Измененный ген от­вечает за синтез моноаминоксидазы А. Моноаминоксидаза участвует в метаболизме серотонина, разделяя его на со­ставляющие компоненты. Не исключено, что изменение данного белка вело членов этой семьи на путь престу­плений, хотя объявление гена моноаминоксидазы геном «преступлений», наверное, будет слишком примитивным. Мутации в этом гене происходят крайне редко и не обнару­жены у других осужденных за преступления, поэтому пока сложно сказать, какую роль измененная моноаминоксидаза играет в становлении характера.

Данный факт еще раз показывает, какое место в раз­витии нашей индивидуальности занимают врожденные изменения в биохимии мозга. Но влияние серотонина на поведение уравновешивается влиянием социума и собы­тий окружающего мира на содержание серотонина в мозгу. Некоторые люди более чувствительны к тому, что происхо­дит вокруг них, чем другие. Такова сложная природа отно­шений между генами и людьми, где все элементы системы оказывают равное влияние друг на друга. Нет и не может быть детерминизма ни со стороны генов, ни со стороны со­циума. В ходе эволюции гены развивались таким образом, чтобы не только управлять поведением, но и быть чувстви­тельными к сигналам из внешней среды.

Хромосома 12  Индивидуальное развитие

Многое в нашей жизни является аналогом того, что уже есть в природе. Летучие мыши используют сонары, сердце работает, как насос, глаз аналогичен фотокамере, естествен­ный отбор соответствует методу проб и ошибок, ген — это рецепт приготовления белка, мозг состоит из проводников (аксонов) и переключателей (синапсов), гуморальная си­стема работает по принципу обратной связи, иммунная си­стема действует, как контрразведка, а развитие организма напоминает развитие экономики страны. Есть еще множе­ство примеров удивительного сходства и совпадений. Хотя некоторые аналогии довольно схематичны, они помогают нам легче понять приемы и технологии, с помощью кото­рых мать Природа решает свои многочисленные проблемы. Многие технические решения мы нашли самостоятельно, и лишь после этого стало понятно, как работает природа.

Но сейчас нам придется покинуть область простых и привычных аналогий и направиться в неизведанные земли. Одно из самых замечательных, прекрасных и загадочных явлений природы, которое происходит без видимых уси­лий, и чему совершенно нет аналогий в техническом мире человека, — это развитие организма из микроскопического комочка живой материи — оплодотворенной яйцеклетки. Попробуйте представить себе компьютер, или хотя бы ком­пьютерную программу, способную на такое превращение. Даже если Пентагон сконцентрирует все свои финансы и соберет тысячи лучших умов в пустыне Нью-Мексико, вряд

ли им удастся изобрести бомбу, которая самостоятельно со­биралась бы из груды металла и кучи взрывчатки, хотя кро­лики в этой же пустыне каждый день успешно справляются с подобной задачей.

Никакие другие аналогии не позволяют нам понять, как природе удалось совершить этот подвиг. Где находится тот прораб, который руководит развитием яйцеклетки, и где хранится план развития? Если отложить пока версию о Деснице 1осподней, то становится очевидным, что план на­ходится внутри яйцеклетки. Кажется непостижимым, что сложно организованный организм может получиться из неорганизованной протоплазмы. Не удивительно, что не­сколько столетий назад большой популярностью пользова­лись теории преформации. Благодаря богатому воображению исследователям удавалось увидеть внутри сперматозоида маленького гомункулуса. Теория преформаций, как отметил еще Аристотель, просто отодвигает проблему вглубь, по­скольку не объясняет, каким образом в сперматозоиде смог появиться сложно организованный гомункулус. Более позд­ние теории были не лучше, хотя наш старый знакомый, Уильям Бэтсон, неожиданно близко подошел к ответу. Он предположил, что развитием организма управляет упорядо­ченная серия частиц или сегментов внутри яйцеклетки. Для процесса развития он предложил термин гомеозис. В 70-х го­дах прошлого столетия за дело взялись математики и пред­ложили многочисленные формулы, теорию стоячей волны и прочие сложности. Математики ошибались. Природа на­шла гораздо более простое решение, хотя точность и высо­кая надежность процесса развития организма поражает во­ображение. И тут не обошлось без генов — именно они вы­ступают в роли прорабов и хранителей плана, записанного в цифровом формате. Большая группа генов, управляющих развитием, лежит посередине хромосомы 12- Обнаружение этих генов и открытие принципа их работы — это, пожалуй, один из наиболее крупных интеллектуальных призов, заво­еванных современной генетикой, после того как был взло­ман код ДНК (Baterson W. 1894. Materials for the study of varia­tion. Macmillan, London).

Яйцеклетка кажется неорганизованным сгустком прото­плазмы. Но вот происходит серия делений клетки, и воз­никают две оси симметрии, проходящие от передней части эмбриона к задней и от спины к животу. У дрозофил и ля­гушек инструкции эмбриону идут от материнских клеток, которые указывают, где у эмбриона должна быть голова, а где зад. У мышей и у человека асимметричность в развитии возникает позже, и никто точно не знает каким образом. Вероятно, критическим моментом является прикрепление сгустка клеток к стенке матки.

У дрозофил и лягушек асимметричное развитие происхо­дит под управлением градиентов различных веществ, син­тезируемых материнскими клетками. Нет сомнений, что у млекопитающих развитие эмбриона также контролируется химическими градиентами. Каждая клетка эмбриона анали­зирует химический состав жидкости вокруг себя, посылает информацию в свой навигационный мини-компьютер и по­лучает ответ: «я нахожусь в нижней части организма ближе к животу». Всегда полезно знать, где ты находишься.

Но знание местоположения — это только начало. Другой вопрос, что следует делать в той точке организма, где клет­ка обнаружила свое присутствие. За это отвечает ряд гомео- зисныхтеиоъ. По сигналам из внешней среды эти гены вклю­чают программу развития исходной клетки в клетку крыла или почки. Безусловно, внутри клетки нет никаких планов и инструкций, просто включение рецептором одного гена влечет за собой серию включений других генов, а те запу­скают следующие гены и так далее шаг за шагом. Человеку проще понять развитие по плану или инструкциям, чем представить себе длинный и сложный путь от яйцеклетки к организму как децентрализованный самоуправляемый процесс, которым он и является. Поскольку каждая клетка организма содержит в себе весь геном, нет необходимости ждать команд от кого-либо еще. В каждой клетке достаточ­но информации для самостоятельного развития. Важно только правильно определить свои координаты в организ­ме. Нам трудно представить такой путь самоорганизации, поскольку мы привыкли, что в нашем обществе все реше­ния принимает правительство. Может, это нам стоит по­пробовать жить по-иному (Taut/ D., Schmid К. J. 1998. From genes to individuals: developmental genes and the generation of the phenotype. Philosophical Transections of the Royal Society of London, Series В 353: 231-240).

Благодаря большой скорости размножения и нетребо­вательности мушки дрозофилы стали излюбленным объек­том исследований для генетиков еще в начале прошлого ве­ка. Огромной стае плодовых мушек мы должны быть благо­дарны за открытие базовых принципов генетики. Именно на дрозофилах было показано, что хромосомы содержат в себе единицы наследственности — гены, и именно на пло­довых мушках Мюллер открыл явление мутагенеза, вызван­ного рентгеновским облучением. Среди мутантных мушек, полученных таким путем, ученые стали обнаруживать эк­земпляры с нарушениями в развитии организма: с лапками вместо усиков или дополнительной парой крыльев вместо жужжалец. Эти изменения указывали, что что-то неладно с гомеозисными генами.

В конце 1970-х годов два немецких исследователя, Яни Нюссляйн-Фолхард (Jani Nusslein-Volhard) и Эрик Вишаус (Eric Wieschaus), решили описать и изучить все известные мутации развития у дрозофил. Они добавляли в питатель­ную среду для мух мутагенные вещества и отбирали экзем­пляры, у которых лапки, крылья и другие части тела были не на месте. Постепенно стала вырисовываться целостная кар­тина из генов разного масштаба. Стало ясно, что в геноме у дрозофилы есть «стратегические» гены, контролирующие развитие основных частей тела: головы, груди и брюшка. Другие «тактические» гены определяют развитие лапок, уси­ков и крыльев на основных частях тела. И, наконец, «локаль­ные» гены контролируют отдельные сегменты или области на туловище и конечностях мухи. Другими словами, гомео- зисные гены дрозофилы разделены на артели и бригады со своими прорабами и руководителями, между которыми весь организм мухи поделен на зоны ответственности (Nusslein-Volhard J., Wieschaus E. 1980. Mutations affecting segment number and polarity in Drosophila. Nature 287: 795-801).

Открытие было совершенно неожиданным. Раньше счи­талось, что каждая часть тела развивается самостоятельно в соответствии с сигналами от соседних органов. Идея о том, что для каждой части тела существует свой генетиче­ский план развития, казалась странной и неправдоподоб­ной. Но еще больше сюрпризов принесло открытие и рас­шифровка самих этих генов. Данное открытие признано одним из наиболее ярких достижений науки в XX столетии. Ученые обнаружили кластер из восьми гомеозисных генов, собранных вместе на одной хромосоме. В научных статьях их называют Нож-генами. Но особенно удивительным было то, что каждый из генов контролирует развитие определен­ного сегмента тела дрозофилы, причем на хромосоме эти гены лежат в том порядке, в каком следуют друг за другом сегменты тела. Первый ген контролирует развитие рта, второй — лицевой части головы, третий — задней части го­ловы, четвертый — шейного сегмента, пятый — груди, ше­стой — передней половины брюшка, седьмой — задней по­ловины брюшка и восьмой — отдельных частей на брюшке. Не только гены, но их последовательность на хромосоме оказались не терпящими изменений.

Чтобы оценить всю неожиданность этого открытия, вам следует знать, насколько безразлично организм относится к размещению других генов на хромосомах. В этой книге я целенаправленно подбирал гены на хромосомах, чтобы ввести их в логическую канву книги. Но в предисловии я предупредил вас, чтобы вы не попались на эту удочку, — в распределении генов по хромосомам нет и не может быть никакой логики. Иногда организму бывает полезно, чтобы один ген находился рядом с другим, но эти союзы крайне непостоянны. Что касается гомеозисных генов, то это, по­жалуй, единственный случай, когда очередность генов на хромосоме имеет смысл.

На очереди уже стоял следующий сюрприз. В 1983 году группа ученых из лаборатории Уолтера Геринга (Walter Gehring) в Базеле обнаружила, что все гомеозисные гены содержат внутри одинаковую последовательность из 180 нуклеотидов. Ее назвали гомеоблоком. Сначала это показа­лось странным: если все гены одинаковы, то почему один дает команду на развитие лапок, а другой — на развитие уси­ков? Но, видимо, эти команды зашифрованы в остальной части генов. У всех электроприборов есть вилка для вклю­чения в сеть. Невозможно отличить тостер от лампы, если смотреть только на вилку электропитания. Аналогия между гомеоблоком и вилкой включения в сеть оказалась очень близкой. Гомеоблоку соответствует фрагмент белка, с помо­щью которого этот белок может прикрепляться к молекуле ДНК и включать или выключать другие гены. Все гомеозис­ные гены оказались прописями регуляторных белков, роль которых состоит в управлении другими генами.

Ученые использовали стабильную структуру гомеоблоков для поиска гомеозисных генов в других геномах точно так же, как старьевщик роется на свалке в поисках приборов с вилками электропитания. Коллега Геринга Эдди де Робертис (Eddie de Robertis), действуя, скорее, интуитивно, обнару­жил среди генов лягушки такие, в которых содержалась по­следовательность нуклеотидов, напоминающая гомеоблок. Затем ученый перешел к генам мыши. И здесь нашлись гены практически с таким же участком ДНК из 180 «букв». Точно так же, как и у дрозофилы, в геноме мыши эти гены были объединены в кластеры (отличие состояло в том, что было обнаружено четыре кластера гомеозисных генов) и, более того, в кластере гены были организованы в том же порядке: спереди — «ген головы», сзади — «ген хвоста».

Обнаруженная гомология между мышью и мушкой дро­зофилой была довольно неожиданной, поскольку означала, что для правильного развития эмбрионов всех организмов важно не только наличие нужных генов, но и их правиль­ная очередность на хромосоме. Но еще больше поразило то, что гомеозисные гены мухи и мыши были сходными. Так, первый ген в кластере у дрозофилы, названный lab, в точности походил на первые гены трех кластеров в геноме мыши: аг, Ы и di, — и все последующие гены в кластере соот­ветствовали своим аналогам в обоих геномах (McGinnis et al. 1984. A homologous protein coding sequence in Drosophila homeotic genes and its conservation in other metazoans. Cell 37: 403-408; Scott M., Weiner A. J. 1984. Structural relation­ships among genes that control development: sequence homo­logy between the Antennapedia, Ultrabithorax, and fushi tarazu loci of Drosophila. Proceedings of the National Academy of Science of the USA81: 4115-4119).

Есть, конечно, и отличия. В геноме мыши 39 Нох-генов, организованных в четыре кластера, и в конце каждого кла­стера есть по пять дополнительных генов, которых нет у дрозофилы. Кластеры также отличаются между собой. Некоторые гены представлены в одних кластерах и про­пущены в других. Но сходство гомеозисных генов мухи и мыши все же будоражит воображение. Это было настолько неожиданное открытие, что многие эмбриологи даже не восприняли его всерьез. Было очень много скептицизма и разговоров о том, что открытие является результатом силь­ного преувеличения случайных совпадений. Один ученый вспоминал, что когда впервые услышал об этом открытии, сразу же отбросил его как «очередную сумасбродную идею Геринга». Но очень скоро стало ясно, что Геринг не шутил. Джон Мэдцокс (John Maddox), редактор журнала Nature (Nature— самый рейтинговый и авторитетный междуна­родный биологический журнал — примеч. ред.), назвал это открытие самым важным за последние годы в генетике. Эмбриологи должны низко поклониться мушке дрозофиле. В геноме человека тоже есть //ох-кластеры. Их столько же, сколько и у мыши, и один из них — кластер С — лежит на хромосоме 12.

Из этого открытия следуют два основных вывода: один эволюционный, а другой прикладной. С точки зрения эво­люции становится очевидной общность происхождения многоклеточных организмов от одного предка, в котором более 530 млн лет тому назад уже использовался точно та­кой механизм управления развитием эмбрионов. Данный механизм оказался настолько удачным, что он сохранил­ся неизменным во всех ветвях эволюции, идущих от этого ствола. Все современные организмы, даже такие причудли­вые, как морские ежи, содержат в геномах одни и те же кла­стеры гомеозисных генов. Как бы ни отличались мы от мухи или морского ежа, наши эмбрионы развиваются по одному и тому же механизму. Невероятный консерватизм генов эм­бриогенеза оказался полной неожиданностью абсолютно для всех. Прикладной аспект открытия состоял в том, что появилась уверенность в возможности использования зна­ний о генетике дрозофилы, накопленных в течение десяти­летий, для объяснения и изучения работы генома человека. До сих пор ученые знают гораздо больше о генетике дрозо­филы, чем человека, поскольку геном мухи гораздо компак­тнее. При этом всегда были сомнения по поводу того, при­менимы ли закономерности, выявленные на дрозофилах, к человеку. Теперь мы видим, что базовые генетические ме­ханизмы оказались более консервативными, чем это можно было предположить. Появилась возможность сквозь призму генома дрозофилы пролить свет на геном человека.

Поразительное сходство было обнаружено между другими генами, участвующими в управлении развитием эмбриона. Раньше считалось, что голова — это изобретение хордовых, у которых появились специальные гены, контролирующие развитие черепно-мозговой коробки на передней оконеч­ности тела. Но теперь стало известно, что две пары генов мыши, контролирующих развитие мозга — Ofoси Етх, — в точ­ности соответствуют генам дрозофилы, которые так же кон­тролируют развитие головы мухи. ген дрозофилы, неспра­ведливо названный геном безглазия, который управляет раз­витием глаз мухи, оказался идентичным соответствующему гену мыши, которому присвоили имя рах-6. Геномы мыши и человека настолько похожи, что все сказанное выше также применительно к человеку. Муха и человек — это всего лишь вариации проекта построения тела, который был разрабо­тан еще у нашего червеобразного общего предка, жившего в кембрийский период. У всех его предков одни и те же гены выполняют определенную работу. Конечно, есть различия, иначе нас нельзя было бы отличить от мух. Но разительные внешние отличия оказались результатом незначительных вариаций основного механизма. 

Исключения оказались даже более убедительными, чем само правило. Например, у мухи есть два гена, которые управ­ляют дифференциацией спинной (дорзальной) и брюшной (вентральной) частей тела. Один ген называют декапента- пмгальным— т.е. экспрессия этого гена указывает клеткам, что они находятся в дорзальной части тела и им следует раз­виваться соответствующим образом. Другой ген называют коротким гаструлярным, и он оказывает на клетки противо­положное влияние. У лягушек, мышей и, с высокой долей вероятности, у нас с вами, есть точно такие же гены. «Текст» одного гена — ВМР4 — напоминает «текст» декапентаплегаль- ного гена дрозофилы, а другой ген — chordin— соответствует короткому гаструлярному гену. Но что удивительно, у мыши­ных генов направленность действия противоположная по сравнению с мушиными аналогами. Ген ВМР4 управляет раз­витием вентральной части тела, а ген chordin — дорзальной. Это говорит о том, что артроподы и хордовые перевернуты с живота на спину по отношению друг к другу. Когда-то у них был общий предок, у которого уже был вентрально-дорзаль- ный диморфизм тела. Одни из его потомков стали ползать на животе, а другие — на спине. Сейчас трудно ответить на вопрос, у кого «правильная» сторона тела. Видимо для на­шего далекого предка было безразлично, на какой стороне ползать. Это потом у его потомков появились конечности с той стороны, где они были нужны. Задержимся немного на этом месте, и отдадим должное великому французскому ис­следователю Этьену Жоффруа Сент-Илеру (Etienne Geoffroy St Hilaire), который еще в 1822 году предположил данный феномен, исходя из своих наблюдений за развитием эм­брионов, а также по тому факту, что центральный нервный ствол у насекомых находится с брюшной стороны, а у хор­довых— со спинной. В течение 175 лет эта гипотеза отвер­галась. Ученые полагали, что нервные системы хордовых и насекомых просто возникли и развивались параллельно и независимо друг от друга. Но теперь стало ясно, что Сент- Илер был прав (Arendt D., Nubler-Jung К. 1994. Inversion of the dorso-ventral axis? Nature 371: 26).

Сходство между генами развития оказалось настолько поразительным, что ученые смогли поставить экспери­менты, которые раньше никто не мог даже вообразить. Оказалось возможным разрушить с помощью целенаправ­ленного мутагенеза один из гомеозисных генов дрозофилы и вставить в яйцеклетку соответствующий ген человека. Из яйцеклетки развилась нормальная муха. Данный экспери­ментальный метод называется генетическим комплементи- рованием. Нох-тен из генома человека оказался комплемен­тарным гену мухи. Точно так же комплементарными оказа­лись мышиные гены Otx и Em:с. Чужие регуляторные гены работали настолько хорошо, что по внешнему виду невоз­можно было отличить, в каких мушках работали собствен­ные гены и в каких — чужие (Sharman А. С., Brand М. 1998. Evolution and homology of the nervous system: cross-phylum rescues of old/Otx genes. Trends in Genetics 14: 211-214).

Это был триумф гипотезы о цифровой природе генети­ческого кода. Гены— это программные модули, которые можно запустить в любой системе, поскольку в них исполь­зован один и тот же программный код и они выполняют одну и ту же работу. Даже через 530 млн лет независимого развития наши «компьютеры» могут распознать и запу­стить «мушиные программы» и наоборот. Аналогия живо­го организма с компьютером оказалась довольно удачной. Время кембрийского эволюционного взрыва 540-520 млн лет тому назад было временем экспериментирования с ди­зайном многоклеточных организмов, точно так же, как 80-е годы прошлого столетия были временем экспериментиро­вания с архитектурой компьютеров. В раннем кембрии, ве­роятно, возникли первые гомеозисные гены. Счастливые обладатели этих генов стали общими предками для хордо­вых, насекомых и многих других организмов, населяющих сейчас нашу планету. Нашими родоначальниками были округленные плоские черви (roundish flat worm — гипотети­ческое промежуточное звено между плоскими и более со­вершенными кольчатыми червями), копошившиеся в дои­сторической грязи кембрия. На тот момент, вероятно, они были лишь одной из многочисленных форм жизни, но их потомки унаследовали всю землю. Трудно сказать, были го- меозисные гены лучшим техническим решением или про­сто хорошо был поставлен маркетинг, и кто в кембрии вы­ступал за Apple, а кто за Microsoft?

Давайте ближе познакомимся с одним из Нож-генов на хро­мосоме 12.ген С4 человека является аналогом гомеозисного гена dfdy дрозофилы, и у мухи он контролирует развитие ро­товой части головы. «Текст» этого гена у человека подобен соответствующим генам в остальных трех Нолмсластерах: А4, В4 и D4, — а у мыши этим генам соответствуют свои гены в че­тырех кластерах: а4, Ь4, с4 и d4. У эмбрионов мыши эти гены работают в клетках, из которых затем развивается шейный отдел: шейные позвонки и нервная трубка спинного мозга внутри их. Если с помощью направленной мутации разру­шить один из этих генов, то один или несколько шейных позвонков окажутся измененными. Изменения в позвонках довольно специфичны. Все шейные позвонки в норме от­личаются друг от друга. Измененный позвонок будет выгля­деть так же, как предшествующий позвонок. Другими слова­ми, гены Нох4 нужны для того, чтобы сделать последующий позвонок отличным от предыдущего. Если разрушить два гена Нох4, то половина позвонков окажутся измененными, если три — изменения затронут еще большее число позвон­ков. Получается, что четыре гена оказывают на развитие шейного отдела позвоночника кумулятивный эффект. В на­правлении от головы к копчику гены поочередно включа­ются в работу и дорабатывают базовый дизайн позвонка до той формы, которая требуется в данной части организма. Благодаря наличию четырех пар генов организм человека и мыши более надежно контролирует процесс развития, чем единственный //ож-кластер у дрозофилы.

Также стало понятно, почему у позвоночных число ге­нов в Нохмсластере доходит до 13, а у дрозофилы их все­го восемь. У позвоночных есть еще хвост — продолжение позвоночника над анальным отверстием— с множеством своих позвонков. У насекомых такого сложно организо­ванного хвоста нет. Дополнительные гены в кластере Нох у человека и мыши, которых нет у дрозофилы, нужны для программирования позвонков хвоста или копчика. В ходе эволюции, когда наши обезьяньи предки лишились хвоста, произошло ингибирование соответствующих генов, кото­рые работают у мыши.

Мы подошли к наиболее интригующему вопросу: почему у всех организмов гены в кластере Нох упорядочены стро­го определенным образом — первый ген для головы, а по­следний для хвоста? Окончательного ответа на этот вопрос пока нет, но есть правдоподобные гипотезы. Первый ген в кластере не только включается в переднем отделе тела, но и первым из генов кластера включается в работу. Таким об­разом, к множеству генов, включаемых первым Нох-теном, следует также отнести второй Нох-ген, и так по цепочке. Действительно, развитие эмбрионов всех организмов на­чинается с головы. Следовательно, гены в кластере Нох рас­положены в той последовательности, в которой они вклю­чаются в работу. Гены как бы передают эстафетную палочку друг другу. Если мы рассмотрим усложнение организма жи­вотных в ходе эволюции, то увидим, что эволюция шла в том же направлении: постепенно усложнялись конечности и за­дняя часть туловища, тогда как голова оставалась головой. Так что в последовательности Нох-генов отображается так­же эволюция видов, что соответствует известному утвержде­нию Эрнста Геккеля (Ernst Haeckel): «онтогенез повторяет филогенез», т.е. эмбрион развивается в той последователь­ности, в какой происходило развитие и усложнение предко- вых форм этого вида (Duboule D. 1995. Vertebrate hox genes and proliferation — an alternative pathway to homeosis. Current Opinion in Genetics and Developments. 525-528; KrumlaufR. 1995. Hox genes in vertebrate development. Cell78: 191-201).

 Эрнст Геккель (1834-1919), немецкий зоолог, основопо­ложник биологии индивидуального развития и экологии. Известен также своими расистскими взглядами, вдох­новлявшими Гитлера во время написания Mein Kampf. Онтогенез — развитие отдельной особи; филогенез — про­исхождение и эволюция вида.

//ox-гены лишь дают отмашку развитию эмбриона, уста­новив для него оси развития от головы к хвосту и от спины к животу. За счет последовательного, растянутого во време­ни включения генов гомеозисного кластера каждый из них работает в своем сегменте тела. Теперь уже по сегментам каждый Нох-ген запускает каскад регулируемых им генов развития, многие из которых сами являются регулятора­ми других генов. Благодаря этому сегменты тела развива­ются по своему индивидуальному плану и отличаются друг от друга. Так, одни сегменты превращаются в конечности, другие — в крылья. Полиморфизм органов и частей тела достигается не только за счет многообразия регуляторных генов, но и за счет того, что один и тот же сигнал по-раз­ному интерпретируется в разных частях тела. Возьмем, на­пример, уже знакомый нам декапентаплегальный (decapent- aplegic) ген дрозофилы. Синтезируемый под его контролем регуляторный белок управляет как развитием лапок мухи, так и развитием крыльев. Этот ген, в свою очередь, запу­скается белком другого гена, называемого hedgehog (ежик). Работа этого белка состоит в том, что он взаимодействует с другим белком, блокирующим промоторную часть декапен- таплегального гена, и заставляет его освободить промотор и разблокировать ген. Ген hedgehog относится к так называ­емым сегментно-полярным генам, т.е. он работает во всех сег­ментах тела, но только в их дистальных (краевых) частях. Если в эмбрионе мушки дрозофилы в сегменте, в котором образуются крылья, перенести частицу из края сегмента в среднюю часть, то у мухи вырастут «зеркальные» крылья с двумя сросшимися фронтальными половинками посреди­не и двумя задними опахалами по краям.

Вас уже не удивит, что у гена hedgehog есть аналоги в ге­номах как человека, так и птиц. У нас и у куриц есть три похожих гена: sonic hedgehog (Зоник Хеджхог), Indian hedgeh­og (индийский еж) и desert hedgehog (пустынный еж), выпол­няющих одну и ту же работу. (Из-за названий генов может возникнуть впечатление, что генетики страдают больным воображением. В генетических каталогах вы найдете гены с именами tiggywinkle (прыгающий моллюск) и целые семей­ства генов с общим именем warthog (бородавочник, или в данном случае, скорее, «бородавчатая свинья») и groundhog (имя гена можно перевести как «земляная свинья», но так по-английски называются многие животные — от сурка до трубкозуба). Что касается генов-ежиков, то такое название они получили по внешнему виду мушки дрозофилы с де­фектным геном hedgehog.) Точнотакже, какудрозофилы, на­значение гена sonic hedgehog и его партнеров состоит в том, чтобы установить в конечностях оси фронтально-дорзаль- ной асимметрии. У эмбриона сначала формируются сим­метричные отростки конечностей и только под влиянием генов семейства hedgehog происходит дифференциация ко­нечности на переднюю и заднюю части. На куриных эмбри­онах проводили следующий эксперимент. В строго опреде­ленное время микроскопический комок эмбриональных клеток смачивали в суспензии белка хеджхог и аккуратно под микроскопом вставляли в среднюю часть почки буду­щего крыла у 24-часового куриного эмбриона. В результа­те точно так же, как у дрозофилы, вырастали сдвоенные крылья. Каждое из них представляло собой пару крыльев, сросшихся фронтальной частью с оперением, торчащим вперед и назад от средней линии крыла.

Имя hedgehog (ежик) носит целое семейство генов инди­видуального развития. Первый ген этого семейства был обнаружен в 1978 году нобелевскими лауреатами Эриком Вишаусом (Eric Wieschaus) и Кристианой Нюссляйн- Фолхард (Christiane N sslein-Volhard). Такое название было предложено, поскольку мутантная мушка дрозо­фила была покрыта мелкими щетинками, делающими ее похожей на ежа. Все остальные гены hedgehog названы по видовым названиям ежей, за исключением гена sonic hedgehog, названного так в честь героя компьютерных игр кота Sonic the Hedgehog.

Таким образом, у птиц и мух ген hedgehog определяет пе­реднюю и заднюю части крыла. У млекопитающих этот ген отвечает за правильное развитие пальцев на конечностях. В каждом эмбрионе человека происходит трансформация беспалой почки в пятипалую конечность. Но точно такая же трансформация произошла примерно 400 млн лет назад с плавниками рыб, вышедших на берег. Этот факт одновре­менно получил подтверждение как в результате палеонто­логических открытий, так и наблюдений за развитием эм­брионов под контролем Нохггенов.

Изучение эволюции конечностей началось в 1988 году с обнаружения в Гренландии окаменелостей акантостега (Acanthostega). Полурыба-полумлекопитающее, вымершее 360 млн лет назад, поразило ученых строением восьмипа- лой конечности, напоминающей конечность сухопутных животных. Это был один из вариантов конечностей, кото­рые природа апробировала на древних рыбах, позволив им шагать по мелководью. Постепенно, после анализа много­численных окаменелостей, стал проясняться путь эволю­ции от плавника рыбы к пятипалой конечности, которой обладаем мы с вами. Сначала появились изогнутые дугой и торчащие вперед из грудной клетки кости предплечий. Затем из костей запястья образовались направленные на­зад косточки пальцев. Последовательность эволюцион­ного развития конечностей была открыта после того, как ученые выстроили в ряд найденные окаменелости рыб и первых сухопутных животных. И тут палеонтологи полу­чили экспериментальное подтверждение своей теории от эмбриологов. Оказывается, именно в такой последователь­ности в конечностях работают гомеозисные гены. Сначала Нох-гены создают градиент экспрессии от вершины к осно­ванию растущей почки конечности, в результате чего в ней появляются и развиваются кости плеча и запястья. Затем в запястье возникает новый градиент экспрессии хеджхог-ге- нов, перпендикулярный первому градиенту, который дает толчок развитию костей пальцев (Zimmer С. 1998. At the wa­ter's edge. Free Press, New York).

И Изменения именно в гене sonic hedgehog привели к тому, что предки китов и дельфинов лишились задних конеч­ностей (Thewissen J. G. et al. 2006. Developmental basis for hind-limb loss in dolphins and origin of the cetacean bodyplan.            PNAS, e-pub ahead of print).

Hoxгенами иhedgehog-rewAMii не ограничивается пере­чень генов развития эмбриона. Множество других генов, определяющих, что и где должно расти, образуют удиви­тельную по надежности самоорганизующуюся систему: объединяющие и разъединяющие гены (pax-genes и gap-ge­nes) и еще множество генов с удивительными англо-немец­ко-японскими именами, такие как radical fringe (остаточная бахрома), even-skipped (парно-пропущенный), fushi tarazu, hu­nchback (горбун), Kriippel (калека), giant (гигант), engrailed (за­зубренный), knirps (карапуз), windbeutel (флюгер), cactus (как­тус), huckebein (хромой), serpent (змея), gurken (огурчик), oskar (оскар) и tailless (бесхвостый). Читая современные статьи по эмбриологии, иногда думаешь, будто взялся за чтение очередной новеллы Толкиена о приключениях хоббитов. Приходится освоить массу новой терминологии, чтобы по­нять, что к чему. Тем не менее генетика индивидуального развития полностью соответствует основным генетическим законам. Чтобы постичь чудо развития организма из одной клетки, не потребовалась ни современная ядерная физика, ни мудреная теория хаоса, ни квантовая динамика, ни но­вые генетические концепции. Так же, как и с генетическим кодом, проблема эмбрионального развития, которая пред­ставлялась непостижимой загадкой, оказалась вполне объ­яснимой последовательностью генетических событий. Все начинается с градиента химических веществ, оказывающих влияние на яйцеклетку. Под влиянием химических сигна­лов активизируются первые регуляторные гены, которые определяют, где у эмбриона перед и где зад. Затем последо­вательно от головы к хвосту включаются другие регулятор­ные гены, придающие каждому сегменту тела свою функ­циональность и специфичность. Следующая волна генов устанавливает фронтально-дорзальную полярность сегмен­тов, и уже локальные регуляторные гены трансформируют клетки в отдельные органы и ткани. Процесс эмбриональ­ного развития оказался довольно простым линейным хи­мико-механическим процессом больше в духе Аристотеля, чем Сократа. (Автор противопоставляет материалистиче­ский натурализм Аристотеля идеализму Сократа. — Примеч. ред.) Из простого химического градиента возникает слож­ный полиморфизм органов и тканей. Насколько простыми были принципы индивидуального развития, и насколько сложным и многообразным оказался конечный результат. Несмотря на простоту базовых принципов, природа все еще бросает вызов инженерам. До сих пор человеку так и не удалось сконструировать машину, которая собирала бы сама себя из запчастей.

    Хромосома 13 История народов 

Поразительное единообразие гомеозисных генов у чер­вей, мух, кур и людей еще раз подчеркивает общность на­шего происхождения от единого предка. Обнаружить это сходство нам позволило знание генетического кода — язы­ка, на котором записаны прописи белков в генах. Мы срав­нили «тексты» генов и обнаружили в них общие «слова». Точно так же, но в иной исторической перспективе, срав­нение языков дает возможность проследить общие корни разных народов. Например, итальянский, французский, испанский и румынский языки происходят от латинского языка, на котором говорили в Древнем Риме. Историю ми­грации народов можно изучить, если объединить в исследо­вании лингвистический и генетический анализ родствен­ных связей между людьми. Напрасно историки сетуют на отсутствие исторических документов, свидетельствующих о переселении того или иного народа в далеком прошлом. Такие документы есть. Это гены и язык, на котором мы го­ворим. По причинам, которые я постепенно буду раскры­вать в этой главе, хромосома 13 является отличной отправ­ной точкой для разговора о генеалогии человечества. 

В 1786 году английский судья в Калькутте сэр Уильям Джонс (William Jones) созвал съезд Королевского азиат­ского общества (Royal Asiatic Society) и объявил о своем от­крытии: древнеиндийский язык санскрит является праро­дителем латинского и греческого языков. Благодаря тому что Джонс владел многими языками, он обнаружил сход­

ство санскрита также с кельтским, готским и персидским языками. Он предположил, что все эти языки имели общее происхождение. Джонс пришел к такому заключению по той же причине, по которой современные генетики сдела­ли вывод о существовании 530 млн лет назад округленных плоских червей — предков большинства современных жи­вотных. Этой причиной явилось сходство слов. Например, слово «три» звучит как «tres» в латинском, «treis» — в грече­ском и «tryas» — в санскрите. Безусловно, в отличие от ге­нетического «языка» в разговорных языках гораздо проще происходит заимствование слов у народов, которые живут на соприкасающихся территориях. Можно предположить, что слово «три» было занесено в санскрит из языков евро­пейских народов. Но дальнейшие исследования подтверди­ли правоту Джонса. Все эти народы на огромной террито­рии от Индии до Ирландии когда-то были одним народом и жили вместе на одной территории. Затем в ходе вековой истории миграций общий язык рассыпался на диалекты, которые стали самостоятельными языками.

Сравнив языки, мы даже можем предположить, какими были наши общие предки. Индоевропейцы примерно 8 ООО лет назад начали мигрировать из своей земли обетованной, которую некоторые считают современной Украиной, но, скорее, это была территория современной Турции (во всех индоевропейских языках есть общие корни слов, обозна­чающих холмы и быстрые горные потоки). Наши предки занимались земледелием и скотоводством — во всех языках есть общие слова, обозначающие урожай, коров, овец и со­бак. Если учесть, что согласно археологическим данным земледелие в те времена только зарождалось в так называе­мом перекрестке изобилия — Сирии и Месопотамии, — ста­новится понятным, что своему успеху в расселении на двух континентах наши предки обязаны владению передовой технологией тех времен — умением обрабатывать землю и выращивать урожай. Но разнесли ли они вместе со своим языком по дальним землям также свои гены? К этому во­просу мы еще вернемся чуть позже.

На родине индоевропейских народов — в Анатолии — сей­час говорят по-турецки, на языке, который не относится к индоевропейской группе и был занесен сюда позже дикими всадниками с бескрайних степей центральной Азии. Эти «алтайские» народы также владели передовой технологи­ей — они разводили и использовали лошадей, о чем свиде­тельствует не только история, но и их язык. У всех народов алтайской группы много общих слов, связанных с лошадьми. Третья большая языковая группа —уральская. На языках этой группы говорят народы севера России, Финляндии, Эстонии и, как ни странно, венгры. Расселение этих народов проис­ходило в несколько этапов, примерно в то же время, когда в Европе появились индоевропейцы. Вероятно, они тоже были обладателями какой-то передовой технологии, воз­можно, занимались разведением северных оленей. В клас­сической форме уральский язык сохранился сейчас только у самоедов — оленеводов северо-западной части России.

Но если мы копнем глубже, то найдем свидетельства того, что эти три группы языков — индоевропейская, алтай­ская и уральская — также сходятся к одному общему языку, на котором говорили народы Евразии примерно 15 ООО лет назад. Судя по общим корням во всех языках, это был народ охотников-собирателей, у которых еще не было домашних животных за исключением, возможно, собаки (волка). Нет общего мнения по поводу того, какие народы являются их прямыми потомками. Русские лингвисты Владислав Иллич- Свитыч и Агарон Долгопольский относили к афро-азиат­скому семейству также арабский язык и языки Северной Африки, тогда как Джозеф Гринберг (Joseph Greenberg) из Станфордского университета исключает эти языки, но до­бавляет к данному семейству языки коряков и чукчей, про­живающих на северо-восточной оконечности Азии. Иллич- Свитыч даже написал небольшую поэму на неизвестном древнем «ностратическом» языке. Корни и звучание слов были выведены теоретически, на основе сравнительного анализа афро-азиатского семейства языков.

Доказательством существования древнейшего языка на­ших пращуров служат отдельные слова и буквосочетания, ко­торые мало изменились за все эти тысячелетия. Например, в индоевропейских и уральских языках, а также монголь­ском, чукотском и эскимосском в слове «мне» присутствует звук «м», а в слове «ты» — звук «т». Множество таких приме­ров сводит к минимуму вероятность простого совпадения. Можно с уверенностью сказать, что португальский и корей­ский языки сходятся к общему предковому языку.

Каким был секрет успеха ностратического народа, мы, видимо, никогда не узнаем. Возможно, эти люди первые придумали использовать собак во время охоты или изобре­ли лук и стрелы. Возможно, причина ихуспеха была не столь материальной, а состояла в более совершенном обществен­ном укладе, например в принятии решений путем демокра­тического голосования. Распространившись на огромные территории, они не уничтожили коренные народы, жив­шие здесь до них. Достоверно известно, что баскский язык, некоторые языки Кавказа и исчезнувший этрусский язык не относятся к макросемейству ностратических языков, но зато есть четкие связи между этими языками и китайским, а также языком индейцев племени Навахо. Они образуют другое макросемейство языков на-дене. Мы вплотную по­дошли к одной спекулятивной идее. Известно, что баски, которые сейчас сохранились в Пиренейских горах (горы всегда были закоулками на путях великих переселений, где находили прибежище потомки давно исчезнувших на­родов), когда-то населяли гораздо большую территорию, о чем свидетельствуют названия местностей. Интересно, что эта территория совпадала с областью распростране­ния кроманьонской наскальной живописи. Являются ли баскский язык и язык навахо лингвистическими окамене- лостями первых кроманьонцев, которые вытеснили неан­дертальцев из Евразии? Являются ли носители этих языков прямыми потомками мезолитических людей, на смену ко­торым затем пришли люди неолита, говорящие на индоев­ропейских языках? Скорее всего, нет, но все же небольшая вероятность этого сохраняется.

В 1980-х годах великий итальянский генетик Луиджи Лука Кавалли-Сфорца (Luigi Luca Cavalli-Sforza), вдохнов­ленный открытиями лингвистов, задался очевидным во­просом: соответствуют ли языковые границы генетиче­ским? Границы распространения генов, безусловно, более размыты в результате смешанных браков. Отличия между немцами и французами в генетическом плане гораздо ме­нее очевидны, чем различия в языке.

Тем не менее некоторые закономерности начали про­являться. Собрав множество примеров «классического полиморфизма» генов в популяциях людей и обработав эти данные с помощью статистического метода основных компонентов, Кавалли-Сфорца обнаружил в Европе пять центров, из которых происходило распространение поли­морфных генов разных типов. Плавный градиент генети­ческого полиморфизма с юго-востока Европы в направле­нии северо-запада отображает путь расселения в Европу из Средней Азии земледельцев во времена неолита. На пуги генетического маршрута были обнаружены археологиче­ские свидетельства— стоянки древних земледельцев, ко­торые появились в Европе примерно 9 500 лет назад. Этот генетический тренд обуславливает 28% генетического по­лиморфизма у современных европейцев, /(ругой резкий градиент полиморфизма на северо-востоке Европы соот­ветствует расселению народов уральской языковой груп­пы. Влиянием расселения этих народов объясняется 22% варьирования генов у европейцев. Третий градиент, кото­рый вдвое слабее предыдущего, расходится концентриче­скими кругами от украинских и донских степей. Этот гра­диент соответствует расселению кочевников, пришедших в Европу за 3 ООО лет до нашей эры из междуречья Волги и Дона. Четвертая область генетического разнообразия представлена множеством вкраплений в Греции, Южной Италии и в Западной Турции и, вероятно, отображает рас­пространение античных греческих мегаполисов во втором и первом тысячелетиях до нашей эры. Наиболее интригу­ющим является едва вырисовывающийся пятый центр рас­пространения необычных генов в районе древней страны басков в Северной Испании и в Южной Франции. Это еще раз подтверждает тот факт, что баски являются древним донеолитическим народом, выстоявшим под напором ин­доевропейцев (Cavalli-Sforza L. 1998. The DNA revolution in population genetics. Trends in Genetics 14: 60-65).

Другими словами, генетика подтвердила лингвистиче­ские гипотезы о том, что расселение и миграции древних народов, вооруженных новыми технологиями, сыграли огромную роль в эволюции человечества. генетические гра­ницы не так резки, как лингвистические, благодаря чему генетический анализ позволяет раскрыть больше нюансов истории народов. Даже в пределах одной страны генетиче­ский полиморфизм часто совпадает с языковым. Например, в родной для Кавалли-Сфорца Италии есть островки гене­тического полиморфизма, которые соответствуют древней стране этрусков, Лигурии и Генуи, жители которых говорят на наречии, не относящемся к индоевропейскому семейству языков, а также древним греческим мегаполисам на юге Италии. Вывод прост: люди и их язык идут по земле вместе.

Археологи могут проследить время появления в Европе земледельцев неолита, кочевников и древних мадьяр. Но как это происходило? Они просто расширяли свои терри­тории или мигрировали? Повстречалось ли им на новых землях коренное население? Что произошло с коренным населением, были ли они все уничтожены или ассимилиро­вались с пришельцами? Или может пришельцы взяли себе в жены местных женщин, а мужчин убили? А может, рас­селялись не люди, а их культура находила все больше при­верженцев, и вместе с новыми технологиями распростра­нялся и язык? Все модели возможны. Например, в Америке XVIII века коренное население было почти полностью уни­чтожено европейцами как в генетическом, так и в лингви­стическом плане, тогда как в Мексике в XVII веке процесс больше напоминал смешение. В XIX веке в Индии широко распространился английский язык, но это практически не сопровождалось генетическим кровосмешением.

Генетический анализ позволяет нам лучше понять, какая из моделей экспансии больше применима к древним исто­рическим событиям. Плавный генетический градиент, на­правленный с юго-востока к северо-западу Европы лучше всего объясняется моделью диффузного проникновения в Европу первых земледельцев неолита. Гены земледельцев с юго-запада смешивались с генами коренного населения, по­этому генетический полиморфизм постепенно сглаживает­ся по мере продвижения на северо-запад. Это указывает на многочисленные смешанные браки между пришельцами и коренным населением. Кавалли-Сфорца предположил, что, вероятнее всего, мужчины-земледельцы брали себе в жены местных женщин из племен охотников и собирателей, но не наоборот. То же самое сейчас происходит в центральной Африке между чернокожими крестьянами и пигмеями, ве­дущими полудикий образ жизни в джунглях. Земледельцы, которые могли прокормить несколько жен и рассматрива­ли охотников как дикарей, никогда бы не позволили сво­им дочерям выйти замуж за дикого охотника, но были не прочь заиметь себе в жены красавицу-дикарку.

Вторжение более развитой цивилизации сопровожда­лось закреплением на территории нового языка. Браки между пришлыми мужчинами и коренными женщинами вели к смешению всех генов за исключением тех, которые находятся на хромосоме Y. Так произошло на территории современной Финляндии. Финны генетически почти не отличаются от соседних народов, исключение составляет лишь хромосома Y. Гены только этой хромосомы однознач­но указывают на североазиатское происхождение финнов. Когда-то в далеком прошлом на территории современной Финляндии с коренным индоевропейским населением про­изошло наслоение языка уральской группы и уральской Y- хромосомы. Весьма интересный факт был обнаружен в ходе популяционных генетических исследований. Оказалось, что скорость распространения генов митохондрий, пере­дающихся только по женской линии, во много раз превос­ходит скорость распространения мужских генов на хро­мосоме Y. Это связано с тем, что в человеческом обществе обычно жена уходила к мужу (или выкрадывалась) из своей семьи, а не наоборот (Jensen М. 1998. All about Adam. New Scientist, 11 July: 35-39).

Но какое отношение ко всему этому имеет хромосома 13? Так случилось, что на этой хромосоме оказался известный ген BRCA2, который тоже многое может рассказать о ге­неалогии людей. BRCA2 был вторым по счету геном «рака молочной железы», обнаруженным в 1994 году. Довольно редкая мутация этого гена делает женщин несколько более предрасположенными к данному заболеванию. Ген был об­наружен в результате изучения нескольких исландских се­мей, в которых в ряде поколений женщины страдали раком груди. Исландия — это уникальная естественная генетиче­ская лаборатория, поскольку все ее население произошло от небольшой группы норвежцев, высадившихся здесь в 900-х годах нашей эры. Уровень иммиграции на протяже­нии последующих веков был низким. Поэтому родословная практически всех 270 ООО жителей острова начинается от тех нескольких тысяч норвежцев, появившихся здесь до на­ступления «малого ледникового периода» средних веков. Одиннадцать веков изоляции и опустошительные эпидемии XIV столетия сделали остров заповедным местом для охот­ников за генами. Несколько предприимчивых исландских генетиков, получивших образование в США, вернулись на родину и открыли частную клинику по выявлению родос­ловной исландских семей по генетическим маркерам.

В двух местных семьях частые случаи рака молочной железы прослеживались во многих поколениях вплоть до 1711 года. В обеих семьях была обнаружена одна и та же мутация — делеция (недостаток) пяти «букв» в тексте гена BRCA2после 999-й «буквы». Другая мутация в этом же гене — делеция 6 174-й «буквы» — характерна для потомков евреев ашкенази. Примерно 8% случаев рака молочной железы у евреек ашкенази в возрасте около 42 лет связаны с этой му­тацией, и еще 20% случаев связаны с мутацией в гене BRCArкоторый находится на хромосоме 17. И вновь генетиче­ские заболевания стали результатом продолжительного инбридинга, хотя и не в таких масштабах, как в Исландии.

Генетическая чистота евреев связана с многовековой прак­тикой неприятия иноверцев и отвержения тех, кто женил­ся на чужеземке. Наиболее последовательные иудеи, к ко­торым относятся евреи ашкенази, также стали объектом пристального изучения генетиков. В США даже был создан комитет по предупреждению генетических заболеваний евреев (the Committee for the Prevention of Jewish Genetic Disease), в задачи которого, в частности, входит генетиче­ский анализ крови у школьников. Впоследствии, когда дети вырастают, прежде чем разрешить им вступление в брак, брачные агенты запрашивают в базе данных результаты ана­лиза, где они хранятся под анонимными индивидуальными номерами каждого школьника. Если у обоих брачующихся будут обнаружены одинаковые мутации, ведущие к болез­ни Тея-Сакса (детское слабоумие) или муковисцидозу, то в браке молодым откажут. Практические результаты рабо­ты этого комитета, который остро критиковался в New York Times в 1993 году как «неоевгенический», впечатляют своей эффективностью. Муковисцидоз был практически искоре­нен у еврейского населения США (сведения приводились в Интернет-издании HMS Beagle: TheBiomednet Magazine, www. biomednet. com/hmsbeagle, issue 20, November 1997).

Таким образом, география распространения генов пред­ставляет не только академический интерес. Болезнь Тея- Сакса является результатом генетической мутации, которая довольно часто встречается у евреев ашкенази по причи­нам, о которых мы говорили при рассмотрении хромосо­мы 9. Мутация Тея-Сакса на одной хромосоме делает людей несколько более устойчивыми к туберкулезу, что отражает историю жизни и болезней этого народа. Скученные в гет­то на протяжении нескольких последних столетий, евреи ашкенази были особенно подвержены туберкулезу, поэтому не удивительно, что в их геноме накопились гены, препят­ствующие данному заболеванию. Хотя ценой этой защиты была повышенная смертность детей от генетического забо­левания.

До сих пор нет такого простого объяснения факта рас­пространения мутации на хромосоме 13 у ашкенази, результатом которой становится рак молочной железы. Скорее всего, у этого и у всех остальных расовых и этниче­ских особенностей генома есть свой практический смысл. Составление полной генетической карты мира позволит лучше понять тенденции и процессы как древней, так и не­давней истории человечества.

Рассмотрим два интересных примера: употребление алкоголя и молока. Способность употреблять большие объемы спиртного во многом зависят от работы гена на хромосоме 4, кодирующего синтез фермента алкогольдеги- дрогеназы. У многих людей есть врожденная способность при необходимости быстро наращивать производство это­го фермента — результат тяжелой многовековой практики. Люди, у которых данный фермент плохо работал, дегради­ровали и умирали от алкоголизма. Способность к потре­блению спиртных напитков была эволюционно прогрес­сивной, поскольку спирт убивал микробов, вызывавших опустошительные эпидемии дизентерии и других желудоч­но-кишечных инфекций у оседло живущих средневековых земледельцев. «Не пейте сырую воду» — предупредят вас в любом туристическом агентстве перед поездкой в тропиче­ские страны. Помимо бутылированной воды безопасными напитками являются кипяченая вода и спиртные напитки. До XVIII столетия включительно богатые европейцы пили только вино, пиво, кофе и чай. Употребление любых дру­гих напитков было чревато опасностью кишечных инфек­ций. (Опасность прошла, но привычка осталась.)

Однако скотоводы и кочевники, во-первых, не выращи­вали растений, пригодных для ферментации и, во-вторых, не нуждались в стерилизации напитков, так как жили обо­собленно поблизости от незагрязненных природных источ­ников. Не удивительно, что коренные жители Австралии и Америки оказались столь восприимчивы к алкоголизму. У них нет ферментов для быстрого расщепления этанола.

Подобную эволюцию пережил другой ген на хромосо­ме 1, ответственный за синтез лактазы. Этот фермент не­обходим для расщепления лактозы— молочного сахара.

Мы все рождаемся с данным геном, который активно рабо­тает, пока мы маленькие. Но у большинства людей и всех остальных млекопитающих этот ген выключается по мере взросления. Это объясняется тем, что млекопитающие упо­требляют молоко только в младенчестве. В дальнейшем нет смысла тратить энергию на синтез ненужного фермента. Но несколько тысяч лет назад древние люди научились по­лучать молоко от домашних животных и стали родоначаль­никами молочной диеты. Вкусное и полезное для детей молоко оказалось трудным для переваривания взрослым организмом продуктом ввиду отсутствия лактазы. Один из способов превращения молока в диетическую пищу состо­ял в том, чтобы дать бактериям съесть всю лактозу, оставив остальные питательные вещества человеку. Так появился сыр, содержащий мало лактозы и одинаково хорошо усва­иваемый как детьми, так и взрослыми.

Случайно в результате мутации в одном из регуляторных генов, чей продукт выключал ген лактазы, фермент стал синтезироваться на протяжении всей жизни. К радости из­готовителей кукурузных и пшеничных хлопьев, которые подают к завтраку с молоком, большинство европейцев уна­следовали эту мутацию. Примерно 70% европейцев легко усваивают молоко в зрелом возрасте, тогда как в отдельных частях Африки, Восточной и Центральной Азии, а также Океании только 30% населения имеют необходимый фер­мент. Частота мутаций может существенно меняться даже в смежных районах. Возникает вопрос: каковы причины, которые заставляли разные народы переходить на молоч­ную диету? 

Существует три основные гипотезы на эту тему. Первая и наиболее очевидная состоит в том, что пастухи и кочев­ники переходили на молочную пищу, чтобы разнообразить свое убогое питание на пастбищах. Во-вторых, переход на молочную диету мог стимулироваться недостатком солнца, и, следовательно, витамина D. Витамин D вырабатывает­ся под воздействием солнечных лучей но, кроме того, им богато молоко. Основой для этой гипотезы послужил тот факт, что сырое молоко больше пьют в Северной Европе, тогда как жители Средиземноморья предпочитают сыры. Третья причина характерна для засушливых районов, где молоко могло быть дополнительным источником жидко­сти. Например, много молока потребляют бедуины и туа­реги Сахары.

Два биолога собрали сведения о потреблении молока у 62 народов и народностей, чтобы найти статистическое подтверждение этим гипотезам. Они не обнаружили чет­кой корреляции между потреблением молока и широтой местности, или особенностями ландшафта, что снижает вероятность второй и третьей гипотез. Но потребление молока существенно возрастало у тех народов, чьи предки были скотоводами, как, например, народ тутси в централь­ной Африке, фуланы из западной Африки, народы пустынь (бедуины и туареги), ирландцы, чехи и испанцы, — у всех этих народов практически нет ничего общего за исключе­нием того, что их предки пасли отары овец, стада коров, или держали коз. Эти народы являются чемпионами в по­треблении молока на душу населения (Holden С., Mace R. 1997. Phylogenetic analysis of the evolution of lactose digestion in adults. Human Biology 69: 605-628).

Есть свидетельства в пользу того, что эти народы снача­ла научились скотоводству, а потом уже пристрастились к молочной диете. Сомнительно, чтобы они перешли к ското­водству из-за генетической предрасположенности к потре­блению молока. Это важное открытие, показывающее, как культурно-социальные изменения в обществе ведут к генети­ческим изменениям. Гены могут включаться и выключаться под влиянием волевых решений индивидуума. Перейдя к скотоводству, люди самостоятельно создали новый эволюци­онный тренд. Это звучит почти так же, как эволюционные ереси ламаркистов о том, что кузнец, нарастивший бицепсы тяжелым трудом, может передать этот признак своему сыну по наследству. Это, конечно, не так. И все же следует при­знать, что смена образа жизни создает эволюционный прес­синг на геном, результатом которого становится генетиче­ское разнообразие популяций нашего вида.

Хромосома 14 Бессмертие

Мы рождаемся и умираем, но геном бессмертен. Заглянув в прошлое, вы увидите непрерываемую цепь 50 млрд поко­лений, растянувшихся на 4 млрд лет эволюции жизни на Земле. Древнейшие гены первых живых организмов все еще работают в наших клетках. Не было ни одного разрыва или фатальной ошибки в цепи жизни. Но бессмертие в про­шлом, как скажет вам любой биржевой брокер, не гаранти­рует бессмертия в будущем.

Предком не так то просто стать. На страже стоит есте­ственный отбор и отсеивает все слабые звенья цепи. Если бы это было не так, эволюция утратила бы свою адаптивную прогрессивность. Если человечество проживет еще милли­он лет, генетического следа многих из тех, кто живет сегод­ня, не будет в будущем. Ряд генетических ветвей усохнут и сломаются, не оставив потомков. Когда-нибудь человек как вид может исчезнуть с лица Земли. Большинство видов на Земле существовали не более 10 млн лет, и многие не оста­вили после себя никаких дочерних видов. Нашему виду уже около 5 млн лет, и никаких новых видов людей от нас пока не произошло. Если человечество погибнет, то все наши гены исчезнут и никогда больше не повторятся. Но пока существу­ет жизнь на Земле, у всех живых организмов будут родители и предки, уходящие беспрерывной цепью вглубь времен к са­мому первому организму, появившемуся на нашей планете.

Но если геном бессмертен, почему умирает тело? Четыре миллиарда лет не затерли «текст» генома (во многом благо­даря тому, что он записан в цифровой форме), но каждый

год жизни делает наше тело менее гибким и подвижным. Менее 50 циклов делений хватает для того, чтобы опло­дотворенная клетка превратилась в организм, и еще 100 циклов делений обеспечивают регенерацию кожи и орга­нов у взрослого человека в течение всей его жизни. Есть старая сказка о восточном императоре, который решил одарить ученого математика за услугу всем, что тот поже­лает. Математик попросил положить на первую клеточку шахматной доски одно зернышко риса, на вторую — два, на третью — четыре, на четвертую — восемь и т.д. Императору показалось, что он легко рассчитается с мудрецом, но для заполнения 64 клеток ему понадобилось бы около 20 мил­лионов миллионов миллионов миллионов зернышек риса. Несмотря на все богатства императора, задача оказалась не­выполнимой. Так же и с клетками тела человека. Яйцеклетка делится один раз, затем каждая дочерняя клетка делится опять и т.д. На 47-м цикле деления тело будет состоять бо­лее чем из 100 триллионов клеток. Поскольку многие клет­ки органов скоро прекращают делиться, для наполнения тела необходимым количеством клеток требуется около 50 циклов делений. Однако некоторые клетки продолжают делиться всю жизнь, обеспечивая регенерацию тканей и органов. В течение жизни человека такие клетки проходят более сотни циклов деления, но потом умирают. Сотни опе­раций копирования вымарывают «текст» генома. Но ведь мы только что сказали, что 50 млрд операций копирования за всю историю жизни на Земле не испортили «текст» са­мых первых генов. В чем же разница?

По крайней мере часть ответа на этот вопрос кроется в хромосоме 14 в виде гена ТЕР. Продуктом этого гена явля­ется белок, который входит в состав одной из самых удиви­тельных биохимических машин — теломеразы. Отсутствие теломеразы в клетках ведет к старению. Добавление тело­меразы делает некоторые клетки бессмертными.

История началась в 1972 году с подачи одного из перво­открывателей структуры ДНК — Джеймса Уотсона (James Watson). Уотсон заметил, что белковая машина копирова­ния ДНК, называемая полимеразой, не может начать счи­тывание ДНК с самого начала. Молекуле полимеразы сна­чала нужно прикрепиться к цепи ДНК, в результате какая- та часть нуклеотидов оказывается за активным центром полимеразы и не копируется. Каждый раз скопированный текст становится чуть короче оригинала. Представьте себе копировальную машину, которая обеспечивает иде­альное качество, но всегда начинает копирование текста со второй строки и заканчивает на предпоследней строке. Единственный способ справиться с такой ненормальной машиной — это заполнить первую и последнюю строки бес­смысленными повторами букв, которые не жалко потерять. Именно так и поступают хромосомы. Каждая хромосома представляет собой длинную страницу текста, который ко­пируется полимеразой полностью, за исключением самого начала и самого конца. Поэтому на своих концах хромосо­мы содержат бессмысленный текст более чем из тысячи по­второв «фразы» TTAGGG. Эти повторяющиеся фрагменты ДНК называются теломерами. Благодаря наличию теломер на концах хромосомы неуклюжесть полимеразы не приво­дит к потере жизненно важной информации. Как металли­ческий наконечник на конце шнурка, теломеры предохра­няют хромосому от изнашивания.

Но каждый раз после копирования хромосомы число те­ломер на концах уменьшается. После снятия сотни копий хромосома становится настолько короткой, что под угро­зой оказываются важные гены. В среднем теломерные кон­цы хромосомы уменьшаются на 31 «букву» в год, но в тканях с высокой скоростью деления концы хромосом «сгорают» значительно быстрее. Вот почему клетки стареют и умира­ют к определенному возрасту. Возможно, по этой же причи­не стареет и наше тело, хотя по данному вопросу между уче­ными продолжаются жаркие споры. К восьмидесяти годам на концах хромосом остается в среднем 5/8 от числа тело- мер, которые были при роясдении (Slagboom P. Е., Droog S., Boomsma D. I. 1994. Genetic determination of telomere size in humans: a twin study of three age groups. American Journal of Human Genetics 55: 876-882).

Но почему гены не теряются в яйцеклетках и спермато­зоидах, прародителях всех остальных клеток организма? В этих клетках неустанно работает теломераза, наращива­ния горящие концы хромосомы за счет добавления новых теломер. Теломераза, обнаруженная в 1984 году Кэролом Грейдером (Carol Greider) и Элизабет Блэкберн (Elizabeth Blackburn), оказалась затейливым созданием. Это соедине­ние содержит в себе молекулу РНК, которая используется в качестве шаблона для копирования теломер, а сам белок очень напоминает уже известную вам обратную транскрип- тазу, благодаря которой ретровирусы и транспозоны при­умножают свое число (см. главу 9). Одни считают теломера- зу предшественницей всех ретровирусов и транспозонов, исходной системой копирования РНК в ДНК. Другие рас­сматривают теломеразу как реликт РНК-овой эпохи жизни на Земле — первый организм, в основе которого лежал ком­плекс из молекул РНК и белка (Lingner J. et al. 1997. Reverse transcriptase motifs in the catalytic subunit of telome-rase. Science 276: 561-567).

Еще следует отметить одну интересную особенность: «фраза» TTAGGG, которая повторяется несколько тысяч раз на концах хромосом, совершенно одинакова у всех мле­копитающих. Более того, она одинакова у всех животных и грибов, начиная от простейшей трипаносомы, вызыва­ющей сонную болезнь, или плесени Neurospora. У растений эта «фраза» отличается лишь дополнительной буквой Т в начале: TTTAGGG. Совпадение не случайно. Теломераза ис­пользовалась еще у самых древних организмов, и шаблон­ная РНК с тех пор почти не изменилась. Интересный факт, у реснитчатых простейших — шустрых инфузорий, покры­тых пропеллерами ресничек, — для теломеразы исполь­зуется несколько иной текст: TTTTGGGG или TTGGGG. Другая особенность реснитчатых простейших состоит в варьировании генетического кода, постоянного для всех остальных организмов. Все больше накапливается данных, свидетельствующих, что инфузории выпадают из общего ствола жизни. Мое личное мнение состоит в том, что они произошли от самых первых форм жизни, возможно, еще до появления бактерий. Вполне вероятно, что инфузории

являются живыми ископаемыми, произошедшими непо­средственно от Луки — общего предка всех живых организ­мов. Хотя, соглашусь, за этой версией пока нет эксперимен­тально подтвержденных фактов (Clark М. S., Wall W.J. 1996. Chromosomes: the complex code. Chapman and Hall, London).

Как это не иронично, но теломераза была выделена и хорошо изучена не у человека, а как раз у инфузорий. Нам до сих пор не известно, какие белки объединяются вместе в составе теломеразы у человека. Вполне вероятно, что те­ломераза млекопитающих может сильно отличаться от те­ломеразы инфузорий. Некоторые скептики называют тело- меразу «мифическим ферментом», поскольку ее так трудно выделить из клеток человека. У инфузорий, хранящих свои гены на тысячах маленьких хромосом, на концах каждой из которых расположены теломеразы, выделить этот фермент значительно проще. Ген теломеразы млекопитающих был впервые найден канадскими учеными в базе данных генов мыши но аналогии с геном инфузорий. Затем уже похожий ген был обнаружен в геноме человека. Группа японских уче­ных определила место гена теломеразы на хромосоме 14. Гену было присвоено имя ТЕР-i, что означает первый тело- меразный белок (first telomerase-associated protein). Хотя этот белок действительно является необходимой составной частью теломеразы, похоже, что обратная транскриптазная активность восстановления концов хромосом связана не с ним. Уже найден подходящий кандидат на эту роль, но на­хождение гена на хромосомах человека на момент написа­ния этой книги еще не было установлено (Harrington L. et al. 1997. A mammalian telomerase-associated protein. Science 275:973-977: Saito T. et al. 1997. Comparative gene-mapping of the human and mouse TEP-i genes, which encode one protein component of telomerases. Genomics 46: 46-50).

Сейчас уже известны все гены теломеразы у человека: TEPI, TER(template-containing telomerase RNA - шаблонная РНК теломеразы) и TERT(telomerase reverse transcriptase — об­ратная транскриптаза теломеразы), а также регуляция этих генов у эмбрионов и в раковых клетках (Cong Y. S. et al. 2002. Human telomerase and its regulation. Microbiology and Molecular Biology Reviews 66' 407-425).

Среди всех прочих генов гены теломеразы в наиболь­шей степени подходят под определение «гены молодости». Теломераза является настоящим эликсиром вечной жизни для клеток. Исследователь Кол Харли (Cal Harley), кото­рый впервые установил факт укорачивания теломеразных хвостов у хромосом при делении, основал свою компанию Geron Corporation, основной целью которой стало изуче­ние теломеразы. В августе 1997 года мир облетела новость, что в Geron удалось клонировать часть теломеразы. Цена акций компании сразу удвоилась, не столько из-за ожида­ний, что это открытие принесет нам вечную молодость, сколько из-за того, что изучение теломеразы открывает перед нами новые перспективы в борьбе с раком. Раковые клетки не могут жить без теломеразы.

Исследователи компании Geron продолжили работу по созданию бессмертных клеток с помощью теломеразы. В одном из экспериментов были взяты две лабораторные культуры клеток, в которых отсутствовал ген теломеразы. Внедрение этого гена в клетки вело к тому, что они стано­вились способными делиться бесконечно, не теряя своей молодости, тогда как контрольные культуры клеток давно умерли. К моменту написания этой книги срок жизни кле­ток с теломеразой уже в 20 раз больше срока, отведенного им природой, и нет ни малейших признаков уменьшения скорости их деления (Bodnar A. G. et al. 1998. Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells. Science 279: 349-352).

В организме человека ген теломеразы выключен во всех тканях за редким исключением, но этот ген активно рабо­тает в организме эмбриона. С момента выключения гена теломеразы жизнь человека «ставится на стрелку». С этого времени длина теломер на концах хромосом отмеряет число делений в клетках разных тканей, и в определенный момент укорачивание хромосом с концов достигает предела, за ко­торым следует смерть клеток. У микробов никогда не вклю­чается отсчет числа делений, поскольку ген теломеразы ни­когда не выключается. В злокачественных раковых клетках этот ген включается повторно. В линии мышиных клеток с целенаправленно разрушенным одним из генов теломеразы теломеры на концах хромосом прогрессивно укорачивались (Niida Н. et al. 1998. Severe growth defect in mouse cells lacking the telomerase RNA component. Nature Genetics 19: 203-206).

Под микробами Ридли, вероятно, подразумевает про­стейших. В клетках бактерий нет теломеразы, поскольку у кольцевых бактериальных хромосом нет концов, и про­цесс копирования происходит без потери данных. Даже в тех редких случаях, когда у бактерий встречаются линей­ные хромосомы (например, у Agrobacterium tumefaciens), им все равно как-то удается обойтись без теломеразы.

Похоже, что отсутствие теломеразы является основной причиной, ведущей к старению и умиранию клеток. Но яв­ляется ли это причиной старения и умирания всего организ­ма? Есть одно свидетельство в пользу данного утверждения: клетки стенок артериальных сосудов обычно имеют более короткие теломеры, чем клетки стенок вен. Это отражает бо­лее напряженный рабочий ритм артерий в условиях посто­янно меняющегося повышенного давления крови. Клетки артерий растягиваются и сжимаются при каждом ударе серд­ца, что ведет к их быстрому износу и замене новыми быстро делящимися клетками. Именно постоянное деление клеток в стенках артерий ведет к быстрому укорачиванию длины теломер и старению клеток. Вероятно, именно поэтому мы чаще страдаем от проблем с артериями, чем от проблем с ве­нами (Chang Е., Harley С. В. 1995. Telomere length and repli- cative aging in human vascular tissues. Proceedings of the National Academy of Science of the USA 92:11190-11194).

Старение мозга так просто не объяснить, поскольку нерв­ные клетки в течение ясизни человека не делятся. Но этот при­мер не оказался смертельным ударом для тех, кто считал от­сутствие теломеразы причиной старения. Вспомогательные клетки мозга, так называемые глиальные клетки, делятся довольно активно, а их теломеры укорачиваются. Впрочем, мало кто из ученых разделяет версию о том, что накопление «старых» клеток с сожженными концами хромосом является основной причиной старения организма. Большинство не­приятных вещей, ассоциируемых со старостью, таких как рак, дряхление и ослабление тонуса мышц, окостенение су­хожилий, седые волосы, снижение эластичности кожи, не имеют ничего общего с проблемой деления клеток. В случае с раком проблема как раз и состоит в том, что клетки делят­ся слишком активно.

Кроме того, виды животных сильно разнятся по продол­жительности жизни. Более крупные животные, например слон, живут обычно дольше мелких животных, что может показаться странным, так как для того чтобы вырос слон, требуется значительно больше делений яйцеклетки, чем для получения мыши. Это противоречит теории о том, что деление клеток ведет к их старению. Малоподвижные жи­вотные, такие как черепахи и ленивцы, живут дольше. Эти наблюдения ведут к следующему выводу, настолько просто­му, что он не может быть неверным, и врачи это подтвердят: всем животным отпущено одинаковое число дыханий. Слон живет дольше мыши, но и пульс у него значительно медлен­нее. Если жизнь измерить числом дыханий, то окажется, что продолжительность жизни у слона и мыши одинакова.

И все было бы хорошо с теорией, если бы не исключе­ния, касающиеся прежде всего летучих мышей и птиц. Миниатюрные летучие мыши, даже те, которые не впада­ют зимой в спячку, могут жить до 30 лет, и в течение всей жизни они едят, дышат и качают кровь с невероятной ча­стотой. Птицы, чья кровь на несколько градусов теплее нашей, в крови которых сахара вдвое больше, чем у нас, и потребление кислорода не сравнимо с таковым ни у одно­го из млекопитающих, обычно проживают длинную жизнь. Существуют две известные фотографии, на которых изо­бражен шотландский орнитолог Джордж Даннет (George Dunnet) с одним и тем же буревестником на руке, но фото­графии сделаны в 1950 и 1992 году. Буревестник выглядит совершенно одинаково на обеих фотографиях, чего нельзя сказать о профессоре Даннете.

На выручку биохимикам и врачам, у которых не получа­лось разгадать секрет старения, пришли эволюционисты.

Дж. Б. С. Холдейн (J. В. S. Haldane), Питер Мидэвор (Peter Medawar) и Джордж Уильяме (George Williams) независимо друг от друга сделали один и тот же вывод о причинах ста­рения. Каждый вид наделен своей программой старения, которая зависит от того, в каком возрасте особи этого вида продолжают размножаться. Естественный отбор тщатель­но выметает все генетические дефекты, которые могут по­вредить телу до или во время репродуктивного периода. Так происходит потому, что особи с дефектами в генах остав­ляют меньше потомства или не оставляют его совсем. Но естественный отбор не может повлиять на гены, которые ведут к разрушению организма уже после прекращения ре­продуктивного периода, поскольку такие мутации никак не могут повлиять на число потомков. Возьмем, к примеру, бу­ревестника Даннета. Он живет так долго, потому что в жиз­ни буревестника нет таких естественных врагов, как кошки и совы для мыши. Мышь в естественных условиях вряд ли проживет дольше трех лет, поэтому гены, которые приводят мышь к гибели на четвертый год, никак не контролируются естественным отбором. Буревестники продолжают размно­жаться и в 20 лет, поэтому гены, вредящие 20-летней птице, все еще находятся под прессом естественного отбора.

Эта теория подтверждается результатами одного на­блюдения, описанного Стивеном Аустэдом (Steven Austad). Исследователь изучал животный мир острова Сапело (Sapelo), который находится в пяти милях от береговой линии Джорджии в Соединенных Штатах Америки. На острове обитает популяция виргинийских опоссумов, изо­лированных от материка в течение 10 ООО лет. Опоссумы, как и все сумчатые, живут недолго. В возрасте 2 лет они уже обычно умирают, став жертвами катаракты, артритов, ли­шая и разнообразных паразитов. Но такая судьба уготовле­на лишь избранным долгожителям, поскольку до 2-летнего возраста опоссумы уже успевают попасть под грузовик или стать обедом для койота или филина. На острове Сапело, где естественных врагов у опоссумов нет, они доживают до старости, и поэтому в поле зрения естественного отбора попадает здоровье опоссумов после 2 лет. Больше потом­ства стали оставлять те особи, которые медленнее старели. Это и обнаружил Аустэд на Сапело. Опоссумы там не толь­ко живут дольше, но и медленнее стареют. Они продолжа­ли размножаться после 2-летнего возраста — что практиче­ски невозможно для материковых опоссумов, — оставаясь при этом значительно гибче и подвижнее своих однолеток с большой земли (Austad S. 1997. Why we age. John Wiley, New York).

Эволюционная теория старения очень хорошо объяс­няет тенденции старения у разных видов. Становится по­нятным, почему долго живущие виды имеют большие раз­меры (слон), хорошо защищены (черепаха и дикобразы) или способны избегать хищников (летучие мыши и летучие рыбы). Во всех случаях снижение вероятности гибели от несчастных случаев или хищников повышает степень есте­ственной селекции тех версий генов, которые способству­ют увеличению продолжительности жизни.

Предки людей на протяжении нескольких миллионов лет были достаточно большими, успешно использовали орудия для самообороны (даже шимпанзе умеют отгонять леопарда с помощью палок), поэтому в меньшей степени страдали от хищников. Результатом стало замедление ста­рения и существенное увеличение продолжительности жизни. Детская смертность в возрасте до 5 лет снизилась до 50%, что звучит шокирующе для современного общества, но в действительности значительно ниже детской смертно­сти у других видов в естественных условиях. Наш предок каменного века начинал половую жизнь примерно в 20 лет, репродуктивный период продолжался до 35 лет, и еще око­ло 20 лет уходило на воспитание детей, после чего в 55 лет человек вполне мог умереть без ущерба для популяции. Не удивительно, что в возрасте от 55 до 75 лет мы начинаем седеть, слабеть, терять гибкость, слепнуть и глохнуть. В од­ночасье начинают приходить в упадок все системы нашего организма. Так, когда-то рабочие автомобильных заводов Детройта ходили по свалкам и смотрели, какие запчасти в старых автомобилях все еще сохранили пригодность. Потом на заводе для этих запчастей снижали требования к качеству. Нет смысла тратить деньги на производство таких надежных деталей, которые переживут сам автомо­биль. Мать Природа сконструировала все органы таким об­разом, чтобы они могли служить нам до тех пор, пока мы не увидим наших детей самостоятельными, но не дольше.

В результате естественного отбора длина теломер на наших хромосомах рассчитана на 75-90 лет жизни. Еще пока нет никаких научных подтверждений, но вполне воз­можно, что у буревестника и черепахи теломеры от рож­дения длиннее, а у опоссума — короче. Не исключено, что индивидуальные различия в продолжительности жизни также могут быть связаны с длиной теломерных хвостов на концах хромосом. То, что индивидуальные различия существуют, уже было доказано. Число копий теломеры у разных людей может колебаться от 7 ООО до 10 ООО, причем длина теломерных окончаний наследуется. Возможно, что именно этим объясняются факты долгожительства членов отдельных семей, или даже представителей отдельных на­родов. Наверное, у француженки Жанны Кальман (Jeanne Calment) из Арля (Aries), которая в феврале 1995 года от­метила свое 120-летие, на концах хромосом было гораздо больше повторов «фразы» TTAGGG, чем у многих из нас. Она умерла на 122-м году жизни, а ее брат дожил до 97 лет (Slagboom P. Е., Droog S., Boomsma D. I. 1994. Genetic deter­mination of telomere size in humans: a twin study of three age groups. American Journal of Human Genetics 55: 876-882).

Но, скорее, мадам Калман следует благодарить за дол­гую жизнь не теломеры, а другие свои гены. Длинные те­ломеры не помогут больному организму. Они будут быстро укорачиваться, поскольку для регенерации поврежденных тканей необходимо быстрое деление клеток. У больных с синдромом Вернера, организм которых быстро и преж­девременно стареет, действительно теломеры сокращают­ся со значительно большей скоростью, но при рождении они были примерно такой же длины, как у других людей.

Их быстрое расходование, вероятно, связано с тем, что организму постоянно приходится устранять повреждения тканей, причиненные возникающими в большом количе­стве свободными радикалами— атомами с синглетными электронами, образующимися во время неконтролируе­мого окисления. Атомарный кислород — это агрессивное соединение, о чем вам засвидетельствует любой заржавев­ший железный предмет. Большинство мутаций, влияющих на продолжительность жизни, по крайней мере у мух и червей, связаны с генами, имеющими отношение к инги- бированию образования свободных радикалов, т.е. они свя­заны с предотвращением повреждений, а не продлением жизни клеток, занятых устранением повреждений. Отбор червей нематод по одному гену позволил ученым вывести такую линию долгожителей, что они жили бы до 350 лет, если спроецировать продолжительность жизни червя на продолжительность жизни человека. Майкл Роуз (Michael Rose) в течение 22 лет проводил селекцию мушек дрозо­фил, отбирая для спаривания наиболее долго живущих особей. Мушки его породы, которую он назвал Мафусаил в честь библейского героя, живут 120 дней, что вдвое пре­вышает срок жизни их диких сородичей. Они приступают к размножению в возрасте, когда дикие мушки уже обычно умирают. При этом нет свидетельств того, что уже достиг­нут предел продолжительности жизни. Изучая во Франции геномы людей, перешагнувших столетний рубеж, ученые обратили внимание на три версии гена, лежащего на хро­мосоме 6, который выглядит несколько иначе у долгожи­телей. Интересно, что один вариант гена был характерен для мужчин-долгожителей, а другой — для женщин (Ivanova R. et al. 1998. HLA-DR alleles display sex-dependent effects on survival and discriminate between individual and familiar lon­gevity. Human Molecular Genetics 7: 187-194).

Старение оказалось именно тем признаком, который находится под контролем многих генов. Джордж Мартин (George Martin) подсчитал, что на процесс старения у чело­века влияют до 7 ООО генов, т.е. 10% от общего числа генов.

Поэтому абсурдно называть какой-то отдельный ген геном старения. Старение представляет собой практически одно­временное разрушение многих систем организма, так что любой ген, определяющий функциональность той или иной системы, можно отнести к генам старения. И здесь есть своя эволюционная логика. Любой ген безнаказанно может нака­пливать в себе мутации, если их разрушительное влияние проявится уже после окончания репродуктивного периода жизни (Austad S. 1997. Why we age. John Wiley, New York).

Совсем не случайно получилось, что бессмертные ли­нии клеток человека, поддерживаемые в лабораториях всего мира, произошли из раковых опухолей. Наиболее известная из них — линия HeLa, выделенная из опухоли шейки матки пациентки Генриетты Лэкс (Henrietta Lacks), чернокожей женщины, умершей в 1951 году. Ее раковые клетки настолько бурно пролиферируют, что часто загряз­няют другие лабораторные образцы и подавляют рост лю­бых других культур в чашках Петри. В 1972 году случайным образом они оказались в одной российской лаборатории, где исследователи по ошибке посчитали, что имеют дело с инфицированием ткани каким-то новым неизвестным он­ковирусом. Клетки HeLa используют для создания поливак­цин, и они уже побывали в космосе. Суммарная масса всех культур HeLa по всем лабораториям мира сейчас в 400 раз превышает вес собственного тела Генриетты. Удивительно, но они бессмертны. Правда, никому не пришло в голову спросить разрешения на проведение подобных исследова­ний ни у Генриетты Лэкс, ни у членов ее семьи, которые были шокированы таким клеточным бессмертием любимо­го человека. Опомнившись, ученые Атланты объявили 11 октября днем «героини науки» Генриетты Лэкс.

Клетки HeLa имеют на своих хромосомах неукорачива- ющиеся теломеры. Но если в культуру ткани добавить «ан­тисмысловую» РНК (т.е. РНК, содержащую обратный текст РНК теломеразы, в результате чего антисмысловая РНК прикрепляется к теломеразной и блокирует ее), то клет­ки HeLa теряют свое бессмертие. Они стареют и умирают примерно после 25-го деления (Feng J. et al. 1995. The RNA component of human telomerase. Science 269: 1236-1241).

Раковым клеткам нужна активная теломераза. Опухоль черпает силы в эликсире молодости и бессмертия. Но при этом рак является квинтэссенцией старения. Частота воз­никновения онкологических заболеваний прямо пропорци­ональна возрасту. У одних видов эта кривая растет быстрее, у других медленнее, но сохраняется та же зависимость. Нет ни одного организма на Земле, у которого частота возник­новения рака в юном возрасте была бы больше, чем в ста­рости. Возраст является самым канцерогенным фактором. Все остальные факторы окружающей среды, и в частности курение, являются второстепенными, поскольку их влияние сводится к ускорению старения. Курение повреждает клетки легких, что стимулирует деление клеток для восстановления ткани. Следовательно, с точки зрения длины теломер они становятся старее, чем могли бы быть. Ткани, предрасполо­женные к возникновению раковых опухолей, отличаются от других тканей тем, что в них деление клеток происходило чаще для восстановления повреждений, причиняемых дру­гими факторами. К таким тканям относятся кожа, семенни­ки, легкие, позвоночник, желудок и лимфоциты крови.

Возникла парадоксальная ситуация. Сокращение те- ломеров ведет к раку, но без теломеразы, которая делает теломеры длиннее, раковые клетки не могут жить. Дело в том, что включение гена теломеразы является уже послед­ней ступенькой превращения клетки ткани в злокачествен­ную клетку опухоли. Теперь понятно, почему удачное кло­нирование белков теломеразы в компании Geron вызвало такой ажиотаж среди врачей, работающих над созданием лекарств против рака. Если удастся найти в теломеразе уяз­вимое место, то раковую опухоль можно будет смертельно поразить, заставив ее стареть с каждым циклом деления.

Хромосома 15  Мужское и женское начало

В музее Прадо в Мадриде есть пара картин придворного художника XVII столетия Хуана Карреньо де Миранда (Juan Carreno defMiranda) с названиями «La Monstrua vestida» и «La Monstrua desnuda» («Одетый монстр» и «Раздетый монстр»). На картинах изображена очень толстая пятилет­няя девочка Евгения Мартинес Валлехо (Eugenia Martinez Vallejo), не красавица, но все же не монстр. Что-то в ее виде не так, как должно быть: необычная для ее возраста полно­та, маленькие ручки и ножки, странной формы рот и глаза. Видимо, ее для забавы выставляли в цирке. Врач с перво­го взгляда на картины скажет, что перед нами типичный случай редкого генетического заболевания — синдрома Прадера-Вилли. Дети с этим синдромом рождаются рых­лыми с мертвенно-бледной кожей, сначала отказываются от груди, но потом начинают есть как не в себя. Им совер­шенно не знакомо чувство сытости, поэтому они страдают от ожирения. Известен случай, когда ребенок с синдромом Прадера-Вилли, сидя на заднем сидении автомобиля, съел 0,5 кг сырого бекона, пока родители ехали из магазина с по­купками. Для людей с этим синдромом характерны корот­кие руки и ноги, недоразвитые половые органы и слегка заторможенная психика. Часто они закатывают истерики, особенно если им не дают еды, но также для них характер­но, как сказал один доктор, «исключительное проворство в собирании паззлов» (Holm V. et al. 1993. Prader-Willi syn­drome: consensus diagnostic criteria. Pediatrics 91: 398-401).

Синдром Прадера-Вилли впервые описан в Швейцарии в 1956 году. Мы могли бы отнести этот синдром ко многим другим генетическим заболеваниям, о которых я обещал не рассказывать в этой книге, потому что ГЕНЫ НЕ ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ ВЫЗЫВАТЬ БОЛЕЗНИ. Но с этим синдро­мом связана одна интересная особенность, раскрывающая некоторые принципы работы генома. В 1980-х годах врачи заметили, что, как и все остальные генетические заболева­ния, синдром Прадера-Вилли часто встречается в одних се­мьях на протяжении нескольких поколений, но временами проявляется как совершенно другое заболевание — синдром Ангельмана. Заболевание настолько другое, что его можно было бы назвать антиподом синдрома Прадера-Вилли.

Гарри Ангельман (Harry Angelman) работал доктором в Уоррингтоне, Ланкашир (Warrington, Lancashire), когда впервые установил взаимосвязь между редкими случаями появления так называемых детей-марионеток и наследуе­мым генетическим заболеванием. В отличие от синдрома Прадера-Вилли дети с синдромом Ангельмана рождают­ся с повышенным тонусом мышц, плохо спят, отличаются худобой, гиперактивностью, для них характерна малень­кая голова и большой рот, из которого часто выглядывает слишком большой язык. Походкой они напоминают мари­онеток, поэтому их часто так и называют. Для них также характерно постоянно хорошее расположение духа, улыб­ка до ушей и приступы неуемного смеха. К сожалению, ве­селый нрав сопровождается значительной умственной от­сталостью. Часто они даже не умеют разговаривать. Дети с синдромом Ангельмана рождаются реже, чем дети с син­дромом Прадера-Вилли, но очень часто оба синдрома на­блюдаются в одних и тех же семьях в разных поколениях (Angelman Н. 1965. 'Puppet' children. Developmental Medicine and Child Neurology 7: 681-688).

Как вскоре стало известно, оба синдрома вызывались проблемами в одной и той же части хромосомы 15. Отличие состояло лишь в том, что в случае синдрома Прадера-Вилли дефект наследовался от отца, тогда как в случае синдрома Ангельмана — от матери.

Этот факт противоречит всему, что мы узнали о генах, начиная еще с Грегора Менделя. Мы говорили, что в осно­ве наследования лежит простая запись информации в виде генетического (цифрового по своей сути) кода. Теперь же мы узнаем, что гены несут в себе не только прописи бел­ков, но и что-то вроде печати в паспорте с указанием ме­ста рождения — импринтинг. Нечто особенное есть в генах, полученных от матери и от отца, что позволяет отличить их, как будто в одном из случаев текст генетического кода пишется курсивом. В некоторых тканях работают не оба гена на разных хромосомах, а только материнский или только отцовский. Поэтому мутация в одном и том же гене может проявляться по-разному, в зависимости от того, при­шла она от отца или от матери, что и имеет место в случае с синдромами Прадера-Вилли и Ангельмана. Как клетки отличают отцовские гены от материнских, пока до конца не ясно, но некоторые гипотезы уже начинают появлять­ся. Другой интересный вопрос: в силу каких причин в ходе эволюции возник импринтинг материнских и отцовских генов, какие преимущества это дает организму и популя­ции в целом?

В начале 1980-х годов две группы ученых, работающие в Филадельфии и в Кембридже, одновременно сделали уди­вительное открытие. Они пытались получить мышь только от одного родителя. Поскольку в те времена клонировать мышь из соматических клеток тела было еще невозможно (ситуация быстро стала меняться после успешного опыта с овцой Долли), группа исследователей в Филадельфии просто слила вместе два проядрышка оплодотворенных яйцеклеток. Когда сперматозоид проникает в яйцеклетку, его ядро с хромосомами еще некоторое время соседству­ет с ядром яйцеклетки, не сливаясь с ним. Такие ядра вну­три яйцеклетки называются проядрышками. Ловкие ученые с помощью пипеток извлекают одно из проядрышек и заме­няют его другим. Можно слить проядрышки из двух яйце­клеток или из двух сперматозоидов, в результате чего полу­чается яйцеклетка с полным набором хромосом, но только от отца или только от матери. В Кембридже с этой целью использовали другой подход, но результат получился тот же. И в обоих случаях эксперимент закончился неудачей. Эмбрионы не смогли нормально развиваться и вскоре по­гибли в матке.

В случае с материнскими хромосомами эмбрион сна­чала развивался нормально, но не образовывал плаценту, без которой быстро погибал. Напротив, когда в яйцеклет­ке объединили только отцовские хромосомы, получалась большая плацента и покровы эмбриона, но самого эмбрио­на внутри не было. Вместо эмбриона разрасталась дезорга­низованная масса клеток, в которой нельзя было различить никаких частей тела (McGrath J., Solter D. 1984. Completion of mouse embryogenesis requires both the maternal and pater­nal genomes. Cell 37: 179-183; Barton S. C., Surami M. A. H., Norris M. L. 1984. Role of paternal and maternal genomes in mouse development. Nature ?>\V. 374-376).

Результаты экспериментов позволили сделать неожи­данный вывод: отцовские гены ответственны за развитие плаценты, а материнские гены — за дифференциацию кле­ток эмбриона в органы и части тела. Почему появилось та­кое распределение труда между отцовскими и матерински­ми генами? Пятью годами позже Дэвид Хэйг (David Haig) из Оксфорда утверждал, что знает ответ на этот вопрос. Он просто взглянул на плаценту не как на материнский орган для вскармливания своего чада, а как на орудие па­разитизма, которое использует эмбрион для вытягивания питательных веществ из крови матери и подавления вся­кого противодействия с ее стороны. Плацента буквально врастает в материнскую плоть, заставляет расширяться кровеносные сосуды и выделяет гормоны, которые повы­шают кровяное давление и содержание сахара в крови ма­тери. Материнский организм в ответ повышает уровень ин­сулина в крови, чтобы как-то противодействовать инвазии. Интересно, что в тех случаях, когда плацента не выделяет активные гормоны, отношения эмбриона с материнским организмом складываются более дружелюбно. Другими словами, хотя у матери и эмбриона единая цель, они часто не могут добиться согласия относительно способов ее до­стижения и того, какие ресурсы мать должна предоставить своему ребенку. Эти споры продолжаются и после рожде­ния ребенка, во время отлучения от груди, а впрочем, и все остальные годы.

Геном эмбриона наполовину состоит из материнских ге­нов, что может привести к конфликту интересов: должны ли материнские гены больше заботиться об эмбрионе или о самой матери. Отцовским генам эмбриона такой конфликт не грозит. Материнский организм их интересует только с точки зрения предоставления пищи и укрытия на время развития эмбриона. В терминах человеческого общества мужские гены просто не доверяют женским генам такой ответственный момент, как создание плаценты, и берут этот процесс под свой персональный контроль. Именно поэтому у эмбрионов, которые образовались в результате слияния двух проядрышек сперматозоидов, так хорошо по­лучалась плацента.

Исходя из своих чисто теоретических гипотез, Хэйг сделал практические выводы, которые очень скоро под­твердились экспериментально. Так, он предположил, что у яйцекладущих животных не должно быть импринтинга материнских и отцовских генов, поскольку внутри яйца эм­бриону бессмысленно спорить с организмом матери о раз­мерах желтка, выделенного для его пропитания. Эмбрион оказывается вне организма матери еще до того, как получа­ет возможность как-либо манипулировать ее организмом. Даже у сумчатых животных, таких как кенгуру, у которых роль плаценты выполняет складка кожи на животе, по ги­потезе Хэйга не должно быть импринтинга генов. Сейчас уже известно, что Хэйг был прав. Импринтинг характерен только для плацентарных млекопитающих и для покрыто­семенных растений (Haig D., Westoby М. 1989. Parent-spe­cific gene expression and the triploid endosperm. American Naturalist 134: 147-155).

Кроме того, вскоре Хэйг с триумфом отметил, что еще один случай импринтинга был зафиксирован для пары ге­нов в геноме мыши именно там, где он предсказывал: в си­стеме регуляции скорости роста эмбриона. Речь идет о гене, кодирующем небольшой белок IGF2, напоминающий инсулин. Этот белок постоянно обнаруживается в тканях эмбриона, но отсутствует у взрослых организмов. В эм­брионе есть другой белок, IGF2R, который прикрепляет­ся к белку IGF2, хотя смысл этого взаимодействия пока не ясен. Возможно, его задача состоит в удалении белка IGF2 из организма. А теперь внимание. Оба гена, IGF2 и IGF^R, диверсифицированы по происхождению: первый считы- вается только с отцовской хромосомы, а второй — только с материнской. Видимо, здесь мы наблюдаем пример не­большого противостояния между родительскими генами: отцовский ген пытается ускорить развитие эмбриона, а материнский — притормаживает его (Haig D., Graham С. 1991. Genomic imprinting and the strange case of the insulin­like growth factor II receptor. Cell 64: 1045-1046).

По теории Хэйга половой импринтинг как раз дол­жен проходить по таким конкурирующим парам генов. Подобная ситуация должна проявляться и в геноме челове­ка. Человеческий ген IGF на хромосоме 11 также считыва- ется только с отцовской хромосомы. Бывают случаи, когда на одной хромосоме оказывается две копии этого гена, что вызывает синдром Беквита-Видемана. В этом случае серд­це и печень вырастают слишком большими. Кроме того, развитие эмбриона часто сопровождается появлением опухолей. Для гена 1GFJI у человека импринтинг не обна­ружен, но, похоже, эту роль взял на себя другой диверсифи­цированный ген, Н19.

Если два диверсифицированных гена только то и дела­ют, что воюют друг с другом, наверное, их можно было бы отключить без вреда для организма? Как ни странно звучит эта гипотеза, но такое возможно. Разрушение обоих генов не мешает развитию нормального эмбриона мыши. Мы воз­вращаемся к теме, которую уже рассматривали на примере хромосомы 8, к вопросу об эгоистичных генах, работаю­щих исключительно ради самих себя и совершенно не за­ботящихся о процветании организма и популяции. Многие ученые полагают, что в половом импринтинге генов нет никакого рационального зерна с точки зрения пользы для организма. Это лишь еще одно подтверждение теории эго­истичных генов и полового антагонизма.

Как только мы начинаем мыслить категориями эгои­стичных генов, в голову приходят неожиданные идеи и гипотезы. Рассмотрим одну из них. Эмбрионы в одной утробе, управляемые отцовскими генами, могут вести себя по-разному в зависимости от того, какой набор генов им до­стался. Эти конкурентные различия будут особенно сильно проявляться в тех случаях, когда яйцеклетки были оплодот­ворены семенем разных отцов, что в природе встречается довольно часто. Конкуренция между эмбрионами может вести к отбору более эгоистичных отцовских генов. От по­добных рассуждений очень просто перейти к практике и экспериментально проверить нашу догадку. Хорошим объ­ектом исследований являются мыши. Разные виды мышей существенно отличаются своим поведением. Так, для самок вида Peromyscus maniculatus характерны беспорядочные поло­вые связи, поэтому в каждом помете можно найти мышат от разных отцов. В другом виде, Peromyscus polionatus, самки моногамны и сохраняют верность своему единственному из­браннику. Все мышата в помете происходят от одного отца.

Что произойдет, если мы скрестим между собой мышей этих двух видов, P. maniculatus и P. polionatus? Внешний вид потомства будет зависеть от того, к каким видам относились самец и самка. Если взять самца P. maniculatus (с беспоря­дочными половыми связями), то у самки P. polionatus родят­ся мышата невероятно крупного размера. Если отцом будет моногамный P. polionatus, то у самки P. maniculatus мышата родятся очень мелкими. Вы уловили суть эксперимента? Отцовские гены вида P. maniculatus развивались в условиях жесткой конкурентной борьбы в утробе за материнские ре­сурсы с другими эмбрионами, некоторые из которых даже не были их родственниками. Материнские гены P. maniculatus, в свою очередь, развивались таким образом, чтобы позво­лить матери урезонить свои слишком активные эмбрионы. Отцовские и материнские гены вида P. polionatus эволюцио­нировали в гораздо менее агрессивных условиях, поэтому у самки данного вида не было средств, чтобы противосто­ять отцовским генам вида P. maniculatus, а отцовские гены P. polionatus были недостаточно активными, чтобы эмбрио­ны могли взять свое в утробе самки P. maniculatus. Это вело к тому, что в одном эксперименте мышата оказались слиш­ком большими, а в другом — недоразвитыми. Яркая иллю­страция к теме импринтинга генов (Dawson W. 1965. Fertility and size inheritance in a Peromyscus species cross. Evolution 19: 44-55; Mestel R. 1998. The genetic battle of the sexes. Natural History 107: 44-49).

Никакая теория не обходится без изъянов. Данная тео­рия слишком проста, чтобы быть правдоподобной. В част­ности, исходя из этой теории, можно предположить, что изменения в диверсифицированных генах должны проис­ходить довольно часто, поскольку временный успех одного из генов в паре генов-антагонистов стимулирует развитие другого гена. Но сравнение диверсифицированных генов у разных видов не подтвердило эту догадку. Напротив, оказа­лось, что такие гены довольно консервативны. Все больше становится ясно, что теория Хэйга объясняет лишь неко­торые случаи импринтинга (Hurst L. D., McVean G. Т. 1997. Growth effects of uniparental disomies and the conflict theory of genomic imprinting. Trends in Genetics 13: 436-443; Hurst L. D. 1997. Evolutionary theories of genomic imprinting. In: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, p. 211-237. Oxford University Press, Oxford).

Импринтинг генов ведет к удивительным последствиям. У мужчин материнская копия хромосомы 15 содержит в себе знак того, что она пришла от матери. Но уже в следую­щем поколении у дочери или сына эта же хромосома будет содержать знак отцовского происхождения. В какой-то мо­мент должно произойти переключение знака хромосомы на противоположный. Нет сомнений в том, что такое пере­ключение происходит, поскольку только этим можно объ­яснить синдром Ангельмана. Никаких видимых поврежде­ний на хромосоме 15 нет, просто две хромосомы ведут себя так, как будто обе произошли от отца. Это объясняется тем, что в нужный момент в организме матери не произошло переключение знака хромосомы. Возникновение данной проблемы можно проследить в поколениях и обнаружить мутацию в небольшом участке ДНК, непосредственно при­мыкающем к диверсифицированным генам. Это так на­зываемый центр импринтинга, который каким-то образом указывает на происхождение хромосомы. Импринтинг генов осуществляется с помощью метилирования — биохи­мического процесса, о котором мы уже говорили при рас­смотрении хромосомы 8 (Horsthemke В. 1997. Imprinting in the Prader-Willi/Angelman syndrome region on human chro­mosome 15. In: Reik W., Surani A. (eds), Genomic imprinting, p. 177-190. Oxford University Press, Oxford).

Как вы помните, метилирование «буквы» С осуществля­ется клеткой для того, чтобы отключить ненужные гены и взять под домашний арест эгоистичные самокопирующие­ся участки ДНК. Но на ранних этапах развития эмбриона при образовании так называемых бластоцитов происходит деметилирование хромосом. Гены затем вновь метилиру­ются на следующем этапе развития эмбриона — гаструля- ции. Однако деметилирование происходит не полностью. Диверсифицированным генам как-то удается ускользнуть от данного процесса, при этом активизируется либо толь­ко материнский ген, либо только отцовский, тогда как дру­гой парный ген остается метилированным (неактивным). Существует много версий того, как это все происходит, но пока нет ни одного экспериментально подтвержденного варианта (Reik W., Constancia М. 1997. Making sense or anti- sense? Nature 389: 669-671).

Именно неполное деметилирование диверсифициро­ванных генов делает такой сложной задачей клонирование млекопитающих. Например, жаб можно очень просто кло­нировать, взяв ядро из любой клетки тела и поместив его в яйцеклетку. Но такую процедуру не удается выполнить с клетками млекопитающих, поскольку в любой клетке как женского, так и мужского организма какая-то часть генов, важных для развития эмбриона, обязательно отключена в результате метилирования. Поэтому вскоре после откры­тия явления импринтинга генов было заявлено, что кло­нирование организма млекопитающих в принципе невоз­можно. В клонированном эмбрионе диверсифицирован­ные гены будут либо включены, либо выключены на обеих хромосомах, что приведет к дисбалансу в развитии эмбри­она. «Таким образом, — делает вывод ученый, открывший импринтинг генов, — успешное клонирование млекопита­ющих с помощью ядер соматических клеток представляет­ся невозможным» (McGrath J., Solter D. 1984. Completion of mouse embryogenesis requires both the maternal and paternal genomes. СейЪТ.179-183; Barton S. C„ Surami M. A. H., Norris M. L. 1984. Role of paternal and maternal genomes in mouse development. Nature ?Л\: 374-376).

Тем не менее совершенно неожиданно в 1997 году в Шотландии появилась клонированная овца Долли. До сих пор создателям Долли и других клонов, вскоре последовав­ших за ним, не совсем ясно, как удалось обойти проблему импринтинга. Похоже, что процедуры, которым подвер­галась соматическая клетка перед клонированием, стерли всю информацию о происхождении хромосом (Jaenisch R. 1997. DNA methylation and imprinting: why bother? Trends in Genetics 13: 323-329).

Диверсифицированный участок хромосомы 15 содер­жит около восьми генов. Ген, отсутствие которого ведет к развитию синдрома Ангельмана, называется UBEfi. Непосредственно за ним следуют два других гена, которые считают основными кандидатами на роль генов, вызываю­щих синдром Прадера-Вилли. Эти гены называются SNRPN и IPW. До конца их роль не установлена, но можно предпо­ложить, что виною всему является поломка в гене SNRPN.

В отличие от других генетических заболеваний данные синдромы вызваны не мутациями в соответствующих ге­нах, а другими причинами. При формировании яйцеклет­ки в яичниках обычно ей достается одна пара хромосом. В редких случаях происходит сбой во время разделения хромосом, и в одной яйцеклетке оказываются две парные хромосомы. После оплодотворения такой яйцеклетки в ней уже оказывается три пары хромосом: две от матери и одна от отца. Обычно такое случается при позднем материнстве и заканчивается, как правило, гибелью эмбриона. Только в том случае, если в яйцеклетке оказывается три хромо­сомы 21, которая является самой маленькой хромосомой человека, эмбриону удается выжить. При этом рождается ребенок с синдромом Дауна. Во всех остальных случаях наличие лишней хромосомы ведет к такой диспропорции биохимических реакций в клетках, что развитие эмбриона становится невозможным.

Яйцеклетка не столь беззащитна перед превратностями судьбы. В короткий период от оплодотворения до начала развития эмбриона она может освободиться от лишней хро­мосомы. В результате в клетке остается, как и положено, две парные хромосомы. Но в механизме удаления лишней хромо­сомы не учитывается ее происхождение, поэтому удаление происходит случайным образом. Хотя случайное удаление гарантирует, что в 66% случаев клетка избавится от одной из материнских хромосом, изредка удаляется отцовская хромо­сома, и развитие эмбриона продолжается с двумя материн­скими хромосомами. Опять таки, как правило, это не имеет большого значения, но не в случае с хромосомой 15. Если в яйцеклетке оказались две материнские хромосомы 15, то сразу два генаUBE/l, вместо одного, включаются в работу, но не работает ни один ген SNRPN. И как результат — син­дром Прадера-Вилли (Cassidy S. В. 1995. Uniparental disomy and genomic imprinting as cause of human genetic disease. Environmental and Molecular Mutagenesis 26: 13-20; Kishino Т., Wagstaff J. 1998. Genomic organisation of theUBE/l/E&AP gene and related pseudogenes. Genomics47:101-107).

На первый взгляд ген LIBERA не кажется таким уж важным. Его продуктом является Е., убихинон лигаза— белковый клерк среднего уровня с не вполне ясной функцией, которая работает в некоторых тканях кожи и в лимфатических клет­ках. Позже, в 1997 году, сразу три группы ученых обнаружили, что этот ген включается также в тканях мозга как у мышей, так и у человека. Вот это важное открытие! Оба синдрома, Прадера-Вилли и Ангельмана, указывают на определенные органические повреждения мозга больных. Более того, ока­залось, что и многие другие диверсифицированные гены работают в мозгу. При исследовании мозга мыши были по­лучены данные о том, что лобные доли развиваются в боль­шей степени под контролем генов матери, тогда как за ги­поталамус несут ответственность отцовские гены (Jiang Y. et al. 1998. Imprinting in Angelman and Prader-Willi syndromes. Current Opinion in Genetics and developments: 334-342).

Дисбаланс был обнаружен с помощью одного тонкого метода, состоящего в создании «химерных» организмов. Химерами в генетике называют организмы, полученные в результате слияния клеток двух генетически неоднород­ных организмов. Такое случается в природе, в том числе у людей. Человек никогда не догадается, что он является «химерой», если не произвести детальный генетический анализ. Просто два эмбриона на самых ранних стадиях раз­вития объединяются и продолжают развитие как один ор­ганизм. Можно рассматривать данный феномен как явле­ние, обратное появлению однояйцовых близнецов. Вместо двух организмов с одинаковым геномом, получается один организм, клетки которого содержат хромосомы двух раз­ных геномов.

В лабораторных условиях довольно просто получить хи­мерную мышь. Нужно лишь слегка спрессовать клетки за­родышей на ранней стадии развития. Но исследователи из Кембриджа кое-что добавили в данный эксперимент: они объединили нормальный эмбрион мыши с эмбрионом, по­лученным из яйцеклетки с двумя парами материнских хро­мосом (в яйцеклетке объединили проядрышки из этой и другой яйцеклетки). В результате получился мышонок с не­вероятно большой головой. В другом эксперименте второй зародыш получали путем слияния двух проядрышек сперма­тозоидов, т.е. второй эмбрион содержал только отцовские хромосомы. В этот раз химерный мышонок получался с большим телом, но маленькой головой. Кроме того, клетки с материнскими хромосомами были предварительно обра­ботаны особым образом, в результате чего ученые смогли определить их распределение в эмбрионе. Оказалось, что стриатум, кора головного мозга и гиппокамп у экспери­ментальной мыши состояли в основном из клеток, управ­ляемых материнскими хромосомами, тогда как такие клет­ки почти отсутствовали в гипоталамусе. В коре головного мозга происходит обработка сигналов из окружающего мира и формируются поведенческие реакции. Отцовские хромосомы оказались слабо представленными в головном мозге, но их значительно больше в мышечной ткани. Что касается головного мозга, то они оказывают существенное влияние на гипоталамус, гипофиз и предзрительное поле. Эти области мозга лежат в основе «лимбической системы», ответственной за управление эмоциями. Роберт Триверс (Robert Trivers) в шутку сказал, что кора головного мозга берет на себя заботу по общению с родственниками с мате­ринской стороны, тогда как гипоталамус выступает совер­шенно эгоистичным органом (Allen N. D. 1995. Distribution of pathenogenetic cells in the mouse brain and their influence on brain development and behaviour. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 92: 10782-10786; Trivers R, Burt A. 1999. Kinship and genomic imprinting. Results and problems in cell differentiation 25: 1-21).

Таким образом, если мы рассматривали плаценту как ор­ган, который мужские гены не доверяют женским генам, то женские гены не доверяют мужским генам управление раз­витием мозга. Если с нашим развитием дела обстоят так же, как у мышей, то мы с вами живем с материнскими мыслями и отцовским характером (это верно лишь в той степени, в какой мысли и характер передаются по наследству). В 1998 году у мышей был обнаружен еще один ген с половым им- принтингом, который оказывает существенное влияние на материнское поведение самок мышей. Самки с работающим геном Mest ведут себя как примерные матери. Если этот ген не работает, то внешне самка мыши ничем не отличается от своих подруг, пока дело не доходит до появления мышат. Матери из таких самок получаются ужасные. Они не дово­дят до конца создание гнезда, они не возвращают в гнездо заблудившихся мышат, не следят за их чистотой и вообще мало уделяют им внимания. Мышата у таких самок обычно погибают. Неизвестно, по какой логике, но этот ген насле­дуется по отцовской линии. В организме работает только та версия гена, которая находится на отцовской хромосо­ме, тогда как материнская версия гена блокирована (Vines G. 1997. Where did you get your brains? New Scientist, 3 May: 34-39; Lefebvre L. et al. 1998. Abnormal maternal behaviour and growth retardation associated with loss of the imprinted gene Mest. Nature Genetics 20: 163-169).

С позиций теории Хэйга о генетическом конфликте на этапе развития эмбрионов этот факт трудно объяснить. Интересную теорию для объяснения данного феномена предложил японский ученый Йох Иваса (Yoh Iwasa). Он предположил, что поскольку пол эмбриона устанавлива­ется отцовской хромосомой (либо хромосомой X, либо хромосомой Y), то именно мужская хромосома X должна работать в женском организме, т.е. особенности женского поведения должны задаваться генами хромосом со сторо­ны отца. Если будет работать еще и женская хромосома X, то эффект феминизации будет проявляться и у сыновей, а у дочерей — с удвоенной силой. Отсюда логично заключить, что поведенческий половой диморфизм должен контроли­роваться мужскими генами (Pagel М. 1999. Mother and fa­ther in surprise genetic agreement. Nature397: 19-20).

Лучшим подтверждением этой идеи явился естествен­ный эксперимент, изученный и описанный Дэвидом Скьюзом (David Skuse) с коллегами из Института здоровья ребенка (the Institute of Child Health) в Лондоне. Скьюз наблюдал восемь девушек и девочек в возрасте от 6 до 25 лет с синдромом Тернера— генетическим заболеванием, вызванным отсутствием части хромосомы X. У мужчин

только одна хромосома X, но у женщин их две, хотя во всех клетках организма работает только одна из хромосом X, тогда как другая инактивируется. По идее отсутствие части хромосомы X у женщин не должно вести к большим про­блемам. Действительно, женщины с синдромом Тернера выглядят развитыми как физически, так и умственно, но у них часто возникают проблемы с адаптацией в обществе. Скьюз с коллегами решают изучить поведение большего числа пациентов с данным синдромом и проследить отли­чия между теми, кто унаследовал дефектную хромосому от отца, и теми, кто унаследовал ее от матери. Двадцать пять девочек с дефектом в материнской хромосоме X легче вли­вались в коллектив и проявляли «высокую коммуникабель­ность и хорошие практические навыки, благодаря чему на­лаживались отношения с коллективом», что отличало их от девочек с дефектом в отцовской хромосоме X. Скьюз с кол­легами установили это с помощью стандартных тестов на способность к обучению, а также с помощью вопросников для родителей, в которых предлагалось оценить: насколько ребенок заботлив по отношению к другим людям; чувствует ли он, когда кто-то расстроен или разозлен; учитывает ли он в своих поступках замечания взрослых; насколько капри­зен ребенок и может ли он обходиться без внимания взрос­лых; насколько легко его успокоить, когда он расстроен; часто ли он неосознанно обижает других людей; слушается ли он родителей и т.п. Родителям предлагалось выставить своей дочери по каждому вопросу оценку по трехбалльной системе, после чего подсчитывался общий результат. Все девочки с синдромом Тернера оказались более сложными детьми, чем обычные девочки и мальчики их возраста, но оценки были почти вдвое хуже у детей с дефектом в отцов­ской хромосоме X, чем у детей унаследовавших дефектную хромосому от матери.

Ученые пришли к выводу о том, что где-то на хромосоме X есть ген или гены с половым импринтингом, в результа­те чего эти гены работают только на отцовской хромосоме и всегда выключены на материнской. Эти гены оказывают какое-то влияние на социальное развитие ребенка, в част­ности, на его способность правильно оценивать чувства других людей (Skuse D. Н. et al. 1997. Evidence from Turner's syndrome of an imprinted locus affecting cognitive function. Nature 397: 19-20).

Теперь становится ясно, почему аутизм, дислексия и дру­гие проблемы с речью чаще возникают у мальчиков, чем у девочек. У мальчиков только одна хромосома X, унаследо­ванная от матери. Необходимые гены на ней могут быть не только повреждены, но и выключены в результате имприн­тинга. К моменту написания этой книги такие гены еще не были обнаружены, хотя факты импринтинга других генов хромосомы X известны.

 Действительно, на хромосоме X в последние годы было найдено несколько генов, мутации в которых ведут к дис­лексии и (или) кэпилепсии, но пока нет данных об имприн- тинге этих генов (De Covel С. G. et al. 2004. Genomewide sc­an identifies susceptibility locus for dyslexia on Xq27 in an ext­ended Dutch family. Journal о f medical genetics 41: 652-657; Lu J., Sheen V. 2005. Periventricular heterotopia. Epilepsy & behavior7:143-149).

Еще более важный результат состоит в разрешении дав­него спора, продолжающегося на протяжении всего XX ве­ка: что определяет поведенческий половой диморфизм — природа или социальные условия? Одни ученые пытались все свести к наследственности, отрицая роль обучения и социальных традиций; другие видели во всем влияние со­циума и отрицали какое-либо наследование поведения. Впрочем, роль обучения и влияния общества никто никог­да не отрицал. Споры велись в основном вокруг того, имеет ли наследственность хоть какое-то влияние на поведение мужчины и женщины. Я как раз писал эту главу, когда моя годовалая дочка обнаружила маленькую пластмассовую ку­клу и вскрикнула от восхищения. Ее старший брат когда-то давно издал такой же крик, когда обнаружил игрушечный трактор. Как и многим родителям, мне не верится, что та­кое различие в предпочтении игрушек вызывается скры­тым влиянием общества на годовалого ребенка. Мальчики и девочки по природе своей имеют разные склонности и интересы. Мальчики больше склонны к соперничеству, проявляют интерес к машинам, оружию и к активным дей­ствиям. Девочек больше интересуют окружающие люди, на­ряды и общение. Не только социальный уклад ведет к тому, что мужчины предпочитают карты, а женщины — романы.

Как подтверждение сказанного выше можно привести один прискорбный случай, произошедший в 1960 году в США. В результате неумело проведенного обрезания у но­ворожденного мальчика был серьезно поврежден пенис. Доктора решили ампутировать его и, чтобы избежать стра­даний юноши, провели операцию по смене пола ребенка, превратив его в девочку с помощью хирургического вме­шательства и гормональной терапии. Джон стал Джоан и рос (или росла) с куклами и платьицами. Девочка выросла и превратилась в молодую женщину. В 1973 году психолог- фрейдист Джон Мани (John Money) опубликовал свое за­ключение о том, что Джоан стала нормально развитой де­вушкой, что еще раз доказывает несостоятельность теорий о генетической предопределенности роли мужчины и жен­щины в обществе.

До 1997 года никто не удосужился проверить этот факт. Когда Милтон Даймонд (Milton Diamond) и Кейт Зигмун- дсон (Keith Sigmundson) попытались отыскать Джоан, они нашли мужчину, счастливого в браке со своей женой. Его история отличалась от той, которую рассказал Мани. Ребенок постоянно чувствовал дискомфорт и желание но­сить брюки, играть с мальчишками и ходить по-маленькому стоя. Когда ему было 14 лет, родители рассказали о произо­шедшем несчастье, что мальчик воспринял с чувством об­легчения. Он прекратил принимать гормоны, изменил свое имя, снова став Джоном, начал одеваться и вести себя как мужчина, согласился на операцию по удалению груди. В 25 лет он женился на женщине и усыновил ее ребенка. Таким образом, этот случай стал ярким примером наследования поведения мужчины и женщины даже вопреки целенаправ­ленному влиянию общества. Наблюдения над животными также свидетельствуют о наследственной основе поведен­ческих реакций самцов и самок. Мозг — это орган с врож­денной половой принадлежностью. Теперь это утвержде­ние подкреплено данными генетиков, обнаруживших гены половых предпочтений и гены с половым импринтингом (Diamond М., Sigmundson Н. К. 1997. Sex assignment at birth: long-term review and clinical implications. Archives of Pediatric and Adolescent Medicine 151: 298-304).

Хромосома 16 Память

Напомним еще раз, геном — это книга рецептов всех бел­ков организма. Внимательно прочитав эту книгу от корки до корки и сделав поправки на некоторые аномалии, та­кие, как импринтинг, опытный мастер сможет собрать по крупицам целый живой организм. Подобрав точный меха­низм чтения и воспроизведения генов, можно повторить подвиг Франкенштейна и собрать человека в реторте. И что потом? Недостаточно собрать тело и запустить первый вздох. Чтобы тело стало живым, одного его существова­ния еще недостаточно. Организм должен уметь приспоса­бливаться к условиям внешней среды, меняться в ответ на влияния извне, стать самостоятельным, освободиться от своего создателя. Есть своя логика в том, что гены, как не­счастный студент-медик из известной книги Мэри Шелли (Mary Shelly), теряют контроль над организмом, который они сами создали, иначе их детище не найдет своего пути в мире и исчезнет в безвременье. Геном не может указывать сердцу, когда ему биться, приказывать глазам моргать, а мозгу думать. Несмотря на то что гены задают некоторые параметры индивидуальности, интеллекта и характера, на­ступает момент, когда они делегируют свои полномочия ор­ганизму. На хромосоме 16 лежит ген, роль которого как раз и состоит в передаче управления ходом событий от генома организму. Этот ген предопределяет способность к обуче­нию и запоминанию.

Мэри Шелли (1797-1851) - английская писательница, ав­тор книги «Франкенштейн».

Жизнь человека во многом зависит от генов, доставших­ся ему по наследству, но еще больше она зависит от того, чему человек научился за свою жизнь. В геноме запечатлен окружающий мир. Естественный отбор черпает информа­цию из изменяющегося мира и материализует эту информа­цию в изменении генома. Механизм работает безотказно, но слишком медленно. Требуются поколения, чтобы какое- либо изменение закрепилось в популяции. Не удивительно, что для собственного процветания геному пришлось изо­брести более быстрые механизмы моментального измене­ния поведения в ответ на внешние стимулы. За поведение организма отвечает мозг и нервная система. Геном снабдил вас нервами, чтобы послать сообщение о том, что руке го­рячо. Затем уже мозг говорит вам, что следует отдернуть руку от раскаленной поверхности плиты.

Проблемой обучения занимаются нейробиологи и пси­хологи. Обучение представляется нам противоположно­стью инстинкта. Инстинкт — это генетически наследуемое поведение, тогда как обучение — это изменение поведения в результате получения новых знаний и опыта. «Между ин­стинктом и обучаемостью нет ничего общего», — твердили нам социопсихологи на протяжении всего прошлого столе­тия. Но почему одни поведенческие реакции инстинктив­ны, а другие являются результатом обучения? Почему дар речи инстинктивен, а владение языком приходит к нам в результате практики и обучения? Джеймс Марк Болдуин (James Mark Baldwin), герой этой главы, был малоизвест­ным американским теоретиком-эволюционистом конца ХГХ века. В 1896 году он изложил свои взгляды в философ­ской статье, которая оставалась почти незамеченной при жизни автора и после его смерти на протяжении 91 года, пока ее не извлекла на свет в 1980 году группа программи­стов. С удивлением они обнаружили, что трактат, написан­ный почти 100 лет назад, наиболее полно отображает про­блему их исследований — создание искусственного интел­лекта (Baldwin J. М. 1896. A new factor in evolution. American Naturalist 30: 441-451).

Рассуждения Болдуина касались одного основного во­проса: почему какая-то часть информации оставлена при­родой для индивидуального обучения, вместо того чтобы все было запрограммировано в инстинктах. Над обще­ством довлеет общее убеждение, что инстинкт — это плохо, а обучение — хорошо, или, точнее, что инстинкт — это при­митивно, а обучение — прогрессивно. Мы верим, что отли­чие человека от животных как раз и состоит в обучаемости премудростям жизни, вытеснившей животные инстинкты. Ученые, занимающиеся искусственным интеллектом, сле­дуя общественным воззрениям, сразу возвели в идеал идею создания самообучаемого компьютера. Но в общечеловече­ских взглядах кроется фатальная ошибка. В поведении лю­дей инстинктов ничуть не меньше, чем у животных. Мы пол­заем в младенчестве, стоим, ходим, плачем и моргаем точ­но так же инстинктивно, как и другие животные. Обучение зарезервировано только для достижения дополнительных возможностей, таких как чтение, вождение автомобиля, заполнение налоговых деклараций и отоваривание в мага­зинах, в основе которых лежат все те же животные инстин­кты. «Основная функция сознания, — пишет Болдуин, — со­стоит в предоставлении возможности [ребенку] научиться тем навыкам, которые не передались по наследству».

Заставляя себя учиться чему-либо, мы улучшаем свою конкурентоспособность за счет того, что впоследствии по­лучаем возможность находить верные решения интуитив­но. Таким образом, обучение представляет собой иголку, за которой тянется нить инстинктов. Аналогичный пример мы рассматривали, когда речь шла о хромосоме 13. Тогда говорилось, что развитие скотоводства поставило перед человеком проблему переваривания лактозы. Первое ре­шение было культурно-социальным: молоко превращалось в сыр. Но позже организм нашел иное решение проблемы и сделал его врожденным: ген лактазы стал активно рабо­тать не только у детей, но и у взрослых. Возможно, даже грамотность со временем может стать наследуемым призна­ком, если безграмотные люди достаточно долго будут нахо­диться в ущемленном положении. Поскольку естественный отбор является процессом выделения положительной ин­формации из окружающей среды и кодирования ее в генах, то эволюцию генома человека можно рассматривать как аккумулирование генов обучаемости в течение последних 4 млрд лет.

Но у превращения практических навыков в инстинкты есть свой логический предел. Например, хотя в основе разговорной речи лежит врожденный инстинкт, трудно представить, какой путь должна пройти эволюция, чтобы сделать врожденным еще и словарный запас. Более того, разговорная речь от этого только утратила бы свою гиб­кость. Так, техническая терминология существенно об­легчает общение специалистов, но делает их речь непо­нятной для окружающих. Необходимый словарный запас зависит от профессии человека, возраста, круга интересов и прочих факторов, которые невозможно учесть в генах. Такая же гибкость проявляется и в животных инстинктах. Например, птицы способны корректировать полученную по наследству систему навигации, что позволяет им чутко реагировать на изменения климата и местности.

Болдуин представлял себе взаимоотношения между ин­стинктом и обучением не как противоречие, а как взве­шенную взаимопомощь, баланс которой устанавливается на определенном уровне для каждого вида. Так, молодые орлы учатся охотничьим повадкам у своих родителей, что позволяет им лучше приспособиться к конкретным услови­ям и основным объектам охоты в данном регионе. Кукушке приходится рассчитывать только на свой инстинкт, так как она не знает своих родителей. С самого рождения кукушо­нок уже знает, что нужно избавиться от сводных братьев и сестер, знает, как мигрировать на зиму в определенную область Африки, как ловить гусениц, как подобрать подхо­дящую пару птиц и незаметно отложить яйцо в их гнездо. И все это благодаря врожденным инстинктам, а также соб­ственному жизненному опыту.

Точно так же как мы недооцениваем собственные ин­стинкты, мы часто недооцениваем способность животных к обучению. Например, было установлено, что умение шме­лей собирать нектар с разных видов цветковых растений основывается не на инстинкте, а на обучении методом проб и ошибок. Умело обращаясь с одним видом цветов, шмели поначалу ведут себя неуклюже на цветках иного вида. Но, разобравшись в новом растении, например львином зеве, они уже профессионально работают с другими растения­ми, у которых цветки построены по такому же принципу. Другими словами, шмель может не только учиться, но и об­ладает еще задатками абстрактного мышления.

Другой хорошо известный опыт по обучению животных был проведен на организмах с простым строением — мор­ских червях. Более примитивных созданий трудно себе представить: тельце с веером жабр, заключенное на всю жизнь в домик-трубку. Нервная система представлена груп­пой ганглиев. Вся жизнь посвящена питанию и размно­жению при отсутствии каких-либо поводов для неврозов. Такие черви не могут мигрировать, общаться друг с другом, летать или размышлять. Они просто существуют. Можно сказать, в что отличие от кукушки или шмеля у них вообще нет поведения. Зачем таким существам инстинкты, не гово­ря уже об обучении? И все же они обучаемы.

Если направить на червя струю воды, он прячет свои жабры в трубку. Но если струю воды направлять с некоей периодичностью, то черви начинают прятать свои жабры не так интенсивно. Даже до них доходит, что регулярно по­вторяемые действия не несут в себе опасности. Они «при­выкают» к этому воздействию, а привычка — это вид обу­чения. Если несколько раз перед тем как направить струю воды на червей, воздействовать на резервуар с водой заря­дом тока, черви начнут прятать жабры гораздо интенсив­нее. Этот феномен называется сенсибилизацией. Можно вы­работать классический условный рефлекс, как в знамени­том опыте с собакой Павлова. Например, можно обучить червей прятать жабры в ответ на легкое прикосновение к поверхности воды, если пару раз сопроводить это действие разрядом тока. Теперь они станут реагировать на легкое прикосновение к поверхности воды, но будут равнодушны к обливанию струей воды. Таким образом, уже у морских червей заложены те же задатки к обучению, которые были описаны у собаки и у человека: привыкание, сенсибилиза­ция и ассоциация, но при этом у них еще не появился мозг. Все рефлексы и их изменения в ходе обучения контроли­руются брюшным ганглием — маленьким скоплением нерв­ных клеток.

У ЭрикаКанделя (Eric Kandel), исследователя, проводив­шего данный эксперимент, помимо удовольствия попугать червей, были и другие мотивы. Он хотел установить базо­вые механизмы обучаемости. Что представляет собой об­учение? Какие изменения происходят в нервных клетках, когда мозг (или брюшной ганглий) усваивает новую при­вычку или меняет поведенческую реакцию? Центральная нервная система представляет собой сеть из множества нервных клеток, вдоль которых бегут нервные импульсы, передаваемые от клетки к клетке через синапсы. Достигнув синапса, электрический сигнал преобразуется в химиче­ский, чтобы в следующей клетке вновь превратиться в электрический сигнал. Так электричка бежит по железной дороге до паромной переправы. Затем вагоны перевозятся теплоходом на другой берег водоема, где движение вновь продолжается по железной дороге. Кандель понял, что се­крет лежит в синапсах, объединяющих нейроны. Обучение каким-то образом связано с изменением физиолого-био- химических свойств синапсов. Когда морской червь при­выкает к струям воды, происходит ослабление связи в си­напсе, объединяющем сенсорный нейрон с тем нейроном, по которому поступает команда мышцам спрятать жабры в трубке. Напротив, сенсибилизация усиливает пропуск­ную способность синапса. Постепенно Кандель с коллега­ми вычислили молекулу, которая следит за усилением или ослаблением пропускной способности синапса. Этой моле­кулой оказался циклический АМФ (циклический аденозин- монофосфат).

Канделем был обнаружен и описан каскад биохимиче­ских реакций, запускаемых циклическим АМФ. Пропустим для простоты сложные химические названия соединений, обозначим их просто А, Б, В и т.д.

Вещество А превращается в вещество Б, которое активизирует вещество В, открывающее канал Г, благодаря чему в клетку поступает больше вещества Д, которое является нейромедиатором, переда­ющим сигнал через синапс от одного нейро­на к другому.

Сообщу немножко подробностей относительно этой схемы. Вещество Г присоединяется к белку CREB и акти­визирует его, изменив пространственную конфигурацию. Животные с поврежденным белком CREB могут усваивать новую информацию, но запоминают ее не дольше чем на несколько часов. Работа белка CREB направлена на вклю­чение ряда дополнительных генов, с помощью которых на длительное время изменяется форма и функциональность синапса. Один из генов, запускаемых белком CREB, назы­вается CRE. Этот ген ответственен за синтез циклического АМФ. Еще несколько деталей, и я вас окончательно запу­таю. Но чуточку внимания и терпения. Обещаю, что скоро ситуация прояснится (Schacher S. et al. 1988. cAMP evokes long-term facilitation in Aplysia neurons that requires new pro­tein synthesis. Science240: 1667-1669).

Сейчас я познакомлю вас с «тупицей». Я не хочу никого обидеть, просто так (dunce) называется мутант мушки, не­способный запомнить запах, после которого следует разряд тока. Мутант обнаружили в 1970-х годах, и он был первым в серии мутантов с проблемами обучения, полученных в опы­тах на мушках дрозофилах с помощью облучения. Мутанты отбирались по неспособности запоминать простые после­довательности событий в эксперименте. Дефектные мушки отбирались для скрещивания, в результате чего вскоре по­явилось много разных линий мутантных дрозофил: cabbage (капуста), amnesiac (амнезивный), rutabaga (брюква), radish (редиска) и turnip (репа). (В генетике дрозофилы в отличие от генетики человека нет жестких требований к именова­нию генов, поэтому ученые придумывают что хотят.) На се­годняшний день известно 17 мутаций у мушки дрозофилы, ведущих к проблемам с памятью. Воодушевленный работа­ми Канделя, Тим Тулли (Tim Tully) из известной лаборато­рии Колд-Спринг-Харбор (Cold Spring Harbor Laboratory) поставил перед собой задачу разобраться в проблемах у этих мушек, делающих их слишком забывчивыми. К радо­сти Тулли и Канделя, все обнаруженные мутации были в ге­нах, белки которых либо участвуют в синтезе циклическо­го АМФ, либо являются рецепторами данного медиатора (Bailey С. Н., Bartsch D., Kandel Е. R. 1996. Towards a mole­cular definition of long-term memory storage. Proceedings of the National Academy of Science of the USA 93: 12445-12452).

Тулли прекрасно понимал, что если с помощью направ­ленного мутагенеза ему удастся получить мутант, имеющий проблемы с обучением, то это даст ему в руки инструмент для управления обучаемостью. Повредив ген белка CREB, ученый получил мутантный вариант мух, способных к об­учению, но быстро забывающих урок. Определив ключе­вой элемент обучаемости, Тулли вскоре получил другую мутацию, которая делала мух настолько способными, что они ухватывали суть после одного упражнения, тогда как для обычных мух урок приходилось проводить десятки раз, пока они не начинали распознавать запах, после ко­торого следует разряд тока. Тулли говорил, что у этих му­шек фотографическая память, но это свойство не делало их счастливыми. Уж очень они были зависимы от услов­ностей, как мнительный человек, которому несколько раз попались статьи об авариях на велосипедах в солнечную погоду, в результате чего он отказался от поездок на вело­сипеде в светлое время суток. Мышление требует взвешен­ной работы двух процессов: запоминания и забывания. Со мной часто случается, что я точно помню, что уже читал этот текст или слушал передачу, но совершенно не помню, о чем пойдет речь дальше. Память как будто растворяется в прошлом: еще видны контуры, но уже не различимы дета­ли. Неспособность забывать, это такая же болезнь памяти, как и неспособность обучаться (Tully Т. et al. 1994. Genetic dissection of consolidated memory in Drosophila. Cell79: 39-47; Dubnau J., Tully T. 1998. Genetic discovery in Drosophila: new insights for learning and memory. Annual Review of Neuroscience 21: 407-444).

Тулли верил, что в основе всех процессов памяти лежит белок CREB, который выполняет своеобразную роль по­велителя целого сонма послушных генов. Стало ясно, что ключ к памяти лежит в генетике. Нам только показалось, что мы вышли из-под тирании генов, получив способность учиться, вместо того чтобы слепо следовать врожденным инстинктам, как тут же оказалось, что в основе обучения опять таки лежат гены, благодаря которым обучение стало возможным.

Вряд ли вас удивит тот факт, что белок CREB не является специфичным для червей и мух. Почти такой же ген есть у мышей, и уже получены мутантные мыши с дефектным ге­ном CREB. Как и предполагалось, они оказались неспособ­ными к запоминанию простейших вещей, например, где находится платформа для выхода из водного бассейна, — один из классических тестов проверки обучаемости у мы­шей. Они также не могли запомнить, какая еда безопасна, а какая содержит токсин. Любую мышь можно временно сделать забывчивой, если впрыснуть ей в мозг антисмысло­вую последовательность ДНК, временно блокирующую ген CREB. Сверхпамять и плохая забываемость соответствуют состоянию гиперактивации гена CREB (Silva A. J., Smith А. М., Giese К. Р. 1997. Gene targeting and the biology of learning and memory. Annual Review of Genetics 31: 527-546).

От генома мыши до генома человека всего один шаг. Ген CREB есть и у нас. Этот ген лежит на хромосоме 2, но на хромосоме 16 находится другой вспомогательный ген — CREBBP, который также вовлечен в процесс управления па­мятью. На хромосоме 16 лежит еще один ген памяти, коди­рующий альфа-интегрин, что и дало мне право посвятить данную главу этой теме.

У плодовых мушек циклический АМФ наиболее ак­тивно синтезируется в особом отделе мозга, называе­мом грибовидным тельцем; он представляет собой группу нейронов, вздымающуюся в виде грибовидного отростка над и без того крошечным мозгом едва заметной мушки. Если в мозгу мухи нет грибовидного тельца, она полностью теряет способность к обучению в тестах с запахами и элек­трическим разрядом. Грибовидное тельце выступает чем-то вроде офиса для белка CREB и циклического АМФ. Только сейчас мы начинаем понимать, как работает эта система. Проведя систематический поиск мутантов, имеющих про­блемы с обучением, Рональд Дэвис (Ronald Davis), Майкл Гротеуил (Michael Grotewiel) и их коллеги в Хьюстоне от­крыли у дрозофил еще одну мутацию, которую назвали vo- lado. (Это слово на сленге чилийских студентов обозначает неуклюжего и рассеянного человека. Именно так студенты Сантьяго называют своих профессоров.) Также, как и в слу­чае с мутациями dunce, cabbage и rutabaga, мушки-volado испы­тывают проблемы с запоминанием простых тестов, но в от­личие от других мутаций ген volado не имеет ничего общего с циклическим АМФ и с белком CREB. Данный ген кодирует рецептор белка, называемого альфа-интегрином, который также синтезируется в грибовидном тельце. Скорее всего, этот белок управляет образованием новых синапсов между нейронами и интеграцией их в сеть.

Чтобы проверить, не является ли этот ген «геном китай­ских палочек» (см. главу 12), т.е. не является ли его влияние на память опосредованным ухудшением общего состояния здоровья мушки, исследователи из Хьюстона провели ве­ликолепно спланированный эксперимент. В яйцеклетки мушек с разрушенным геном volado они вставили генетиче­скую кассету с активной копией этого гена. Секрет заклю­чался в том, что на кассете ген volado функционально был связан с белком «теплового шока», т.е. ген volado включался в работу только вслед за своим соседом, для активизации ко­торого необходимо повышение температуры воздуха. Если температура комнатная, мушек невозможно ничему обу­чить. Немного поднимаем температуру — и мушки начина­ют прекрасно запоминать тест, но несколькими часами поз­же, когда организм мушек адаптируется к тепловому шоку, их способность к обучению сходит на нет. Эксперимент показал, что продукт гена volado необходим во время обуче­ния, т.е. он не только создает предпосылки для обучения, но является инструментом, с помощью которого информа­ция записывается в мозг (Davis R. L. 1993. Mushroom bodies and Drosophila learning. Neuron 11: 1-14; Grotewiel M. S. et al. 1998. Integrin-mediated short-term memory in Drosophila. Nature 391: 455-460).

Тот факт, что белок, роль которого состоит в управлении образованием синапсов, является ключевым элементом запоминания, наводит нас на мысль, что память сама по себе является совокупностью синапсов между нейронами. Изучая что-либо, мы изменяем физическую сеть нейронов мозга таким образом, чтобы с помощью образования новых связей там, где их раньше не было или они были слабы, за­писать в памяти новую информацию. Я готов принять, что память работает именно так, но постичь этот процесс я не могу. Каким образом слово «volado» может быть представле­но комбинацией синапсов? Чтобы понять это, моему мозгу явно не хватает синапсов. Впрочем, проблема памяти не станет проще, если свести ее к комбинациям молекул в ней­ронах. Ученым предстоит раскрыть еще одну грандиозную тайну человечества — тайну памяти. Каким сверхмощным компьютером нужно обладать, чтобы разобраться в хи­тросплетениях миллиардов нейронов, которые не только предоставляют механизм памяти, но сами и являются па­мятью! По-моему, это куда более сложная и интригующая тема, чем квантовая физика, не говоря уже о всякой ерунде, связанной с летающими тарелками.

Давайте познакомимся с тем, что уже известно об этой великой тайне. Обнаружение мутации volado подбросило нам гипотезу, что интегрин играет ключевую роль в процес­сах обучения и запоминания. Но еще раньше у ученых уже были сведения о важности интегрина. Так, к началу 1990-х годов уже было известно, что лекарства, блокирующие ин­тегрин, влияют на память. Особо сильное воздействие эти препараты оказывают на процесс длительной потенциации, т.е. на долговременную и ассоциативную память. В глубине мозга находится структура, называемая гиппокампом (от греч. hippocampus — морской конек). Часть гиппокампа назы­вают рогом Амона (древнеегипетский бог, которого часто изображали в виде козла или барана и которого Александр Македонский объявил своим отцом после таинственного посещения им оазиса Сива в Ливии). В роге Амона собрано множество пирамидальных нейронов (опять ассоциация с Древним Египтом), к которым подходят многочисленные отростки сенсорных нейронов. Пирамидальный нейрон довольно трудно активизировать. Для этого требуется по крайней мере несколько импульсов, пришедших одновре­менно от разных сенсорных нейронов. После активизации пирамидальный нейрон становится более чувствительным, но его чувствительность избирательна. Он реагирует толь­ко на сигналы от тех нейронов, которые активизировали его. Так, вид пирамиды и слово «Египет» могут образовать пару с общим пирамидальным нейроном, в результате чего один сигнал вызывает ассоциацию с другим сигналом. В то же время словосочетание «морской конек», даже если сиг­нал от него направляется к тому же самому пирамидально­му нейрону, не вызывает ассоциаций ни с пирамидами, ни с Египтом, поскольку сигналы не были одновременными. Это пример работы процесса длительной потенциации. Возможно, теперь, если вы услышите слово «Египет», вам вспомнится пирамидальный нейрон. Это значит, что у вас в гиппокампе сложилась еще одна ассоциация.

Долговременная потенциация, также, как и процесс обу­чения морских червей, полностью основана на изменении физиологических свойств синапсов. В данном случае из­меняется проводимость синапсов между сенсорными и пи­рамидальными нейронами. Изменение свойств синапсов происходит с участим интегрина. Интересно, что блокиро­вание инегрина не мешает возникновению ассоциации, но препятствует закреплению этой ассоциации на длительное время. Вероятно, от интегрина как-то зависит прочность образовавшегося синапса.

Рассмотрев приведенные выше примеры, можно предпо­ложить, что память хранится в пирамидальных нейронах. Воспоминания о детстве вообще не связаны с гиппокам- пом. Они хранятся в коре головного мозга. В гиппокампе происходит подготовка материала для длительного запо­минания. Каким-то образом вновь появившиеся ассоциа­ции передаются в кору головного мозга для длительного хранения. Мы знаем это благодаря врачебным описаниям последствий нескольких трагических несчастных случа­ев, произошедших в 50-х годах прошлого столетия. Один из пациентов, известный в научной литературе как Н.М., перенес лоботомию, необходимую для прекращения при­падков эпилепсии, которые появились у него после аварии на велосипеде. Другой пациент, известный как N.A., был оператором авиационного радара. Однажды он собирал модель самолета за своим столом, чтобы скоротать время. Так случилось, что он отвлекся от своего занятия и резко повернулся. В это время его товарищ, тоже видимо от ску­ки, упражнялся с рапирой и как раз делал выпад вперед. Рапира прошла через ноздрю прямо в мозг несчастного.

Оба человека по сей день страдают амнезией. Они пом­нят только то, что было с ними в детстве и в молодости, но память резко обрывается на событиях, происшедших за несколько лет до несчастного случая. Они помнят и мо­гут повторить то, что произошло несколько минут назад, если не перебить их. Но стоит их отвлечь, и память момен­тально стирается. Кратковременная память не переходит в долговременную. Они не помнят лиц людей, с которыми встречаются каждый день на протяжении всех лет после не­счастного случая. N.A., у которого амнезия в более легкой форме, жаловался, что не может смотреть фильмы, так как за время рекламы полностью забывает, о чем был фильм.

Н.М. может усваивать новые практические навыки и лег­ко затем использует их в жизни, однако не помнит, когда он этому научился и кто его учил. Все вышеизложенное свиде­тельствует о том, что процессуальная память формируется иначе и отделена от декларативной памяти фактов и собы­тий. Это различие между типами памяти подтверждается другими наблюдениями. Так, были описаны случаи амне­зии у трех юношей, которые не могли запоминать факты и события, но, тем не менее, закончили школу, поскольку чтение, письмо и решение задач давались им без видимых затруднений. Сканирование мозга показало, что у всех трех юношей размер гиппокампа меньше, чем у других людей (Vargha-Khadem F. et al. 1997. Differential effects of early hip- pocampal pathology on episodic and semantic memory. Science 277: 376-380).

Сейчас уже мы не только знаем, что запоминание проис­ходит с участием гиппокампа, но можем предположить, как это происходит. У пациентов Н.М. и N.A. были повреждены участки мозга, связывающие между собой две области обра­ботки и хранения памяти — серединная часть височной доли большого мозга (была удалена у Н.М.) и промеясуточный мозг (частично поврежден у N.A.). Базируясь на этих дан­ных, неврологи постепенно сузили область поиска основ­ного центра памяти до области, называемой околоносовым кортексом. В этой области сигналы от зрительных, слухо­вых, обонятельных и других сенсорных нервов обрабаты­ваются и превращаются в ассоциативную память, вероят­но, при активном участии белка CREB. Затем информация передается в гиппокамп, а оттуда — в промежуточный мозг для временного хранения. Если информация окажется вос­требованной, то она передается для длительного хранения в кору головного мозга. Вам знаком этот странный момент, когда вы вдруг ловите себя на том, что можете вспомнить номер телефона, не заглядывая в записную книжку. Просто ночью во время сна информация из промежуточного мозга была помещена в кору головного мозга. В экспериментах на крысах было показано, что нейроны промежуточного мозга активизируются ночью.

Мозг человека — гораздо более впечатляющее творение, чем геном. Триллионы синапсов, образующих трехмерную сеть, несут в себе несравнимо больше информации, чем миллионы нуклеотидов, выстроенных в линейную нить. Мозг — не только хранилище данных, но также самый мощ­ный компьютер для обработки этих данных. Для его функ­ционирования необходима энергия и множество белков, обеспечивающих генерирование электрических импуль­сов и химических сигналов. Насколько это сложнее молеку­лы ДНК, состоящей всего из четырех нуклеотидов! Кроме того, синапсы и нейроны постоянно меняются и восприни­мают новую информацию, даже когда вы просто смотрите вдаль. Чтобы внести изменения в геном, требуются мно­гие поколения. Мозг воспринимает информацию, которая в свою очередь изменяет мозг, делает его более ловким в восприятии и обработке информации особого типа. Этот процесс саморазвития мы называем практикой. Геном в этом плане гораздо более консервативен. На протяжении миллиардов лет одни и те же гены выполняют одни и те же функции под управлением одних и тех же механизмов контроля и регуляции. Насколько наша жизнь разнообраз­нее и богаче сухой механики генов! Остановимся на этом и вспомним, о чем предупреждал нас Джеймс Марк Болдуин и что так высоко оценили современные разработчики искус­ственного разума: генетическая наследственность и воля разума являются двумя сторонами медали. Мозг создается генами. Мозг настолько хорош, насколько хорош проект мозга, заложенный в генах. Способность мозга изменять­ся в ответ на сигналы из окружающей среды также предо­пределена генами. Великой тайной природы является то, как простой, линейный и консервативный геном может ко­дировать сложный, трехмерный и динамически развиваю­щийся мозг. Эта тайна еще ждет своих первооткрывателей, в числе которых будут не только генетики, но и киберне­тики, философы и социологи. Гены демонстрируют нам удивительный пример прогрессивной эволюции, но не за счет усиления контроля над организмом, а за счет делеги­рования своих полномочий более высокоорганизованным структурам. Нам есть чему поучиться у наших генов.

Хромосома 17 Смерть

Процесс накопления знаний означает не только воз­никновение новых связей между нейронами, но и удаление старых связей. В мозгу эмбриона нервные клетки образу­ют значительно более сложную сеть взаимосвязей, многие из которых разрываются и исчезают по мере взросления. Например, у новорожденных половина клеток зрительной коры головного мозга получает импульсы сразу от обоих глаз. Вскоре после рождения в результате радикального об­резания лишних аксонов происходит разделение зритель­ной коры больших полушарий на области, которые обраба­тывают информацию только от левого или правого глаза. Удаление несущественных связей ведет к функциональной специализации областей мозга. Точно так же скульптор ска­лывает лишние части в глыбе мрамора, чтобы освободить скрытое в ней произведение искусства. У слепых от рож­дения младенцев млекопитающих специализации зритель­ной коры мозга не происходит.

Устранение лишних связей между нервными клетками означает не только разрывы синапсов. Гибнут сами клетки. Мы столько раз слышали печальную историю о том, что нервные клетки гибнут и больше не восстанавливаются. За день можно потерять до 1 млн нервных клеток. Но вот у мыши с дефектным геном ced-9 нервные клетки не умирают, что не делает ее умнее. Напротив, такую мышь ждет печаль­ный конец с огромным, но совершенно неразвитым мозгом. У эмбрионов на поздних месяцах развития и у грудных де­

тей нервные клетки гибнут в мозгу с невероятной скоро­стью. Но это не результат болезни, а способ развития мозга. Если бы клетки не гибли, мы бы не могли думать (Hakem R. et al. 1998. Differential requirement for caspase 9 in apoptotic pathways in vivo. Cell 94: 339-352).

Подталкиваемые определенными генами, к которым от­носится ген ced-9, здоровые клетки организма совершают массовый суицид. (Разные гены семейства ced вызывают гибель клеток других органов.) Гибель клеток осуществля­ется в строгом соответствии с предначертанным планом. Так, у микроскопического червя нематоды эмбрион перед рождением из яйца состоит из 1 090 клеток, но затем 131 из них погибает, оставляя взрослый организм ровно с 959 клетками. Эти клетки как будто приносят себя в жертву ради процветания организма наподобие солдат, которые с криком «За Родину» идут в смертельную атаку, или подобно рабочим пчелам, которые погибают, оставляя свое жало в теле незваного гостя. Аналогия, между прочим, не такая уж надуманная. Взаимоотношения между клетками организма действительно напоминают отношения между пчелами в улье. Предки всех клеток организма были когда-то свободно живущими одноклеточными организмами. Их «решение» организовать кооператив, принятое однажды 600 млн лет назад, было следствием тех же причин, которые заставили объединиться в семьи предков общественных насекомых (только произошло это гораздо позже, примерно 50 млн лет назад). Генетически родственные создания, в одном случае на клеточном уровне, а в другом — на уровне орга­низмов, оказались гораздо более устойчивыми к преврат­ностям судьбы, когда распределили между собой функции, оставив репродуктивную функцию в одном случае половым клеткам, а во втором — царице семейства (Ridley М. 1996. The origin of virtue. Viking, London; Raff M. 1998. Cell suicide for beginners. Nature 396:119-122).

Аналогия оказалась настолько хорошей, что позволила ученым лучше понять природу многих неинфекционных соматических заболеваний. Нередко среди солдат возни­кают мятежи, направленные против командования, да и среди пчел дисциплина поддерживается не только инстин­ктом, но и коллективной бдительностью и изгнанием лоды­рей из улья. На генетическом уровне лояльность рабочих пчел своей царице поддерживается тем, что пчелиная мат­ка спаривается сразу с несколькими самцами. Генетическая неоднородность потомства не дает возможности проявить­ся генам, направленным на развал семьи и на возврат к оди­ночному образу жизни. Проблема мятежа является острой также для клеток многоклеточных организмов. Постоянно некоторые клетки забывают о своем патриотическом дол­ге, который состоит в обеспечении всем необходимым по­ловых клеток. Вместо этого они начинают делиться и вести себя как самостоятельные организмы. В конце концов, каж­дая клетка является потомком свободно живущих предков. Прекращение деления идет вразрез с основной тенденцией развития всех живых организмов, а точнее, их генов, — вос­производить самих себя. Во всех тканях организма каждый день появляются мятежные произвольно делящиеся клет­ки. Если организм не сможет их остановить, возникает ра­ковая опухоль.

Но обычно у организма есть средства для подавления мятежа раковых клеток. Каждая клетка содержит систему генов, которые стоят на страже организма и включают про­грамму самоуничтожения при первых признаках бескон­трольного деления клетки. Наиболее известный ген кле­точного суицида, о котором написано множество статей, начиная с того дня, когда он был обнаружен в 1979 году, — это ген ТР53, лежащий на коротком плече хромосомы 17. В этой главе мы расскажем о проблеме рака с точки зрения генов, чья задача состоит в обеспечении самоликвидации раковых клеток.

В то время, когда Ричард Никсон в 1971 году объявил вой­ну раку, ученые практически ничего не знали о своем враге, помимо очевидного факта интенсивного деления клеток в пораженных тканях. Также было очевидно, что в большин­стве случаев онкология не является ни инфекционным, ни наследственным заболеванием. Общепризнанным было мнение, что рак — это не отдельное заболевание, а прояв­ление самых разнообразных нарушений функционирова­ния организма, часто связанных с воздействием внешних факторов, которые ведут к неконтролируемому делению клеток. Так, трубочисты «зарабатывают» рак мошонки в результате постоянного контакта с дегтем; рентгеновское или радиационное облучение ведет к белокровию; у куриль­щиков и строителей, работающих с асбестом, развивается рак легких и т.д. и т.п. Также было понятно, что влияние канцерогенных факторов может быть не прямым, а связан­ным с общим ослаблением иммунной системы организма.

На проблему рака под другим углом зрения удалось по­смотреть благодаря открытиям нескольких конкурирую­щих групп ученых. Так, в 1960 году Брюс Эймс (Bruce Ames) из Калифорнии показал, что общим между такими канце­рогенами как рентгеновское облучение и деготь является их способность разрушать ДНК. Эймс предположил, что причина рака кроится в генах.

Другое открытие произошло намного раньше, еще в 1909 году: Пейтон Роус (Peyton Rous) доказал инфекцион­ную природу саркомы цыплят. Его работа долго оставалась незамеченной, поскольку инфицирование довольно слож­но воспроизводилось в эксперименте. Но в 1960-х годах было описано множество новых онковирусов животных, включая вирус саркомы цыплят. В возрасте 86 лет Роус полу­чил Нобелевскую премию за свое давнее открытие. Вскоре были обнаружены онковирусы человека и стало ясно, что целую группу онкологических заболеваний, таких, как рак шейки матки, следует считать в некоторой степени инфек­ционными (Cookson W. 1994. The gene hunters: adventures in the genome jungle. Aurum Press, London).

Как только стало возможным секвенирование (прочте­ние) геномов организмов, ученые узнали, что известный вирус саркомы Роуса несет в себе особый ген, названный src, который ответствен за онкологическое превращение клеток. В геномах других онковирусов были обнаружены свои «онкогены». Так же, как и Эймс, вирусологи увидели генетическую природу онкологии. Но в 1975 году только появившаяся теория о роли генов в развитии рака была перевернута с ног на голову. Оказалось, что страшный ген src имеет совсем не вирусное происхождение. Это нормаль­ный ген любого организма — куриного, мышиного и нашего с вами, — который зловредный вирус саркомы Роуса просто стащил у одного из своих хозяев.

Более консервативные врачи долго отказывались при­знавать генетическую подоплеку онкологических заболева­ний — в конце концов, за исключением некоторых редких случаев, онкология не является наследственным заболе­ванием. Они забывали о том, что геном имеет свою исто­рию не только от поколения к поколению, но и в каждой отдельной клетке организма. Генетические заболевания в отдельных органах или отдельных клетках, хотя и не пере­даются по наследству, все же остаются классическими гене­тическими заболеваниями. В 1979 году, чтобы подтвердить роль генов в возникновении рака, онкологическая опухоль у мышей была вызвана экспериментально путем введения в клетки ДНК из раковых клеток.

У ученых сразу же возникли гипотезы относительно того, к какому классу генов могут относиться онкогены. Безусловно, это должны быть гены, ответственные за рост и деление клетки. Нашим клеткам нужны такие гены для пренатального роста эмбриона и для развития детей, а также для затягивания и заживления ран. Но чрезвычай­но важно, чтобы большую часть времени эти гены остава­лись выключенными. Неконтролируемое включение таких генов ведет к катастрофе. В «куче» из 100 триллионов по­стоянно делящихся клеток у онкогенов есть уйма возмож­ностей обойти запреты и остаться включенными даже без помощи таких мутагенов, как сигаретный дым или солнеч­ный ультрафиолет. К счастью, в клетках также есть гены, роль которых состоит в уничтожении быстро делящихся клеток. Первые такие гены были обнаружены в середине 1980-х годов Генри Харрисом (Henry Harris) из Оксфорда, и им было присвоено имя опухолевых супрессоров. Их действие противоположно активности онкогенов. Свою функцию они выполняют по-разному. Обычно происходит блокирование цикла развития клетки на определенной ста­дии до тех пор, пока механизмы внутреннего контроля не проверят состояние клетки. Если тревога была ложной, клетка будет разблокирована. Стало ясно, что для возник­новения раковой клетки в ней должно произойти два со­бытия: включение онкогена и разрушение гена-супрессора. Вероятность выполнения двух условий довольно мала, но и это еще не конец истории. Обманув гены-супрессоры, рако­вая клетка теперь должна пройти еще один более жесткий генетический контроль. Специальные гены активизируют­ся в результате неестественного деления клетки и дают ко­манду другим генам на синтез веществ, убивающих клетку изнутри. Эту роль берет на себя ген ТРЧГ

Ген ТР53 впервые был обнаружен Дэвидом Лэйном (David Lane) в Данди (Dundee), Великобритания. Сначала его при­няли за онкоген. Лишь позже стало известно, что его роль состоит в подавлении раковых клеток. Лэйн со своим кол­легой Питером Холлом (Peter Hall) как-то раз в пабе спори­ли о назначении гена ТР53, и Холл предложил на себе, как на морской свинке, доказать противораковую роль гена. Чтобы получить разрешение для проведения опытов на животных, нужно было ждать месяцы, а волонтер был ря­дом. Холл несколько раз облучил небольшой участок кожи на руке, а Лэйн в течение двух недель брал образцы ткани для биопсии. Было обнаружено существенное повышение содержания в клетках белка р53 — продукта гена TP у после­довавшее вслед за облучением. Эксперимент показал, что ген включается в ответ на действие канцерогенного факто­ра. Лэйн продолжил исследования белка р53 как противо­ракового препарата. К моменту выхода этой книги в свет в Данди должны были начаться клинические испытания препарата на группе добровольцев под контролем врачей. Небольшой шотландский городок в устье Тэи, который до сих пор славился лишь мешковиной и мармеладом, посте­пенно превращается в мировой центр онкологических ис­следований. Белок р53 стал уже третьим перспективным противораковым препаратом, разработанным учеными Данди.

Мутация в гене ТР,3 — одно из необходимых условий ле­тального рака. В 55% случаев рака у людей в раковых клет­ках обнаруживается дефект этого гена, а при раке легких мутация обнаруживается более чем в 90% случаев. У людей с врожденным дефектом гена ТР53 хотя бы на одной хро­мосоме вероятность возникновения онкологических забо­леваний в юном возрасте достигает 95%. Возьмем, напри­мер, рак прямой кишки. Обычно эта болезнь начинается с мутации в гене-супрессоре АРС. Если в развившемся по­липе произойдет следующая мутация в онкогене RAS, то на месте полипа появляется опухоль аденома. Заболевание переходит в более опасную фазу после третьей мутации в одном пока неопределенном гене-супрессоре. Но опухоль становится летальной карциномой только после того, как произойдет четвертая мутация в гене ТР53. Похожие схемы развития применимы к другим формам рака. И всегда по­следней происходит мутация в гене ТРЧГ

Теперь вы видите, почему ранняя диагностика рака так важна для его успешного лечения. Чем больше становится опухоль, тем большей становится вероятность очередной мутации как в силу общей теории вероятности, так и в ре­зультате все ускоряющейся частоты деления клеток, что ведет к ошибкам в геноме. У людей, предрасположенных к онкологическим заболеваниям, часто обнаруживается мутация в так называемых генах-мутаторах, что ведет к воз­растанию числа случайных мутаций в геноме. К таким ге­нам, скорее всего, относятся гены рака молочной железы, BRCA/ и BRCA2, о которых мы говорили при рассмотрении хромосомы 13. Раковые клетки находятся под прессом та­кого же эволюционного процесса, который довлеет над популяцией кроликов. Точно так же, как потомки быстро размножающейся пары кроликов вскоре вытесняют своих более пассивных соседей, в раковой опухоли линии быстро растущих клеток вытесняют умеренно растущие клетки. Так же, как в популяции кроликов выживают и оставляют потомство лишь те из них, кто умело прячется от сов и ли­сиц, в раковой опухоли из множества мутаций отбираются только те, которые помогают раковым клеткам успешно противостоять защитным силам организма. Развитие рако­вой опухоли происходит в точном соответствии с эволюци­онной теорией Дарвина. Несмотря на огромное разнообра­зие мутаций, течение онкологических заболеваний сходно в большинстве случаев. Мутации случайны, но направлен­ность селективного процесса и его механизмы одинаковы для всех людей.

Также становится понятным, почему вероятность возник­новения онкологических заболеваний удваивается с каждым десятилетием нашего возраста, являясь преимущественно болезнью пожилых людей. В результате случайных мутаций у части людей в популяции рано или поздно происходят му­тации в генах-супрессорах, таких как TP г или в онкогенах, что ведет к необратимым и часто фатальным последствиям. Доля онкологии среди причин смерти людей колеблется от 10 до 50% в обратной зависимости от уровня развития медицины. Чем лучше врачи справляются с другими забо­леваниями, тем дольше становится средняя продолжитель­ность жизни и, соответственно, тем больше мутаций чело­век успевает накопить, и тем более вероятным становится возникновение онкологических заболеваний. Вероятность того, что в результате случайных мутаций будут поврежде­ны важные гены-супрессоры и активизированы опасные онкогены, чрезвычайно мала. Но если мы умножим эту ве­роятность на число клеток в организме и число делений, то к определенному времени эта вероятность перейдет в зако­номерность. «Одна фатальная мутация на 100 триллионов клеточных делений становится не такой уж редкостью», — сказал по этому поводу Роберт Вайнберг (Robert Weinberg 1998. One renegade cell. Weidenfeld and Nicolson, London).

Давайте ближе познакомимся с геном ТР Ген состоит из 1 179 «букв» и кодирует довольно простой белок р53, ко­торый достаточно быстро разрушается в клетке другими белками и «живет» в среднем не более 20 мин. Более того, все это время белок р53 находится в неактивном состоя­нии. Но как только в клетке возникают определенные сиг­налы, синтез белка стремительно возрастает, а его деграда­ция ферментами клетки прекращается. Что это за сигналы, до сих пор не ясно. Определенно, фрагменты ДНК, обра­зующиеся в результате разрушения или неправильного ко­пирования хромосом, являются одним из таких сигналов. Разорванные фрагменты ДНК также влияют на активность самого белка р53. Как бойцы спецназа, молекулы белка бросаются в схватку. Можно представить себе, что лихой белок р53 выходит на сцену и заявляет: «С этого момента управление операцией я беру на себя». Основная функция белка р53 состоит во включении в работу других генов и белков. Дальше события развиваются по одному из следую­щих сценариев: либо клетка прекращает пролиферацию и репликацию ДНК до того момента, пока ситуацию прояс­няют специальные репаративные белки, либо включается программа на самоуничтожение.

Еще одним сигналом, активизирующим белок р53, яв­ляется недостаток кислорода в клетке, что характерно для раковой опухоли. Внутри быстро растущей опухоли нару­шается кровоснабжение, и клетки начинают задыхаться. Злокачественные новообразования справляются с этой проблемой за счет выработки специальных гормонов, ко­торые заставляют организм взращивать новые артерии для питания опухоли. Именно этим артериям, напоминающим клешни рака, опухоль обязана своим названием, используе­мым еще в Древней Греции. Целое направление в разработ­ке лекарств от рака посвящено поиску веществ, которые блокируют процесс ангиогенеза—образования новых крове­носных сосудов в раковой опухоли. Но обычно белок р53 разбирается в ситуации еще до того, как опухоль приступит к ангиогенезу, и уничтожает ее на ранних стадиях разви­тия. В тканях с плохим кровоснабжением, таких, как кожа, сигнал недостатка кислорода недостаточно четок, что по­зволяет опухоли развиться и нейтрализовать белок р53. Вероятно, поэтому меланома кожи столь опасна (Levine А. J. 1997. Р53, the cellular gatekeeper for growth and division. Cell 88: 323-331).

He удивительно, что белку p53 присвоили имя «защит­ник генома», или даже «Ангел-хранитель генома». Ген 7Р53 представляет собой что-то вроде капсулы с ядом во рту сол­дата, которая растворяется только при первых признаках измены. Такое самоубийство клеток называют стоппюзисом, от греческого слова, обозначающего осенний листопад. Это наиболее эффективное естественное средство борь­бы с раком, последняя линия обороны организма. Сейчас все больше накапливается сведений о том, что почти все современные успешные средства лечения рака так или ина­че оказывают влияние на белок р53 и его коллег. Раньше считалось, что эффект радиотерапии и химиотерапии сво­дится к разрушению ДНК в быстро делящихся клетках. Но если это так, почему в одних случаях лечение эффективно, а в других — не оказывает никакого эффекта? В развитии любой раковой опухоли наступает момент, когда ее клетки перестают реагировать на радио- и химиотерапию. Какова причина этого? Если терапия просто убивает растущие клетки, эффективность лечения должна только увеличи­ваться по мере ускорения роста опухоли.

Скотт Лоу (Scott Lowe) из лаборатории Колд-Сприн- Харбор нашел ответ на этот вопрос. «Противоопухолевая терапия действительно, повреждает в некоторой степени ДНК в растущих клетках, — сказал он, — но в недостаточ­ной степени, чтобы убить их». Зато фрагменты разрушен­ной ДНК являются лучшими стимуляторами активности белка р53, который запускает процесс самоуничтожения раковых клеток. Таким образом, радио- и химиотерапия больше напоминает вакцинацию — процесс активизации внутренних защитных сил организма. Вскоре появились экспериментальные данные, подтверждающие теорию Лоу. Облучение, а также химические вещества 5-фторурацил, этопозид и доксорубицин, часто используемые в химиоте- риппп, вызывали аиоитозис в лабораторной культуре тка­ней, инфицированной онковирусом. А в тех случаях, когда на поздних стадиях заболевания раковые клетки перестают реагировать на терапию, этому всегда сопутствует мутация в гене ТР У неподдающихся лечению опухолей кожи, лег­ких, молочной железы, прямой кишки, крови и простаты мутация в гене ТРЧЗ происходит еще на ранних стадиях раз­вития болезни.

Это открытие имело важное значение для поиска но­вых средств борьбы с раком. Вместо того чтобы искать вещества, убивающие растущие клетки, врачам следовало бы вести поиск веществ, запускающих процесс клеточно­го суицида. Это не означает, что химиотерапия бесполез­на, но ее эффективность явилась следствием случайного совпадения. Теперь, когда механизмы терапевтического влияния на раковые клетки становятся более понятными, можно ожидать качественного прорыва в создании новых лекарств. В ближайшей перспективе можно будет по край­ней мере избавить больных от лишних мук. Если врач с по­мощью генетического анализа установит, что ген ТР53 уже разрушен, то нет необходимости подвергать пациента бо­лезненной, но бесполезной терапии в последние месяцы его жизни (Lowe S. W. 1995. Cancer therapy and p53. Current Opinion in Oncology 7: 547-553).

Онкогены, в их нормальном немутированном состоя­нии, необходимы клеткам для роста и деления на протяже­нии жизни организма: кожа должна регенерировать, долж­ны формироваться новые клетки крови, срастаться кости, затягиваться раны и т.д. Механизмы подавления роста ра­ковых клеток должны регулироваться таким образом, что­бы не мешать нормальному росту и развитию организма. В организме есть средства, позволяющие клеткам не только быстро делиться, но и быстро прекращать рост в нужный момент. Лишь сейчас становится ясно, как эти механизмы реализуются в живой клетке. Если бы эти механизмы кон­троля были разработаны человеком, мы бы поражались его нечеловеческому гению.

И вновь ключевым элементом системы выступает апоп- тозис. Онкогены заставляют клетку расти и делиться, од­нако в то же время, как это ни удивительно, некоторые из них выступают в роли триггеров клеточного самоубийства. Например, ген MYC отвечает одновременно за рост и за смерть клетки, но его убийственная функция временно блокируется внешними факторами, называемыми сигнала­ми жизни. Если сигналы жизни прекращают поступать, а белок гена MYC все еще находится в активной форме, насту­пает смерть клетки. Творец, зная несдержанный характер гена MYC, снабдил его двумя противоположными функци­ями. Если в какой-то из клеток ген MYC выбивается из-под контроля, этот же ген ведет клетку к самоубийству сразу по­сле того, как прекращают поступать сигналы роста. Творец предпринял также дополнительные меры предосторожно­сти, увязав вместе три разных онкогена, MYC, BCL-г и RAS, так, чтобы они контролировали друг друга. Нормальный рост клетки возможен, только если все три гена координи­руют свою работу друг с другом. По словам ученых, открыв­ших этот феномен, «как только пропорции нарушаются, срабатывает затвор ловушки, и клетка оказывается мерт­вой или в таком состоянии, что уже не представляет собой онкологической угрозы» (Huber А.-0., Evan G. I. 1998. Traps to catch unwary oncogenes. Trends in Genetics 14: 364-367).

Моя история о белке р53, как и вся моя книга, должна послужить аргументом в споре с теми, кто считает генети­ческие исследования опасными для человечества и пред­лагает всячески ограничивать ученых в проникновении в тайны природы. Все попытки разобраться в работе слож­ных биологических систем, не прикасаясь к ним, ущербны и бесплодны. Самоотверженный труд врачей и ученых, в течение столетий изучавших рак, хотя и заслуживает при­знания, дал ничтожно мало по сравнению с достижениями последнего десятилетия, когда врачи получили в свои руки генетические методы исследований. Одним из первых идею проекта «Геном человека» озвучил в 1986 году ита­льянский лауреат Нобелевской премии Ренато Дулбекко

(Renato Dulbecco), который просто заявил, что это един­ственный способ победить рак. Впервые у людей появилась реальная возможность получить лекарство от рака — наибо­лее частой и ужасающей своей неотвратимостью причины смерти современных людей. И эта возможность была обе­спечена генетиками. Те, кто пугает людей мифическими монстрами генетических экспериментов, должны помнить об этом (Cook-Deegan R. 1994. The gene wars: science, politics and the human genome. W. W. Norton, New York).

Как только природа находит удачное решение одной про­блемы, этот же механизм используется для решения других проблем. Помимо выполнения функции устранения рако­вых клеток, апоптозис играет важную роль в противостоя­нии инфекциям. Если клетка обнаруживает, что заражена вирусом, для организма будет лучше, если она самоликви­дируется (заболевшие муравьи и пчелы также покидают ко­лонию, чтобы не заражать своих собратьев). Есть экспери­ментальные подтверждения суицида зараженных клеток, и известны механизмы, с помощью которых некоторые ви­русы пытаются заблокировать апоптозис клеток. Была от­мечена такая функциональность мембранного белка вируса Эбштейна-Барра, вызывающего мононуклеоз. Два белка у вируса папилломы человека, который вызывает рак шейки матки, блокируют ген ТР53 и другие гены-супрессоры.

Как я отмечал в главе 4, синдром Хантингтона вызывает незапланированный апоптозис нервных клеток мозга, ко­торые уже ничем не удается заменить. У взрослого челове­ка нейроны не восстанавливаются, поэтому повреждения головного и спинного мозга часто ведут к необратимым по­следствиям. Способность к размножению нейроны утрати­ли в ходе эволюции, поскольку в ходе развития организма каждый нейрон приобретает свою неповторимую функцио­нальную уникальность и особое значение в сети нейронов. Замена нейрона молодой, наивной и неопытной клеткой принесет больше вреда, чем пользы. Поэтому апоптозис зараженных вирусами нейронов в отличие от апоптозиса в других тканях приводит лишь к эскалации заболевания.

Некоторые вирусы по неизвестным пока причинам актив­но стимулируют апоптозис нервных клеток, в частности энцефалитный альфавирус (Krakauer D. С., Payne R. J. Н. 1997. The evolution of virus-induced apoptosis. Proceedings of the Royal Society of London, Series В 264: 1757-1762).

Апоптозис играет важную роль в элиминации активных транспозонов. Особо строгий контроль над эгоистичными генами установлен для половых клеток. Было определен­но, что контрольные функции берут на себя фолликуляр­ные клетки яичников и клетки Сертоли в семенниках. Они индуцируют апоптозис в созревающих половых клетках, если в них обнаружены хоть какие-то признаки активности транспозонов. Так, в яичниках пятимесячного эмбриона женского пола находится до 7 млн яйцеклеток. К моменту рождения из них остается только 2 млн, и только около 400 яйцеклеток произведут яичники в течение жизни женщи­ны. Все остальные клетки, которые строгие контролеры посчитали недостаточно совершенными, получают коман­ду на самоубийство. Организм — это тоталитарное деспо­тичное государство.

Хромосома 18 Исцеление

В начале третьего тысячелетия перед нами впервые от­крылась возможность стать редакторами текста, записан­ного в геноме. Геном перестал казаться священным, а стал чем-то вроде электронного документа на дискете. Мы мо­жем кое-что вырезать и кое-что добавить, переставить аб­зацы и изменить порядок слов. В этой главе мы обсудим, как это можно сделать и надо ли это делать. Странно, но лишь только в наших руках оказались инструменты для ре­дактирования генома, мы остановились в замешательстве, и нам вдруг захотелось по-прежнему взирать на геном как на Святое Писание. Итак, давайте познакомимся с совре­менными средствами манипулирования генами.

Хотя перед генетиками никогда не ставились такие да­лекие цели, негласно считается, что конечной целью раз­вития генетики — если хотите, вершиной ее развития — яв­ляется генетическое моделирование человека. Вероятно, в будущем, может, через несколько столетий, человека мож­но будет укомплектовывать новыми генами, которых не существовало в природе. На современном этапе развития генетики речь идет пока только о добавлении генов, поза­имствованных от других людей или от животных и расте­ний. Возможно ли это? А если возможно, соответствуют ли такие операции нашим представлениям об этике?

Давайте возьмем для примера ген на хромосоме 18, ко­торый подавляет развитие рака позвоночника. Мы позна­комились в предыдущей главе с данной разновидностью генов-супрессоров, хотя точная локализация на хромосо­мах для многих из них пока не установлена. Точное место­нахождение на хромосоме 18 данного гена, которому уже присвоили имя DCC, тоже не известно, однако известно, что данный ген управляет ростом аксонов в стволе спин­ного мозга и вроде бы никак напрямую не связан с подавле­нием раковой опухоли. Возможно, супрессором является другой ген, сцепленный с DCC. Известно только, что мута­ции в окрестностях данного гена, выявляемые с помощью генетических маркеров, существенно повышают риск забо­левания раком позвоночника. Появится ли возможность в будущем извлечь этот ген, как неисправную свечу зажига­ния из двигателя автомобиля, и заменить его на исправную версию гена? Скорее всего, в ближайшем будущем это ста­нет возможным.

Я достаточно стар, чтобы еще помнить, как на заре своей журналисткой карьеры разрезал распечатку статьи на абза­цы с помощью обычных ножниц и склеивал их в нужной последовательности, пользуясь обычным клеем. Сейчас чтобы переместить абзац с места на место я использую ма­ленькие значки текстового редактора, на которых добрые разработчики компании Microsoft поместили изображения ножниц и других инструментов, чтобы обозначать те же самые действия. (Только что перетащил и вставил данный абзац из другого места в тексте.) Тем не менее принципы редактирования остались прежними: вырезаем в одном ме­сте и вставляем текст там, где он необходим.

Чтобы выполнить подобные действия над текстом генов, нам тоже потребуются ножницы и клей. К счастью, приро­да уже подготовила эти инструменты для собственных це­лей. В качестве клея выступает фермент лигазы, который склеивает разорванные нити ДНК. Ножницы — фермен­ты рестрикции — были обнаружены у бактерий еще в 1968 году. У бактерий эти ферменты используются для борьбы с вирусами. С их помощью чужеродная ДНК разрезается на кусочки. Но в отличие от обычных ножниц рестриктазы до­вольно смышленые: они режут ДНК не где попало, а лишь

там, где обнаруживают определенный «текст». Сейчас из­вестно более 400 разных рестриктаз, и каждая ищет только свой строго определенный текст. Рестриктазы работают как заправские редакторы, разрезая абзацы на части толь­ко там, где находится ключевое слово.

В 1972 году Поль Берг (Paul Berg) из Стэнфордского уни­верситета с помощью ферментов рестрикции разрезал в про­бирке вирусную ДНК, а затем сшил кусочки случайным обра­зом с помощью фермента лигазы. Он стал первым челове­ком, получившим «рекомбинантную» ДНК. Люди научились делать то, что ретровирусы проделывают уже миллионы лет: встраивают свои гены в хромосому. К концу прошлого столетия была получена первая рекомбинантная бактерия: кишечная палочка со встроенным геном лягушки.

Это сообщение взбудоражило общественность, обеспо­коенную тем, не несут ли новые технологии опасности че­ловечеству. Опасения разделяли и сами ученые. Ширилось мнение, что следует сделать паузу и хорошо подумать, преж­де чем продолжать эксперименты по рекомбинации генов. В 1974 году в среде ученых звучали призывы к объявлению моратория на проведение генетических экспериментов, что еще больше насторожило широкую публику: если уче­ные не уверены в безопасности, то тут, действительно, есть чего опасаться. Природа поместила бактериальные гены в бактерии, а лягушачьи — в лягушек. Кто мы такие, чтобы на­рушать естественный ход вещей? Не будут ли последствия ужасными для человечества? Конференция, прошедшая в Азиломаре (Asilomar) в 1975 году, отбросила доводы кон­сервативно настроенных ученых и дала добро на возобнов­ление исследований в области генетической инженерии с соблюдением строжайших мер безопасности и под на­блюдением государственных комитетов. Ученые признали необходимость контроля, и общественность постепенно успокоилась. Новый всплеск общественной критики гене­тических исследований пришелся на середину 1990-х годов, но в этот раз темой была не столько безопасность, сколько этичность методов.

Появились первые биотехнологические компании. Сначала Genentech, потом Cetus и Biogen, а затем множе­ство компаний по всему миру. Невероятные новые возмож­ности вызывали интерес у бизнесменов. Ученые научились конструировать бактерии, которые продуцируют несвой­ственные им белки, важные для медицины, пищевой про­мышленности и других отраслей производства. Стали по­являться и первые разочарования. Например, оказалось, что бактерии не подходят для синтеза большинства челове­ческих белков, да и степень изученности белков человека и их роли была недостаточной для их широкого медицин­ского использования. Несмотря на объемные инвестиции в венчурные проекты, единственной компанией, прино­сящей прибыли своим акционерам, является пока только Applied Biosystems, которая занимается разработкой обо­рудования для других биотехнологических компаний. Тем не менее примеры успешного внедрения в производство продуктов биотехнологической промышленности хорошо известны. В конце 1980-х годов гормон роста, полученный с помощью генетически модифицированных бактерий, заменил в медицине свой дорогостоящий и потенциаль­но опасный аналог, получаемый из мозга умерших людей. Настороженность широких масс общественности относи­тельно этичности и безопасности генетических исследова­ний оказалась беспочвенной: за 30 лет использования мето­дов генной инженерии не произошло ни одного инцидента, приведшего к человеческим жертвам или к экологическим проблемам. Пока все идет довольно гладко.

Компания Genentech, образованная в 1976 году, лидиру­ет в области генной инженерии, она занимается синтезом медицинских препаратов (инсулин и многие другие гор­моны, полученные с помощью бактерий). Cetus — ком­пания по разработке методов генетической диагностики. В этой компании был разработан наиболее широко ис­пользуемый в генетике метод полимеразной цепной ре­акции (ПЦР). Biogen — биотехнологическая компания по производству лекарств для лечения аутоиммунных забо­леваний и рака.

Методы генетической инженерии в большей степени повлияли на науку, чем на промышленность. Стало возмож­ным клонировать гены (не следует путать клонирование генов с клонированием организмов). Суть клонирования состоит в том, что отыскав иголку (ген) в стоге сена (гено­ме), исследователь получил возможность вырезать этот ген и вставить его в бактерию, чтобы накопить миллионы ко­пий этого гена для дальнейших исследований. С помощью клонирования были созданы библиотеки, включающие многие тысячи перекрывающихся фрагментов генома че­ловека, что дает возможность выбрать любой участок хро­мосомы для более пристального анализа. Именно с помо­щью генетических библиотек ученые, еще до начала работ над проектом «Геном человека», отыскивали важные гены и «читали» записанный в них текст. Кропотливый и утоми­тельный труд — отыскать нужный абзац в тексте, содержа­щем 3 млрд букв, это стопка книг высотой 45 м. Сотрудники Центра Сангера при Уэллком Траст (Wellcome Trust's Sanger Center), находящегося около Кембриджа и являющегося лидирующей организацией в проекте «Геном человека», читают геном со скоростью 100 млн букв за год.

Очевидная проблема состоит в том, что 97% генома представлено бессмысленной ДНК, интронами, повторя­ющимися минисателлитами и полуистлевшими псевдоге­нами. Разработан метод, позволяющий сконцентрировать внимание на функциональных генах. Для этого создаются генетические библиотеки другого типа: библиотеки кДНК (комплементарная ДНК). Работа по созданию такой би­блиотеки начинается с выделения из клеток всех молекул РНК. В большинстве случаев эти молекулы представлены информационной РНК— копиями генов, полученными в результате трансляции. Осталось только преобразовать РНК обратно в ДНК, и вы получите библиотеку работаю­щих генов без вставок бессмысленных фрагментов ДНК. Проблема состоит лишь в том, что у полученных фрагмен­тов ДНК нет никаких табличек, указывающих на место гена в хромосомах. К концу 1990-х годов наметилось серьезное противостояние во взглядах и методах между двумя группа­ми ученых, работающих над проектом «Геном человека». Одна группа, возглавляемая бывшим профессиональным серфингистом, ветераном войны во Вьетнаме и миллио­нером Крэйгом Вентером (Craig Venter) с его компанией Celera, предпочитала штурмовые методы «шотган-секвени- рования» генома человека с параллельным коммерческим патентированием обнаруженных генов. Им противостояли академические круги Кембриджа под руководством Джона Салстона (John Sulston), финансируемые общественной организацией Уэллком Траст. Они предпочитали методы последовательного системного изучения генома и опро­тестовывали любые попытки коммерциализации проекта. Неизвестно, какая сторона возьмет верх.

 В 2002 году Крэйг Вентер был уволен акционерами компа­нии Celera, когда стало ясно, что патентирование генов не принесет прибыли, что еще раз убедительно подтверди­ло невозможность коммерциализации фундаментальной науки. В научном плане доктор Вентер был более успеш­ным. Сейчас он возглавляет научно-исследовательский институт, носящий его имя (J. Craig Venter Institute), кро­ме того, он был основоположником всемирно известного Института генетических исследований (TIGR - The Institute for Genomic Research).

Вернемся к генетическим манипуляциям. Смоделировать гены для использования в бактериях несравнимо проще, чем вставить новый ген в геном человека. Бактерии легко абсорбируют маленькие циркулярные фрагменты ДНК, на­зываемые плазмидами, и используют их как свои собствен­ные. Кроме того, организм бактерии представлен един­ственной клеткой, тогда как организм человека включает 100 триллионов клеток. Если цель состоит в генетическом модифицировании человека, то ген нужно вставить либо во все клетки, где он используется, либо в оплодотворен­ную яйцеклетку еще до первого деления.

Открытие в 1970 году ретровирусов, способных созда­вать ДНК из молекул РНК, подсказало возможный путь развития «генной терапии». Геном ретровируса представ­лен небольшой молекулой РНК, содержащей команду для клетки: «скопируй меня и вставь в свою хромосому». Все, что осталось сделать, — это взять ретровируС, удалить из него вредные гены, вызывающие болезнь, вставить вместо них нужный ген человека и инфицировать полученными вирусами больного с генетическим дефектом. Дальше ви­рус выполнит свою назначенную природой работу: про­никнет в клетки, скопирует себя и вставит полезные гены в хромосому.

На протяжении всех 80-х годов прошлого столетия ве­лись бурные дискуссии о том, насколько безопасной будет такая терапия. Что если ретровирус инфицирует не только соматические клетки организма, но и половые, закрепив новый признак в поколениях. Ретровирус может каким-то образом возвратить себе утраченные гены патогенности и вызвать заболевание. Все что угодно может случить­ся. Скандал произошел в 1980 году, когда Мартин Клайн (Martin Cline), занимавшийся генетическими заболевани­ями крови, по собственной инициативе попытался транс­формировать геном израильского пациента, страдавшего талассемией. (Он использовал другой подход, без ретрови- русов.) Клайн потерял свою работу и добрую репутацию. Результаты его эксперимента никогда не публиковались. Все сошлись во мнении, что эксперименты над человеком проводить пока еще преждевременно.

Эксперименты на мышах открыли как новые перспек­тивы, так и множество скрытых проблем. Генетическая те­рапия оказалась не столько опасной, сколько неэффектив­ной. Каждый ретровирус способен заражать только клетки строго определенной ткани. Размеры генов не должны быть слишком большими, иначе они не уместятся в вирус­ной капсиде. Вирус вставляет свои гены случайным образом в любом месте генома, часто гам, где эти гены не работают. Иммунная система организма, ведущая постоянную борьбу с болезнетворными вирусами, легко расправляется с «до­машним» ретровирусом. Кроме того, в начале 1980-х годов были известны и изучены всего нес колько генов человека.

Даже если бы система работала, трудно было бы найти кан­дидата для генной терапии.

Однако к концу 1989 года генетика уже оставила за собой череду взятых рубежей: с помощью ретровируса удалось вставить в организм кролика ген обезьяны, переместить клонированный ген человека в клетки культуры ткани че­ловека, а также вставить ген человека в мышь. Три амбици­озных лысых экспериментатора, Фрэнк Андерсон (French Anderson), Майкл Близ (Michael Blease) и Стивен Розенберг (Steven Rosenberg), решили, что пришло время переходить к экспериментам на людях. После долгой и упорной борь­бы с Американским федеральным правительственным со­вещательным комитетом по проблемам рекомбинантной ДНК (the American federal government's Recombinant DNA Advisory Committee) они получили разрешение на проведе­ние генетических экспериментов с добровольцами, у кото­рых была последняя стадия онкологических заболеваний. Долгий спор выявил различия во взглядах между учеными и врачами. Академические ученые считали, что проводить сейчас подобные эксперименты — это преждевременный и неверный шаг. Для врачей, которые каждый день видят смерть больных от рака, недопустимым казалось промедле­ние. «К чему такая спешка?» — спросили как-то Андерсона на одной из очередных встреч с правительственными чи­новниками. «В этой стране каждую минуту умирает один человек больной раком. За 146 минут нашего заседания уже умерло 146 человек», — ответил он. Наконец, 20 мая 1989 года разрешение было получено. Через 2 дня Морису Кунтцу (Maurice Kuntz), водителю трейлера, умирающему от мела- номы, были введены новые модифицированные гены. Эти гены не были рассчитаны на борьбу с раком или на посто­янное пребывание в теле больного. Просто маленький «до­весок» к традиционной терапии рака. Клетки лимфоцитов, взятые у больного и натренированные в пробирках на по­едание зловредных раковых клеток, вводятся опять в тело больного. В этот раз в лимфоциты был вставлен один бак­териальный ген с единственной целью — проследить рас­пределение и время жизни лимфоцитов в теле больного. Кунтц умер, никаких ошеломляющих результатов не было получено, но было положено начало генной терапии.

В 1990 году Андерсон и Близ вновь обратились в Коми­тет, имея еще более амбициозный проект. В этот раз гены действительно должны были играть роль лекарства, а не только маркеров. Для эксперимента выбрали редкое гене­тическое заболевание — острый комбинированный имму­нодефицит (SCID — severe combined immune deficiency). Генетический дефект ведет к быстрой гибели всех лимфо­цитов и к смерти больного ребенка от инфекций. Если не содержать такого ребенка в изолированной стерильной капсуле и не провести трансплантацию костного мозга от чудом нашедшегося подходящего донора, жизнь больного ребенка будет недолгой. Болезнь возникает из-за мутации в гене ADA на хромосоме 20.

Андерсон и Близ предложили использовать лейкоци­ты из крови больного ребенка— заразить их ретровиру- сом с нормальным геном ADA и ввести в кровь ребенка. Предложение вновь оказалось под градом критики, но уже с другой стороны. К 1990 году уже был предложен иной ме­тод лечения болезни, называемый PEG-ADA. Этот метод состоял в том, что в кровь больного вводится не ген ADA, а сам белок, полученный из организма коровы. Так же, как диабет (инъекции инсулина) или гемофилию (инъекции ко­агулирующего фактора), болезнь SCID можно было лечить инъекциями белка PEG-ADA. Зачем в таком случае прибе­гать к генной терапии?

Любая появившаяся новая технология кажется совер­шенно неконкурентноспособной. Первые железные доро­ги были гораздо дороже речных путей сообщения и весьма ненадежны. Только после длительного совершенствования и оттачивания новых технологий удается привести их по цене и эффективности хотя бы к соответствию старым технологиям. То же происходило и с генной терапией. Белковая терапия казалась более надежной и проверенной на практике, хотя ее очевидным недостатком были еже­месячные инъекции дорогостоящего препарата, которые нужно было продолжать в течение всей жизни. Если бы генетический подход удался, то, выполнив одну процедуру, можно было бы снабдить организм геном, который необхо­дим для его нормального функционирования.

В сентябре 1990 года Андерсон и Близ ввели в кровь трех­летней Ашанти ДеСильва (Ashanthi DeSilva) клетки крови, снабженные генетически модифицированным геном ADA. Операция оказалась успешной. Число лейкоцитов в крови утроилось, существенно повысилось содержание иммуно­глобулинов, и концентрация белка ADA в крови достигла четверти от нормы у обычных людей. Нельзя сказать, что благодаря генной терапии девочка полностью излечилась. Она продолжала принимать регулярный курс инъекций PEG-ADA. Но стало ясно, что генная терапия работает. На сегодняшний день каждый четвертый ребенок с синдро­мом SCID получил курс генной терапии. Ни в одном случае не удалось полностью отказаться от инъекций PEG-ADA, но существенно снизились побочные эффекты от лекарствен­ной терапии.

Очень скоро список генетических заболеваний, подда­ющихся лечению методами генетической терапии, попол­нился другими болезнями, включая семейную гиперхоле- стеринемию, гемофилию и муковисцидоз. Но, несомнен­но, основной целью был рак. В 1992 году Кеннет Калвер (Kenneth Culver) предпринял дерзкий эксперимент, в котором снабженные генами ретровирусы были введены непосредственно в тело человека. (До этого времени ре- тровирусами обрабатывали только культуры клеток, ко­торые затем вводили в организм.) Ретровирусы были вве­дены 20 пациентам прямо в мозговую опухоль. Не правда ли, звучит устрашающе, особенно если говорить о ретро- вирусах. Но подождите, вы еще не узнали, какими генами были снабжены ретровирусы. Каждый содержал ген, по­заимствованный от вируса герпеса человека. После этого доктор Калвер предписал пациентам курс лекарств против герпеса. Лекарства, нацеленные на белки вируса герпеса, атаковали раковые клетки. Положительный эффект был отмечен только у одного из пяти пациентов. Не панацея, но результат обнадеживает.

Пока что генная терапия переживает свое детство. Когда-нибудь она станет такой же привычной операцией, какой сейчас является пересадка сердца. Пока еще трудно предугадать, какое из направлений борьбы с раком — ис­пользование препаратов, препятствующих ангиогенезу, противотеламеразных препаратов, белка р53 или методы генной инженерии — окажется наиболее успешным. Но ни­когда еще у ученых не было такого оптимизма относитель­но возможности победить рак. И этот оптимизм опирается почти исключительно на последние открытия в генетике (Verma I. М., Somia N. 1997. Gene therapy — promises, prob­lems and prospects. Nature 389: 239-242).

Перспективность соматической генной терапии уже не вызывает сомнений. Опасения, конечно, остались, но по крайней мере никого уже не смущает этическая сторона во­проса. Это всего лишь еще один вид терапии. Никто, кому довелось иметь родственников или друзей, прошедших курс противораковой химиотерапии, не станет философ­ствовать на отвлеченные темы этичности генетических манипуляций, если это даст возможность заменить химио­терапию на менее болезненные методы лечения. Основная угроза сейчас видится в том, что новые гены могут попасть в половые клетки и передаться следующим поколениям. Тем более, что манипулировать генами половых клеток че­ловека, на что наложено строжайшее табу, намного проще, чем изменять геном соматических клеток. Именно созда­ние с помощью генной инженерии новых сортов растений и пород животных, у которых новые признаки закреплены наследственно, вызвало волну протестов в 1990-х годах про­тив, согласно терминологии протестующих, «технологий Франкенштейна».

Причин того, что генная инженерия растений особенно быстро набирала обороты, было несколько. Во-первых, ком­мерческая заинтересованность— на новые эффективные сорта сельскохозяйственных растений всегда был высокий спрос. В древние времена с помощью примитивной селек­ции наши далекие предки превратили дикие малопродук­тивные растения в культурные сорта пшеницы, риса и куку­рузы. Добились они этого исключительно путем манипули­рования генами растений, хотя в те времена этого никто не знал. Уже в наши дни теми же методами селекции удалось повысить суммарную урожайность сельскохозяйственных угодий на 20% в перерасчете на душу населения земного шара, несмотря на стремительный рост народонаселения. В основе «зеленой революции» также лежит генетиче­ская модификация растений, но делалось это все вслепую. Насколько лучших результатов можно достичь благодаря целенаправленной, точечной манипуляции генов?

Вторая причина успехов генной инженерии растений за­ключалась в простоте, с которой можно клонировать и раз­множать растения. Нельзя отрезать кусочек хвоста мыши и вырастить из него новую мышь. С растениями же это удает­ся проделывать очень просто. И, наконец, третьей причи­ной было случайное обнаружение необычной способности бактерии Agrobacterium заражать растения своим маленьким кольцевым фрагментом ДНК, называемым Ti-плазмидой. Попав в клетку, эта плазмида встраивает себя в хромосому растения. Данная бактерия оказалась готовым природным вектором для переноса генов в растения. Исследователи растирали листья растений до клеточной массы, заражали клетки бактерией, а затем выращивали иЗ клеток в культуре тканей новые генетически модифицированные растения. Таким способом в 1983 году впервые был получен генети­чески модифицированный табак, потом петуния, а затем хлопок.

Для злаковых, устойчивых к Agrobacterium, пришлось разработать более сложный метод. Образно говоря, про­изводилась инъекция генов непосредственно в клетки рас­тения, прикрепленные к микроскопическим крупинкам зо­лота, для чего использовались различные приспособления, как например, акселератор частиц. Этот метод сейчас стал стандартным для всех генетических манипуляций с расте­ниями. С его помощью были получены устойчивые к гние­нию помидоры, устойчивый к долгоносику (Anthonomus gra- ndis) хлопок, устойчивый к колорадскому жуку картофель, устойчивую к мотыльку (Ostrinia nubilalis) кукурузу и много других генетически модифицированных растений.

Переход от экспериментов с генетически модифициро­ванными растениями к реальному использованию не всегда проходил гладко. Иногда гены в полевых условиях отказы­вались работать. Так, в 1996 году хлопковый долгоносик уничтожил посевы генетически модифицированного хлоп­ка, который должен был быть устойчивым к этому вреди­телю. Иногда посевы уничтожали сторонники воинствую­щих экологических организаций. Но ни разу выращивание подобных растений не принесло ущерба людям или окру­жающей среде. Особо острая полемика относительно без­опасности генетической модификации растений велась в Европе. В частности, в Англии, где репутация организаций, отвечающих за безопасность продуктов питания, уже была подмочена эпидемией «коровьего бешенства», генетиче­ски модифицированные растения попали под запрет, хотя в США их использование в конце 1990-х годов стало уже повсеместной практикой. Масло в огонь подлили события вокруг компании Monsanto, которая занялась разработкой растений, устойчивых к их собственному гербициду сплош­ного действия раундапу. Это позволяло фермерам использо­вать раундап для борьбы с сорняками на полях, засеянных генетически модифицированными сельскохозяйственны­ми растениями. Такая комбинация «противоестественных манипуляций над природой» с расширением применения гербицидов в сочетании с ростом доходов транснацио­нальной корпорации довела «зеленых» до точки кипения. Экотеррористы по всей Европе стали уничтожать посадки генетически модифицированного рапса и устраивать ше­ствия в костюмах Франкенштейна. Борьба с распростране­нием подобных растений и продуктов из них стала одним из трех основных направлений активности Greenpeace.

Журналисты быстро подхватили горячую тему и по­ляризовали ее до крайности с помощью многочисленных ток-шоу, где неподготовленным зрителям предлагалось от­ветить на вопрос: «Вы против генной инженерии или хо­тите жить среди монстров?». Из-за вмешательства прессы и телевидения вынужден был подать в отставку ученый, занимающийся моделированием генетически модифици­рованного картофеля. (Позже этот ученый стал одним из организаторов Friends of the Earth.) Вышла в свет научная публикация о том, что картофель, содержащий ген белка лектина, токсичен для лабораторных крыс. За научной пу­бликацией последовала истеричная телепередача на тему токсичности генетически модифицированных растений для всего живого. Журналисты не уловили сути научной проблемы. В статье шла речь о токсичности лектинов, а не об опасности генной инженерии. Добавление мышьяка в котел делает пищу ядовитой, но это не значит, что готовка пищи в котле опасна для здоровья.

 Автор, вероятно имеетв виду статью Ewen S., Pusztai А. 1999. Effect of diets containing genetically modified potatoes ex­pressing Galanthus nivalis lectin on rat small intestine.The Lancet354: 9187.

 Friends of the Earth (Друзья Земли) - английская обще­ственная организация, цель которой — поиск экологич­ных решений техногенных, продуктовых и энергетических проблем, стоящих перед человечеством (http://www. foe.co.uk).

Генетическая инженерия настолько безопасна, насколь­ко безопасны гены, с которыми манипулируют ученые. Одни гены безопасны, другие опасны. Одни экологически «зеленые», другие токсичные. УЬгойчивый к раундапу рапс может представлять косвенную экологическую опасность, поскольку его выращивание поощряет широкое использо­вание химических гербицидов. Кроме того, есть опасность, что ген устойчивости к гербициду передастся сорнякам. Напротив, устойчивый к колорадскому жуку картофель эко­логичен, поскольку позволяет отказаться от ядохимикатов и сократить применение техники и расход горючего для ре­гулярной обработки растений. Противники использования генетически модифицированных растений в большей степе­ни движимы неприятием новых технологий, чем любовью к экологии. Они упорно не хотят замечать результаты ты­сячи проведенных экспериментов, подтвердивших безопас­ность таких растений как для человека, так и для природы. Они пропускают мимо ушей отчеты о последних научных открытиях, свидетельствующие о том, что горизонтальный перенос генов между видами является обычным явлением не только для микроорганизмов, но и для животных с расте­ниями. Поэтому в принципах, положенных в основу генной инженерии, нет ничего «противоестественного». Задолго до появления современных генетических методов селекци­онеры подвергали семена растений воздействию гамма-из­лучения, чтобы повысить частоту мутаций и отобрать об­разцы с новыми генетически закрепленными признаками. Борцы за экологию не хотят признавать, что генетическая модификация растений позволяет отказаться от повсемест­ного использования химических препаратов, обеспечивая естественную устойчивость растений к насекомым-вреди­телям и гнилостным бактериям. Кроме того, повышение урожайности само по себе экологично, поскольку ослабляет влияние антропогенных факторов на природу.

Политизация научных вопросов ведет к абсурдным реше­ниям. В 1992 году одна из крупнейших в мире селекционных компаний Pioneer разработала генетически модифициро­ванную сою, добавив в нее ген бразильского ореха. Цель за­ключалась в том, чтобы сделать бобы сои более полезными для тех людей, для которых соя является основным продук­том питания. Задача состояла в том, чтобы устранить в сое природный дефицит важной аминокислоты, метионина. Но вскоре стало известно, что у мизерного процента людей в мире бразильский орех вызывает аллергию. Специалисты компании Pioneer проверили генетически модифициро­ванную сою и обнаружили, что она тоже может быть аллер­геном. Научный доклад компании пробудил чиновников, которые немедленно запретили дальнейшие работы над проектом, несмотря на то, что расчеты показывали мини­мальную вероятность гибели человека от анафилактическо­го шока, тогда как сотни тысяч людей были бы спасены от проблем, связанных с несбалансированным питанием. Эта история, вместо того чтобы стать примером чрезмерной ак­тивности бюрократов, была растиражирована «борцами за экологическую чистоту» как пример потенциальной опас­ности генетической модификации растений.

Несмотря на то что многочисленные научные проекты попали под запрет чиновников, в 2000 году в США более 50% урожая было получено от генетически модифициро­ванных растений. Неизвестно — к счастью или к несчастью, но генная инженерия стала повседневной практикой.

В генетической модификации животных тоже наметил­ся прогресс. Сейчас добавить ген в организм животного, так чтобы он наследовался в следующих поколениях, ста­ло почти настолько же просто, как модифицировать геном растения. Для этого нужно выделить необходимый ген; по­местить его в носик очень тонкой пипетки; под микроско­пом проткнуть яйцеклетку мыши, извлеченную в течение 12 часов после оплодотворения; нацелить носик пипетки на одно из двух проядрышек и впрыснуть содержимое пи­петки. Техника далека от совершенства. Только у 5% мышат нужный ген окажется включенным, а у других животных, таких как коровы, процент успеха еще ниже. Но у 5% ге­нетически модифицированных мышат новый ген окажется встроенным в одну из хромосом.

Генетически модифицированные мыши для ученых — все равно что золотой песок для старателей. Методом гене­тической модификации мышей исследователи просеивают гены и пытаются разобраться, для какой цели служит тот или иной ген. Новый ген можно взять не только от другой мыши, но практически от любого организма. В отличие от компьютеров, для которых необходимо конкретное про­граммное обеспечение, любой ген можно запустить на вос­произведение в любом организме. Так, было обнаружено, что линию мышей с высокой частотой появления раковых опухолей можно вернуть к норме, если добавить в геном мыши хромосому 18 из генома человека. Это открытие было первым доказательством того, что на хромосоме 18 сконцентрированы многие гены-супрессоры. Теперь оста­лось профильтровать гены хромосомы 18 на мышах, чтобы определить, какие именно гены ответственны за устойчи­вость к онкологическим заболеваниям.

Микроинъекции генетического материала позволили ученым разработать новый, более совершенный метод ге­нетических модификаций, с помощью которого можно то­чечно изменять отдельные гены. Для такой генетической модификации часто используются стволовые клетки трех­дневных эмбрионов. В 1988 году Марио Капекки (Mario Capecchi) обнаружил, что если добавить в такую клетку из­мененный ген, то он будет встроен в хромосому по месту нахождения копии этого гена, заменив собой тот ген, ко­торый был на хромосоме. Капекки брал нормальный онко­ген мыши int-2 и добавлял его методом электропорации в стволовую клетку, взятую от мыши с дефектным онкогеном. Затем ученый определял, заменит ли нормальный ген свое­го дефектного двойника на хромосоме. Этот метод называ­ется «гомологической рекомбинацией». В методе использу­ются естественные механизмы репарации поврежденной ДНК. Когда репаративные белки обнаруживают дефект на хромосоме, они используют в качестве шаблона аналогич­ный ген на другой хромосоме и заменяют дефектный ген нормальной копией. Если в ядро добавляются фрагменты ДНК с измененной версией гена, то репаративные белки по ошибке воспринимают их как шаблоны и копируют в соответствующие позиции на хромосомах. Генетически из­мененная стволовая клетка затем вновь помещается в эм­брион. В результате получается «химерный» организм, в котором часть клеток содержат измененный ген (Capecchi М. R. 1989. Altering the genome by homologous recombina­tion. Science 244: 1288-1292).

Метод гомологической рекомбинации позволяет уче­ным не только восстанавливать поврежденные гены, но и выполнять противоположную задачу: целенаправленно разрушать гены, добавив в ядро дефектную версию гена. В результате получаются так называемые генетически но­каутированные мыши, в которых разрушен только опреде­ленный ген, что дает возможность определить его природ­ное назначение. Так, роль генов в формировании памяти (см. главу 17) была установлена почти исключительно с по­мощью «нокаутированных» мышей.

Генетически модифицированные животные представля­ют интерес не только для ученых. Нашлось практическое применение для «модернизированных» овец, коров, сви­ней и кур. В геном овцы был добавлен ген коагулирующего фактора человека в надежде на то, что белок будет накапли­ваться в молоке и с его помощью можно будет лечить боль­ных гемофилией. (Клонированная овца Долли, наделавшая в 1997 году много шума во всем мире, была получена этой группой ученных почти случайно, когда они занимались ге­нетической модификацией яйцеклеток.) Исследователи из Квебека выделили из паука ген белка паутины и внедрили его в яйцеклетку козы с целью получить генетически моди­фицированное животное с шелковой нитью прямо в моло­ке. Другая компания нацелила свои исследования на гене­тическую модификацию кур в надежде превратить курицу в биофабрику, несущую яйца с белковыми добавками, по­лезными как для кулинарии, так и для фармацевтики. Даже если эти фантастические проекты постигнет неудача, нет сомнений в том, что со временем в области генетической модификации животных удастся достичь таких же успехов, как и с генетически модифицированными растениями, т.е. мясные породы скота будут давать больше мяса, молочные породы — больше молока, а куры — супердиетические яйца (First N., Thomson J. 1998. From cows stem therapies? Nature Biotechnology 16: 620-621).

Методы генной инженерии становятся все проще и на­дежнее. Нет сейчас никаких технических трудностей, кото­рые не позволили бы высококвалифицированной группе специалистов провести генетическое моделирование чело­века. Через несколько лет, наверное, будет возможно взять любую клетку организма, вставить в нее новый ген в опре­деленном месте на хромосоме, затем извлечь ядро клетки и заменить им ядро яйцеклетки. Из яйцеклетки можно бу­дет вырастить человека, являющегося точной трансгенной копией своего предшественника. Например, в клоне будут все гены, кроме того, который вызвал раннее облысение. Можно клонировать стволовые клетки и вырастить из них новую печень вместо той, что стала жертвой горячитель­ных напитков. Можно будет в лабораторных условиях вы­растить нейроны человека и испытывать на них новые ле­карства, сохранив жизнь множеству лабораторных живот­ных. Может, кто-то на старости лет захочет вырастить себе наследника и спокойно почить с радостной мыслью, что часть его плоти и крови продолжает жить.

С открытием стволовых клеток человека все это стало технически возможным, но насколько это этично? Ваш ге­ном принадлежит только вам. Никакое правительство не сможет его национализировать, и никакая компания не сможет его купить. Но дает ли это вам право помещать свой геном в другого индивидуума? Ведь клон, выращенный из вашей клетки, продолжит свою индивидуальную жизнь. Посягательство на печень или почки своего клона станет обычным убийством. Человечество не готово сейчас к поис­ку ответов на такие вопросы, поэтому на все эксперименты по клонированию или генетическому модифицированию человека наложен строгий запрет. Под строгим контролем также находятся исследования стволовых клеток, получа­емых из эмбрионов. Эта область исследований открывает широкое поле деятельности для мошенников и врачей-пре­ступников. Ужасающие последствия клонирования людей стали темой многих фильмов ужасов, что вселяет в людей неприятие самой возможности манипулирования с гено­мом человека. Большинство людей против клонирования. Но вряд ли по этому вопросу когда-то будет проведен миро­вой референдум. Чтобы клоны людей стали реальностью, достаточно желаний и денег немногих людей. Собственно, так и произошло с суррогатными матерями и детьми из про­бирок. Никто никогда не давал одобрения на внедрение по­добной практики. Человечество просто было поставлено перед фактом, и ему пришлось удовлетвориться тем пози­тивным моментом, что бесплодные женщины обрели счас­тье материнства.

Более того, генная инженерия — это не единственное ре­шение всех проблем. Например, дефект гена-супрессора на хромосоме 18 ведет к повышению вероятности раковых забо­леваний, но противостоять этому можно не только генетиче­скими методами. Гораздо более простое и доступное решение лежит под руками. Новые исследования показали, что рак ки­шечника успешно предотвращают аспирин и неочищенные бананы. С генетическими заболеваниями можно бороться не только генетическими методами. Наиболее перспективным путем развития медицины представляется совершенствова­ние методов ранней генетической диагностики, за которым следует обычное медикаментозное лечение.

К сожалению, автор не привел ссылки на научные публи­кации, в которых описывается чудодейственное влияние аспирина и неочищенных бананов на рак кишечника.

Хромосома 19 Меры предосторожности 

Когда в медицине появляется любая новая технология, перед человечеством стоит морально-этическая дилемма. Если новая технология позволяет спасти жизнь, человек чувствует себя виноватым, не воспользовавшись этой воз­можностью, даже если это было слишком дорого или слиш­ком рискованно. В каменном веке люди вынуждены были просто наблюдать смерть своих близких от оспы. После того как Дженнер (Jenner) изобрел коровью вакцину от оспы, те, кто не воспользовался ею для вакцинации детей, становились виновными в их смерти. В XIX столетии люди были также бессильны перед туберкулезом. После откры­тия пенициллина Флемингом (Fleming) преступником ста­новился тот, кто вовремя не обратился к врачу. Моральную ответственность за смерть людей несут не только отдель­ные индивидуумы, но еще в большей степени — государство. Богатые страны не могут теперь игнорировать эпидемии дизентерии, отнимающие жизни у детей в слабо развитых странах, поскольку язык не поворачивается сказать, что ничего нельзя было сделать, — существует простая процеду­ра оральной регидратации, спасающая больных от смерти. Если можно что-то предпринять, то это нужно сделать.

В настоящей главе речь пойдет о методах генетической диагностики двух наиболее частых заболеваний современ­ного человечества. Одно из них является быстрым и безжа­лостным убийцей, а второе — медленным и немилосердным пожирателем памяти. Речь идет о сердечно-сосудистых за­болеваниях и о болезни Альцгеймера. Мне кажется, что современные ученые слишком щепетильны и предупреди­тельны, когда речь заходит о генетических предпосылках обоих заболеваний. Промедление с вводом в практику но­вых средств ранней диагностики делает ученых виновны­ми в смерти людей.

Давайте познакомимся с семейством генов аполипопро- теинов, известных еще как гены АРО. Их разделяют на че­тыре основные группы: А, В, С и, почему-то, Е. Но в каж­дой группе существует еще множество вариантов, пред­ставленных генами на разных хромосомах. Среди них нас наиболее будет интересовать ген АРОЕ, лежащий на хро­мосоме 19. Прежде чем мы приступим к рассмотрению этого гена, давайте разберемся в химических реакциях между холестерином и триглицеридными жирами. Когда вы едите бекон с яичницей, в организм поступает огромная порция жиров с холестерином — жирорастворимым веще­ством, из которого в организме образуются многие гормо­ны (см. главу 11). Печень переваривает эти вещества и от­правляет с кровотоком в другие органы и ткани. Поскольку триглицеридные жиры и холестерин сами по себе нерас­творимы в воде, их транспортировка по кровотоку осущест­вляется с помощью особого белка, называемого липопроте- идом. В серии химических превращений липопротеид по­степенно отдает свой груз тем клеткам, которые нуждаются в жирах. В начале пути в кровь поступает полностью загру­женный белок, называемый VLDL (very-low-density lipopro­tein — липопротеид очень низкой плотности). По мере того как от белка отрываются триглицериды, он превращается в LDL (low-density lipoprotein — липопротеид низкой плот­ности, или, как его еще называют, «плохой холестерин»). Наконец, отдав клеткам прицепной холестерин, белок пре­вращается в HDL (high-density lipoprotein — липопротеид высокой плотности, или «хороший холестерин»), который возвращается в печень за новой порцией жиров.

Работа белка АРОЕ (читается как «апо-эпсилон») состо­ит в контроле за взаимодействием белка VLDL и рецепто- pa на поверхности клетки, нуждающейся в триглицеридах. Другой белок, АРОВ (апо-бета), управляет обменом холесте­рина между липопротеидом и рецепторами клетки. Вполне очевидно, что мутации в генах АРОЕ и АРОВ могут вести к развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Если они пло­хо работают, то жиры и холестерин задерживаются в крове­носном русле и в конце концов оседают на стенках сосудов. Нокаутирование у мыши гена АРОЕ ведет к быстрому раз­витию артериосклероза даже при соблюдении нормальной диеты. Безусловно, мутации генов самих липопротеидов и белков-рецепторов также влияют на циркуляцию холе­стерина и жиров в организме, что способствует развитию инфарктов. Так, наследуемое генетическое заболевание, называемое семейной гиперхолестеринемией, вызывается редкой мутацией в «тексте» гена рецептора холестерина (LyonJ., Corner P. 1996. Altered fates. Norton, New York).

Ген АРОЕ выделяется среди других генов семейства сво­им полиморфизмом. Он почти так же изменчив, как цвет глаз. Известны три основные версии этого гена: Ет Е и Ej. Поскольку белки от разных версий гена отличаются по способности отщеплять триглицериды от липопротеидов крови, изучение распространения этих версий гена чрез­вычайно важно для прогнозирования частоты сердечно­сосудистых заболеваний. Вариант Е3 — наиболее активный и чаще всего встречается у европейцев. Свыше 80% евро­пейцев имеют хотя бы одну версию этого гена на своих хромосомах, и у 39% ген представлен в двух копиях. Но в геноме 7% европейцев содержатся две копии гена Е4, что значительно повышает для них риск развития сердечно-со- судистых заболеваний. Это же справедливо и для 4% насе­ления, геном которых содержит две копии гена Е2 (Eto М., Watanabe К., Makino I. 1989. Increased frequencies of apolipo- protein E2 and E4 alleles in patients with ischemic heart disease. Clinical Genetics 36: 183-188).

Эти данные были получены для европейцев в целом. Как и во многих других случаях генетического полиморфизма, в изменчивости гена АРОЕ прослеживается четкая географи­ческая закономерность. Чем дальше мы будем продвигаться на север Европы, тем больше будет увеличиваться в популя­ции доля гена Е4 и сокращаться доля гена Еу (Частота, с ко­торой встречается ген Е2, остается постоянной.) В Швеции и Финляндии ген Е4 встречается почти втрое чаще, чем в Италии. Примерно в таких же пропорциях возрастает ча­стота сердечно-сосудистых заболеваний (Lucotte G., Loirat F., Hazout S. 1997. Patterns of gradient of apolipoprotein E allele *4 frequencies in western Europe. Human Biology 69: 253-262). Чем дальше от Центральной Европы, тем больше разнообразие. Примерно 30% европейцев имеют в гено­ме хотя бы одну копию гена Е4. В Восточной Азии частота встречаемости этого гена минимальная — примерно у 15% населения. У афроамериканцев, африканцев и полинезий­цев — более 40% людей содержат хотя бы одну копию гена Е4, в Новой Гвинее — более 50%. Это распределение гена, вероятно, отображает долю жирной пищи в питании лю­дей за несколько последних тысячелетий. Так, известно, что в племенах Новой Гвинеи сердечно-сосудистые заболе­вания случались редко, пока люди жили в джунглях и пита­лись традиционной пищей: сахарным тростником, клубня­ми таро и лишь временами — мясом опоссумов и древесных кенгуру. Но когда они находили работу в городах и перехо­дили на гамбургеры и чипсы, частота сердечно-сосудистых заболеваний возрастала стремительно, превышая показа­тели для работающих вместе с ними европейцев (Kamboh М. I. 1995. Apolipoprotein Е polymorphism and susceptibility to Alzheimer's disease. Human Biology 67: 195-215; Flannery T. 1998. Throwingway leg. Weidenfeld and Nicolson, London).

Сердечно-сосудистые заболевания можно предупреж­дать и лечить. Те люди, у которых в геноме две копии гена Е2, легко могут избежать инфаркта, если будут помнить о том, что жирная и богатая холестерином пища для них смертельна. Сколько человеческих жизней мог бы спасти простой генетический тест.

У многих людей существует ложное представление, что генетические дефекты можно предупреждать только абор­тами или сложной генетической терапией. Негативных последствий дефектов в генах часто можно избежать с по­мощью специальной диеты или гимнастических упражне­ний. Вместо того чтобы внушать всему человечеству мысль о вреде жирной пищи, врачи действовали бы с большей эффективностью, если могли бы очертить группу риска, позволив остальным людям наслаждаться гоголь-моголем. Возможно, это противоречит профессиональному пури­танскому инстинкту врачей, но по крайней мере не проти­воречит клятве Гиппократа.

Но я не для того привел вас к генам АРОЕ, чтобы расска­зывать о сердечно-сосудистых заболеваниях, хотя, боюсь, мне снова придется нарушить свое обещание не связывать гены с болезнями. Гены этой группы давно находятся под пристальным вниманием ученых, поскольку предполагает­ся их связь с еще более зловещим и неизлечимым заболева­нием: болезнью Альцгеймера. Прогрессирующую потерю памяти и деградацию личности, сопутствующие старости (у некоторых людей эти симптомы появляются в молодом возрасте), связывали с самыми разными факторами: окру­жающей средой, патологией и несчастными случаями. Диагностическим признаком болезни Альцгеймера явля­ются нерастворимые белковые включения в клетках моз­га. Увеличение в размере этих включений ведет к гибели нервных клеток. Первой гипотезой была вирусная инфек­ция. Затем под подозрение попали частые травмы головы, например у боксеров. Наличие алюминия в составе вклю­чений бросило тень на использование кухонной алюми­ниевой посуды. По общему убеждению врачей гены здесь ни при чем, поскольку во всех учебниках указывается на отсутствие сведений о передаче этого заболевания по на­следству.

Но, как сказал первооткрыватель генной инженерии Поль Берг (Paul Berg), «все болезни генетические, даже если они вызываются чем-то другим».

В начале 1990-х годов удалось отыскать несколько се­мей в Америке, выходцев из немцев Поволжья, в которых частота встречаемости болезни Альцгеймера в разных по­колениях превышала уровень случайности. Вскоре были обнаружены три гена — один на хромосоме 21 и два на хро­мосоме 14, — которые удалось связать с развитием болезни в юном возрасте. Позже, в 1993 году, было показано, что гены на хромосоме 19 способствуют развитию болезни Альцгеймера у стариков. Таким образом, у старческого сла­боумия также оказалась генетическая подоплека. Вскоре «преступники» были вычислены. Ими оказались уже знако­мые вам гены АРОЕ( Cook-DeganR. 1995. The gene wars, politics and the human genome. Norton, New York).

To, что гены липидного обмена могут быть связаны с болезнью мозга, можно было предположить заранее. Уже давно было отмечено, что у страдающих болезнью Альцгеймера обычно повышен уровень холестерина в кро­ви. Но то, что влияние холестерина на мозг окажется та­ким существенным фактором развития болезни, стало для всех неожиданностью. И снова «плохой» версией гена ока­зался вариант Е4. В случае отсутствия гена Е4 вероятность развития болезни Альцгеймера в возрастной группе около 84 лет не превышает 20%, тогда как одна копия этого гена повышает риск до 47%, и болезнь начинает проявлять­ся уже в возрасте 75 лет. Люди с двумя копиями гена Е4 с вероятностью в 91% заболевают болезнью Альцгеймера в возрасте 68 лет. К группе риска с генотипом Е4/ Е4 отно­сятся 7% европейцев. Но всегда в группе риска находятся люди, избежавшие злого рока. Так, в результатах одного исследования приводится пример мужчины с генотипом Е44, который в свои 86 лет был в здравом уме и ясной памяти. Более того, у многих здоровых людей, без каких- либо симптомов болезни Альцгеймера, в клетках мозга об­наруживаются характерные белковые включения, причем их больше у людей с геном Е4, чем у тех людей, в геноме которых присутствуют только гены Еу Есть данные, что ве­роятность заболеть болезнью Альцгеймера у людей с гена­ми Е2 даже меньше, чем у людей с генами Еу хотя разница незначительна. Многочисленные экспериментальные дан­ные убеждают нас, что взаимосвязь между генами АРОЕ и болезнью Альцгеймера — не случайность и не результат по­бочного эффекта (Kamboh М. I. 1995. Apolipoprotein Е poly­morphism and susceptibility to Alzheimer's disease. Human Biology 67:195-215; Corder E. H. et al. 1994. Protective effect of apoipoprotein E type 2 allele for late onset Alzheimer disease. Nature Genetics 7: 180-184).

Напомним, что ген E4 редко встречается у жителей Восточной Азии немного чаще у европейцев, но еще чаще он встречается у африканцев и меланезийцев Новой Гвинеи. Можно предположить, что градиент встречаемости болезни Альцгеймера у стариков должен быть соответству­ющим. Но не все так просто. Генотип Е44 по сравнению с генотипом Е33 в значительно большей степени повы­шает риск возникновения болезни Альцгеймера у жителей Центральной Европы, чем у африканцев или у испанцев и их потомков в Латинской Америке. Вероятно, на развитие болезни оказывает влияние еще какой-то ген, отличающий­ся у людей разных рас и национальностей.

 Вполне возможно, что таких генов несколько, и, похоже, один из них был найден. Это ген KCNC3, кодирующий бе­лок калиевых каналов нейронов. Калиевые каналы много­кратно открываются и закрываются в течение миллисе­кунд, и нарушение в их работе ведет к быстрому износу и гибели нейронов. Недавно были получены данные, что мутации белка калиевых каналов могут быть первопричи­ной почти всех нейродегенеративных заболеваний, тогда как мутации в других генах лишь ускоряют деструктивные процессы в том или ином отделе головного или спинного мозга (Waters М. F. et al. 2006. Mutations in voltage-gated potassium channel KCNC3 cause degenerative and develop­mental central nervous system phenotypes.Nature Genetics 38:447-451).

Кроме того, ген E4 пагубно влияет в большей степени на женщин, чем на мужчин. Болезнь Альцгеймера вообще чаще встречается у женщин. При этом генотип Е43 делает жен­щину настолько же восприимчивой к болезни, как и гено­тип Е4/ Е4, тогда как один ген Е3 существенно снижает риск заболевания у мужчин (Bickeboller Н. et al. Apolipoprotein

Е and Alzheimer disease: genotypic-specific risks by age and sex. American Journal of Human Genetics 60: 439-446; Payami H. et al. 1996. Gender difference in apolipoprotein E-associated risk for familial Alzheimer disease: a possible clue to the high­er incidence of Alzheimer disease in women. American Journal ojHuman Genetics 58: 803-811; Tang M.-X. et al. 1996. Relative risk of Alzheimer disease and age-at-onset distribution, based on APOE genotypes among different African Americans, Caucasian and Hispanics in New York City. American Journal of Human Genetics 58: 574-584).

Вам может показаться странным, что при такой зловред­ности ген Е4 вообще существует, да еще встречается с такой большой частотой. Если он виновен в развитии двух таких страшных заболеваний, как инфаркт миокарда и болезнь Альцгеймера, его давно должны были вытеснить из популя­ции более дружественные варианты гена Е3 и Е2. Вероятно, ответом на этот вопрос будет тот факт, что мясную диету до недавнего времени мало кто мог себе позволить, поэтому побочный эффект гена Е4 в виде коронарных заболеваний оказывал незначительное влияние на эволюцию наших предков. Что касается болезни Альцгеймера, то это забо­левание вообще находится за полем эволюционного сраже­ния не только потому, что к моменту его наступления люди успевали вырастить своих детей, но к тому же в каменном веке вообще редко кто доживал до такого возраста. Однако мне кажется, что это не полный ответ. Все-таки у некото­рых кочевых народов мясо и сыр были едва ли не един­ственной пищей на протяжении многих веков, что должно было повлиять на частоту встречаемости гена в популяции. Вполне возможно, у гена Е4 есть еще какая-то функция в организме, о которой еще ничего не известно, кроме того, что с этой функцией ген Е4 справляется успешнее, чем ген Е. Напомню: ГЕНЫ НЕ ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ ВЫЗЫВАТЬ БОЛЕЗНИ.

Разница между генами Е4 и Е3 состоит лишь в том, что 334-я «буква» у первого гена G, а у второго — А. Ген Е2 отли­чается от гена Е наличием в позиции 472 «буквы» G вместо

А. В результате в белке Е2 по этим позициям два цистеина, а в белке Е4— два аргинина, тогда как белок Е3 занимает промежуточное положение между ними. Этих ничтожных изменений в тексте гена АРОЕ длиной в 897 «букв» оказы­вается достаточно, чтобы существенно изменить функцио­нальную активность белка. Какую работу выполняет этот ген в мозге, остается загадкой. Есть сведения, что белок не­обходим для стабилизации белка tau, который, в свою оче­редь, необходим для поддержания в целостности скелета нейронов, состоящего из белковых микротрубочек. Белок tau склонен образовывать химическую связь с фосфатом, в результате чего он теряет свою функциональность. Роль липопротеида АРОЕ состоит в защите белка tau от фосфа­тов. По другой версии в клетках мозга белок АРОЕ выпол­няет ту же функцию, что и в кровяных сосудах: управляет переносом холестерина в клетку и из клетки. Холестерин необходим клеткам для поддержания целостности их ли- пидных мембран. Третья теория, которая ближе всего под­водит нас к болезни Альцгеймера, состоит в том, что влия­ние белка Е4 на мозг связано не с функциями этого белка, а с побочным эффектом — образованием прочной связи с ами­лоидным бета-пептидом, который выстилает с внутренней стороны клеточную мембрану нейрона. Каким-то образом этот комплекс способствует появлению и росту белковых включений внутри нейрона.

Когда-нибудь механизмы развития болезни будут извест­ны, но уже сейчас в наших руках есть средства для прогно­зирования вероятности заболевания у людей. Достаточно провести несложный генетический тест, и мы сможем точно рассчитать вероятность того, что данный человек в старости заболеет болезнью Альцгеймера. Но насколько полезными будут эти знания? Генетик Эрик Ландер (Eric Lander) привел такой пример. Всем известно, что прези­дент Рональд Рейган умер от болезни Альцгеймера. В ретро­спективе становится понятно, что первые симптомы забо­левания должны были проявиться еще в те времена, когда Рейган был в Белом доме. Предположим, что какой-нибудь настырный журналист, желающий во чтобы то ни стало дискредитировать Рейгана как кандидата в президенты в 1979 году, стащил бы салфетку, которой Рейган вытер рот, и провел бы анализ ДНК (впрочем, тогда это было еще невоз­можно). Публикация сведений о том, что у одного из самых старых кандидатов в президенты болезнь Альцгеймера мо­жет развиться еще в срок его президентства, изменила бы ход истории.

Данный пример показывает, какое влияние на челове­ческое общество может оказать владение генетической ин­формацией, но имеем ли мы моральное право на проведе­ние таких анализов? Если спросить у врачей о целесообраз­ности проведения тестирования генов АРОЕ, большинство из них ответят отрицательно. К такому же выводу пришли участники британского Совета по биоэтике в Наффилде (Nuffield Council on Bioethics). Весьма сомнительно, чтобы определение вероятности возникновения неизлечимой бо­лезни принесло кому-либо пользу. Возможно, те, у кого в ге­номе не обнаружено ни одного гена Е4, вздохнут с облегче­нием, но в каком ужасном положении окажутся те, для кого результаты анализа прозвучат как приговор. Подобную моральную проблему мы уже обсуждали в главе 4, когда рассматривали синдром Хантингтона. Тогда злой рок был еще более неотвратимым, но по крайней мере результаты анализа не вводили людей в заблуждение. Человек с двумя генами Е4, если ему повезло, может дожить до преклонного возраста без симптомов болезни Альцгеймера. И наоборот, отсутствие гена Е не дает полной гарантии, что данный че­ловек не заболеет.

Сначала эти аргументы показались мне убедительными, но сейчас я уже в этом не уверен. В конце концов, врачи по­считали этичным проводить тестирование на ВИЧ-инфи­цирование, несмотря на то что СПИД остается неизлечи­мой болезнью. Опять таки, СПИД не является неизбежным итогом ВИЧ-инфекции. В некоторых случаях наличие ви­руса в крови не ведет к развитию заболевания. Безусловно, в случае со СПИДом общество также озабочено контролем над распространением инфекции, чего нет в случае болез­ни Альцгеймера. Но мы сейчас пытаемся посмотреть на проблему глазами больного, а не общества. В выступлени­ях участников дискуссии Совета по биоэтике в Наффилде прослеживается неявно выраженное неприятие генети­ческих методов тестирования в отличие от других тестов. По утверждению составителя отчета заседания Фионы Колдикот (Fiona Caldicott), на отношение к вопросу суще­ственно повлиял тот факт, что восприимчивость человека к заболеванию сводилась лишь к набору его генов, что могло создать у людей ложное ощущение заклейменности и убеж­денность в неотвратимости заболевания и заслонить собой влияние социальных и других факторов. Ожидание начала заболевания само могло стать причиной психического рас­стройства (Caldicott F. et al. 1998. Mental disorders and genetics: the ethical context. Nuffield Council on Bioethics, London).

Аргумент совершенно верный, но он неверно интерпре­тируется. Наффилдский совет оперирует двойными стан­дартами. «Социальные» объяснения проблем с психикой, предлагаемые психоаналитиками и психологами, благо­словляются для использования на практике, хотя в их осно­ве лежат весьма ненадежные свидетельства, а оптимизма пациентам они внушают ничуть не больше, чем результаты генетического анализа. С благословения великих и извест­ных специалистов по биоэтике гадание на кофейной гуще продолжает процветать в психологии, тогда как надежные методы диагностики подвергаются остракизму только по­тому, что в их основе лежит генетическое объяснение за­болевания. В стремлении найти обоснование запрету ге­нетической трактовки заболевания в пользу социальной Наффилдский совет пытается доказать, что генетическое тестирование по генам АРОЕ4 «недостаточно надежно», и это при том, что вероятности развития заболевания при ге­нотипах ЕуЕ4 и Ej/Еу отличаются восьмикратно. Как про­комментировал ситуацию Джон Мэддокс (John Maddox), «есть основания полагать, что врачи отказались от предста­вившихся возможностей из-за робости сообщить пациентам нежелательную генетическую информацию, ... но эта ро­бость может завести слишком далеко» (MaddoxJ. 1998. What remains to be discovered? Macmillan, London).

Между прочим, хотя болезнь Альцгеймера все еще неиз­лечима, уже есть лекарства, которые облегчают некоторые из ее симптомов. Кроме того, люди из группы риска могут принять заранее некоторые меры предосторожности. Все рекомендации врачей становятся более эффективными, если они адресованы тем, кто в этом нуждается, а не всем подряд.

Человек, узнавший, что у него в геноме два гена Е, мо­жет стать добровольцем для испытания новых лекарств для лечения болезни Альцгеймера. Кроме того, есть целый ряд профессий, способствующих развитию этого заболевания. Например, хорошо известно, что бокс существенно повы­шает риск возникновения болезни Альцгеймера, поэтому прежде чем становиться боксером, хорошо было бы прой­ти тест на наличие гена Е4. Каждый шестой боксер при­обретает к пятидесятилетнему возрасту, а некоторые, как Мухаммед Али (Mohammed Ali), даже раньше, либо болезнь Паркинсона, либо болезнь Альцгеймера — симптомы этих заболеваний довольно похожи, хотя генетические предпо­сылки совершенно разные. У боксеров, заболевших болез­нью Альцгеймера, практически всегда обнаруживается ген Е4. Этот ген также сопутствует тем пациентам, у которых в результате операций на головном мозге в нейронах были обнаружены характерные включения.

К группе риска могут относиться не только боксеры, но и другие спортсмены, у которых часто случаются микро­травмы головы. Хорошо известно, что многие великие фут­болисты в старости страдали серьезными расстройствами психики; Дэнни Блэнчфлоуэр (Danny Blanchflower), Джо Мерсер (Joe Mercer) и Билл Пэсли (Bill Paisley) — это толь­ко недавние примеры заболевших известных английских футболистов. Неврологи только сейчас начинают изучать связь между профессиональным футболом и болезнью Альцгеймера. Однажды подсчитали, что футболист за се­зон в среднем 800 раз отбивает мяч головой. Микротравмы головы вполне ожидаемы. Датские исследователи зафикси­ровали существенное ухудшение памяти у футболистов, по сравнению с другими спортсменами, а норвежские врачи установили, что профессиональный футбол ведет к орга­ническим повреждениям мозга. Вновь таки, для того, кто только начинает карьеру футболиста, полезно было бы знать, что он относится к группе риска, если в его хромосо­мах есть две копии гена Е4. Людей еще многих профессий можно отнести к группе риска, и даже тех людей, которые из-за высокого роста часто бьются о дверной косяк. Мне са­мому интересно, каков мой генотип по генам АРОЕ. Была бы возможность, я бы прошел тест.

Есть еще один повод для того, чтобы пройти тестирова­ние. Сейчас в разработке находятся по крайней мере три новых лекарства от болезни Альцгеймера. Было показано, что одно из них, такрин, который уже готовится к выпу­ску, оказывает эффект только на больных с генотипом Е3 и Е2, но мало эффективен для тех, у кого в геноме есть ген Е4. Еще раз геном преподал урок нашей индивидуальности. Эффективность лечения зависит от особенностей организ­ма — очевидный факт, который с большим нежеланием вос­принимается фармацевтами и врачами, предпочитающими лечить не человека, а человечество. Лекарство, эффектив­ное для одного пациента, может оказаться бесполезным для другого. Диета, способная одному спасти жизнь, может быть бессмысленной для другого. Наступит день, когда вра­чи, прежде чем выписать кучу лекарств, будут делать анализ генотипа пациента. Технология проведения такого ана­лиза уже известна. Маленькая калифорнийская компания Affymetrix занялась производством генетических чипов — библиотек всех генов человека, собранных в виде микро­скопичных точек на небольшой силиконовой пластинке. Когда-нибудь вместе с паспортом мы будем носить с собой такие индивидуальные генетические чипы, с помощью кото­рых доктора смогут подобрать наиболее эффективный курс лечения (Cookson С. 1998. Markers on the road to avoiding illness. Financial Times, 3 March 1998, p. 18; Schmidt K. 1998. Just for you. New Scientist, 14 November 1998, p. 32).

 В настоящее время Affymetrix является одной из наиболее известных в мире биотехнологических компаний, а слово «аффиметрикс» большинством ученых уже воспринима­ется не как название компании, а как название нового эффективного метода исследований.

Человек, знающий по собственному опыту законы капи­талистического мира, уже, наверное, почувствовал истин­ную суть проблемы, из-за которой к вопросу генетического тестирования многие врачи и ученые относятся с такой щепетильностью, или даже брезгливостью. Предположим, что я профессиональный боксер и мой генотип ЕуЕ4. Следовательно, вероятность заболеть хоть ангиной, хоть болезнью Альцгеймера в зрелом возрасте у меня выше сред­нестатистической. Положительные стороны знания этого факта при общении с врачами мы уже рассмотрели. Но, вместо врача, я иду к страховому агенту, чтобы получить закладную или оформить медицинскую страховку. Мне предлагают заполнить форму с разными вопросами: курю ли я, часто ли выпиваю, какой у меня вес, не болею ли я СПИДом, есть ли среди моих родных больные с сердечно­сосудистыми заболеваниями — это уже вопрос из области генетики. Каждый вопрос предназначен для того, чтобы отнести меня к определенной группе риска и рассчитать баланс между прибылью и риском страховой компании. Вполне возможно, что страховые компании в скором вре­мени захотят познакомиться с результатами генетических анализов, например, узнать, какой у меня генотип — Е44 или Е3у Человеческая мораль и преступные намерения сплелись тут в тугой узел. Можно понять страховую компа­нию, которая опасается, что человек, узнавший благодаря генетическому тесту, что он обречен, специально застраху­ет свою жизнь. Сильно ли это отличается от случая, когда клиент страхует дом от пожара и сам поджигает его? С дру­гой стороны, страховая компания может обернуть несчас­тье других в свою прибыль, предлагая в качестве рекламы скидки тем, кто предоставит результаты генетического те­стирования и у кого в геноме будут только гены Еу Такая махинация, называемая «выковыриванием вишенок из пи­рога», уже сейчас применяется некоторыми страховыми компаниями, которые предлагают скидки молодым, худым, некурящим клиентам с традиционной половой ориентаци­ей. Эти скидки потом отбиваются на повышении тарифов для старых тучных и курящих гомосексуалистов. Клиенты с двумя генами Е4 будут отнесены к этой же группе.

Неудивительно, что многие американские страховые компании уже проявляют повышенный интерес к мето­дам генетического тестирования предрасположенности к болезни Альцгеймера. Эта болезнь несет страховым ком­паниям слишком большие расходы. В Англии, где базовое лечение обычно предоставляется бесплатно, генетическое тестирование вызывает интерес у агентов, занимающихся страхованием жизни. Индустрия страхования чутко реаги­рует на все риски в обществе. Так, распространение эпиде­мии СПИДа моментально привело к повышению страхо­вого взноса для гомосексуалистов, поскольку у них больше риск заразиться. По мере того как генетическое тестиро­вание будет превращаться в рутину, в странах со страховой медициной будет разгораться социальный кризис. Если моя судьба известна по результатам тестирования, ни одна стра­ховая компания не даст страховку на большую сумму, чем я успею заплатить (с учетом интереса компании) до своей болезни или смерти. Те, кому лечение будет экстренно не­обходимо, будут просто лишены возможности обратиться к врачу или лечь в больницу. Оценив реальную перспективу кризиса, ассоциация страховых компаний Великобритании в 1997 году наложила мораторий на 2 года на запрашива­ние результатов генетического тестирования, в случае если сумма закладной не превышает 100 ООО фунтов стерлингов. Многие компании заявили, что в обозримом будущем они не собираются использовать в своей работе данные генети­ческого тестирования. Но на долго ли хватит такой благо- родности?

Тем не менее для большинства людей генетическое те­стирование станет благом и позволит оформить медицин­скую страховку с меньшими страховыми взносами. Что же в этом плохого? Действительно, в отличие от многих дру­гих вещей в жизни, гены распределяются между людьми независимо от их богатства. Богатый человек не сможет ку­пить себе хорошие гены. Впрочем, богатые и так тратят на медицинское страхование больше денег. Проблема лежит в области человеческой морали. Решение курить, пить и ве­сти распутный образ жизни, повышающий риск заразиться СПИДом, принимается людьми более или менее доброволь­но, чего нельзя сказать о выборе генов. Дискриминация на основе тестирования генов АРОЕ ничем не отличается от дискриминации по цвету кожи или полу. Вполне понятно нежелание некурящих платить такой же страховой взнос, как и те, кто добровольно губит свое здоровье. Но если че­ловек с генотипом Е33 потребует, чтобы ему снизили раз­мер взноса за счет несчастного с генотипом Е44, это будет проявлением нетерпимости и предвзятого отношения к че­ловеку, который совсем не виновен в том, что природа на­градила его такими генами (Wilkie Т. 1996. The people who want to look inside your genes. Guardian, 3 October 1996).

Идея использования генетических тестов при приеме на работу пока еще не получила широкого распространения. Опять-таки, в этом вопросе есть как положительные, так и отрицательные стороны. Как мы знаем, мутации в генах могут делать человека предрасположенным к некоторым профессиональным заболеваниям. В качестве средства пре­дотвращения профессиональных заболеваний предвари­тельное генетическое тестирование было бы полезным как работодателю, так и устраивающимся на работу. Например, если работа сопряжена с риском оказаться под воздействи­ем канцерогена, хотя бы такого, как солнечное облучение (работа на открытом воздухе), то обнаружение проблем с геном р53 может предупредить опасные последствия в буду­щем. Но есть риск, что работодатели захотят использовать результаты тестирования для отбора более послушных лю­дей, склонных к корпоративному фанатизму (собственно, на поиск таких людей как раз и нацелены интервью в ка­бинете начальника отдела кадров). Использование генети­ческого тестирования с подобными целями уже запрещено законодательно во многих государствах как проявление дискриминации при приеме на работу.

Есть опасность, что ночные кошмары в виде коварных страховых агентов и работодателей, тянущих руки к нашим генам, заставит нас отказаться от использования генетиче­ского тестирования в медицине. Но еще больше меня пу­гают призраки государственных чиновников, которые счи­тают себя в праве за меня решать, стоит ли мне идти на ге­нетическое тестирование. Я не собираюсь обсуждать свой геном ни со страховым агентом, ни с работодателем, но я хотел бы, чтобы мой лечащий врач имел доступ к этой ин­формации, и я готов с рвением фанатика отстаивать свое право решать, нужен мне генетический тест или нет. Мой геном — это моя личная собственность, а не собственность государства, и мне не нужны советы чиновников. Даже в демократических странах наметилась авторитарная тен­денция со стороны государства в выработке неких общих для всех правил и законов: какую часть собственного гено­ма нам разрешается посмотреть, а какую нет. Следует пом­нить, что посягательство на наш собственный геном со сто­роны государства ничем не отличается от посягательства на нашу частную собственность.

Хромосома 20  Политика 

Неизвестность является двигателем науки. Наука — это ненасытная печь, в которую ученые должны постоянно подбрасывать дрова из окружающего нас леса неизвестно­сти. Открытое пространство, которое появляется на месте вырубки, мы называем расширяющейся областью знаний. Но чем шире открытое пространство вокруг нас, тем длин­нее становится линия границы, отделяющей знания от не­известности. Все больше областей неизвестного открыва­ется нашему взору. До того времени когда был обнаружен геном, люди понятия не имели о том, что внутри каждой клетки находится документ длиной в 3 млрд «букв». Но по­сле обнаружения генома возникло еще больше вопросов о том, как этот геном организован и каким образом в нем за­шифрована информация о строении организма. Открытие каждого нового гена несет больше вопросов, чем ответов.

В этой главе мы узнаем об одной тайне природы, жиз­ненно важной для человечества, о которой до недавнего времени мы ничего не знали. Настоящего ученого угнетают прописные истины учебников. Его влекут к себе вершины неизвестности, представшие перед нашим взором благода­ря последним открытиям. Такая глыба неизвестности была обнаружена на хромосоме 20. Уже две Нобелевские премии присуждены только за то, что были очерчены границы не­известного, но таинственная область все еще противостоит освоению учеными. Все великие тайны, пока они не стали знаниями, являются областью всевозможных спекуляций.

Эта тайна не стала исключением и легла в основу больших политических страстей в 1996 году. Речь идет всего лишь о небольшом гене, названном РКР.

История началась с овец. В XVIII столетии сельское хозяйство Великобритании было революционизировано группой передовых целеустремленных предпринимате­лей, среди которых был Роберт Бейкуелл (Robert Bakewell) из Лестершира (Leicestershire). Он обнаружил, что породы овец и крупного рогатого скота можно улучшить и закре­пить положительные качества, если провести близкород­ственное скрещивание между отобранными передовыми особями и их собственными потомками. Методом имбри- динга была выведена новая порода овец, отличающаяся быстрым ростом, повышенной жирностью мяса и длин­ной шерстью. Но возник неожиданный побочный эффект. Некоторые овцы суффолкской породы страдали странной формой психоза, который развивался постепенно у зрелых овец. Походка становилась шаткой и неуверенной, они по­долгу в исступлении чесались об ограду, выглядели насто­роженными и отставали от отары. Вскоре больные овцы погибали. Эта неизлечимая болезнь, названная скрепи, становилась серьезной проблемой, поскольку в некоторых отарах погибала каждая десятая овца. Болезнь, которая изначально была выявлена только у суффолкской породы овец, скоро распространилась на другие породы в Англии, а затем в других частях света (российские фермеры назы­вали эту болезнь «почесухой» — примеч. ред.). Причины за­болевания оставались тайной. Не было признаков насле­дования болезни, но и явные возбудители также не были обнаружены. В 30-х годах прошлого столетия в Англии, по­сле того как ветеринары опробовали новые схемы вакцина­ции от инфекционных заболеваний, вспыхнула эпидемия скрепи у овец. Вероятно, причиной эпидемии стало то, что некоторые вакцины готовили из мозга овец. Хотя биологи­ческий материал тщательно стерилизовался формалином, в нем сохранилось инфекционное начало. Факт эпидемии привел ученый мир к убеждению, что скрепи вызывается неизвестными микробами.

Но что это за микробы такие, которых не убивает фор­малин? На них также не действовали детергенты, кипяче­ние и ультрафиолетовое облучение. Инфекционный агент проникал сквозь фильтры, через которые не могли пройти мельчайшие вирусы. Инфекция не вызывала иммунного ответа у заболевших животных, и от времени инфицирова­ния до появления первых признаков заболевания проходил довольно долгий латентный период. (Латентный период существенно сокращался, если инфицирование производи­лось непосредственно в мозг животного.) Скрепи предста­ло перед миром ученых монолитом неизвестности, о кото­рый сломали свои копья несколько поколений дерзких ис­следователей. Позже аналогичные симптомы заболевания были обнаружены у норок в зверохозяйствах Америки, у диких лосей и чернохвостых оленей в национальном парке «Скалистые горы», но эти открытия еще больше запутали картину. Норки оказались устойчивыми к скрепи, когда их инфицировали экспериментально от больных овец. В 1962 году Джеймс Пэрри (James Parry) вернулся к генетической гипотезе. Он предположил, что скрепи может каким-то об­разом совмещать генетическую наследуемость и горизон­тальную передачу от особи к особи. Например, известно много инфекционных болезней, чувствительность к кото­рым определяется генетически. Один из классических при­меров — холера, о чем мы говорили в главе 10. Но идея о том, что в качестве возбудителей инфекционного заболе­вания могут выступать сами гены, противоречила на тот момент всем генетическим аксиомам. Гипотеза Пэрри под­верглась острой критике со стороны других ученых.

Примерно в это же время американский ученый Билл Хэдлоу (Bill Hadlow) при рассмотрении фотографий сре­зов головного мозга умерших от скрепи овец (фотографии хранились в Wellcome Museum of Medicine — Музей меди­цины в Лондоне) вдруг обнаружил, что они удивительно напоминают другие снимки, которые он уже видел. Скрепи оказалась гораздо ближе к болезням людей, чем предпола­гали ранее. Точно такое же поражение мозга наблюдалось у людей, умерших в Папуа Новая Гвинея от ужасной и за­гадочной болезни куру. От этого заболевания головного мозга умерло много людей, особенно женщин, в племени Форе. Заболевание начиналось с дрожи в ногах, которая постепенно переходила на все тело. Речь становилась не­разборчивой, и больные время от времени разражались приступами беспричинного смеха. Примерно через год в результате серьезного органического поражения головно­го мозга больные умирали. В конце 1950-х годов куру стала одной из основных причин смертности женщин племени Форе, что привело почти к троекратному превышению численности мужчин в племени. Болезнь также поражала детей и, редко, взрослых мужчин.

Эта особенность инфекции породила догадку о связи заболевания с древними традициями племени. В 1957 году причина была найдена и описана в классических трудах двух докторов — Винсента Жигаса (Vincent Zigas) и Карлтона Гайдушека (Carleton Gajdusek). Когда умирал достойный человек, женщины племени выполняли сложный погре­бальный ритуал, в ходе которого тело умершего разреза­лось на части и съедалось. Ритуальный погребальный кан­нибализм был запрещен законом. Неудивительно, что эта церемония проводилась тайно, и вовлеченные в нее люди не были склонны делиться подробностями с посторонни­ми. Но Гайдушеку окольными путями удалось разговорить аборигенов о старых традициях прощания с почившими родственниками, сводившихся к формуле «катим на куким на кайкай» — разрезали, сварили и съели. Обычно женщи­ны и дети съедали внутренние органы и мозг, а мужчинам доставались мышцы. Это немедленно предоставило веро­ятный ответ на многие вопросы: почему от куру страдали в основном женщины и дети, а также почему заболевание часто возникало в семьях ранее умершего от куру человека, включая не только кровных родственников, но и родню со стороны мужа или жены. Смертность от куру постепенно снижалась из года в год, после того как ритуальный канни­бализм был запрещен законом и правительство усилило меры по соблюдению закона. Роберт Клитцман (Robert

Klitzman) — студент Гайдушека — выявил три группы риска в племени, к которым относились люди, посетившие риту­альную церемонию еще в 1940-1950-х годах. Так, из пятнад­цати участников церемонии погребения некой женщины Нено в 1954 году двенадцать человек впоследствии умерли от куру. Из числа трех остальных людей один умер в моло­дом возрасте по другой причине; другой женщине было раз­решено только присутствовать на церемонии, поскольку она была второй женой мужчины, чьей женой была Нено; а третий сознался, что ему досталась только рука.

Как только Билл Хэдлоу обнаружил сходство в картине поражения мозга от куру у людей и от скрепи — у овец, он тут же написал письмо Гайдушеку в Новую Гвинею. Гайдушек сразу же уловил суть открытия. Если куру была формой скрепи у людей, значит болезнью куру можно заразить лабо­раторных животных инъекцией в мозг. В 1962 году коллега Гайдушека Джо Гиббс (Joe Gibbs) начал серию эксперимен­тов, в которых пытался заразить шимпанзе и некоторых других обезьян материалом, взятым из мозга умерших от куру людей (этичность подобных экспериментов не явля­ется предметом рассмотрения этой книги). Пер-вые два шимпанзе заболели и умерли через два года после инъек­ции. Симптомы болезни в точности напоминали симптомы

куру.

Доказательство того, что куру является природной фор­мой скрепи у человека, было важным открытием, но не мог­ло существенно помочь в понимании болезни, поскольку скрепи на тот момент было таким же таинственным заболе­ванием неизвестного происхождения, как и куру. Начиная с 1900 года неврологи стали регистрировать другое редкое деструктивное психическое заболевание у людей. Первый случай этого заболевания был описан в 1900 году в Бреслау (сейчас Вроцлав в Польше) немецким доктором Гансом Крейтцфельдом (Hans Creutzfeld) у одиннадцатилетней девочки, болезнь у которой постепенно прогрессировала в течение 10 лет. Заболевание впоследствии стало известно как болезнь Крейтцфельда-Якоба, или БКЯ. Хотя первый случай заболевания был описан у ребенка, эта болезнь бо­лее характерна для людей преклонного возраста. Кроме того, течение болезни никогда не бывает таким длитель­ным. Скорее всего, Крейтцфельд описал какую-то другую патологию, которая затем ошибочно была ассоциирована с БКЯ в 1920-х годах другим доктором — Альфонсом Якобом (Alfons Jakobs).

Вскоре после того как Гиббс заразил шимпанзе куру, стало известно, что обезьяны также чувствительны к БКЯ. В 1977 году ситуация с этими болезнями стала еще более угрожаю­щей. Два случая БКЯ были обнаружены у пациентов, кото­рых незадолго до этого обследовали в одной и той же кли­нике по поводу эпилепсии. Исследования сопровождались внедрением в мозг электродов, которые до этого исполь­зовались при обследовании пациента с БКЯ. Заражение произошло несмотря на то, что электроды были хорошо продезинфицированы после применения. Оказалось, что возбудитель не только невосприимчив к формалину, де­тергентам, кипячению и ультрафиолетовому облучению, но его невозможно убить даже жесткой стерилизацией хи­рургических инструментов. Электроды были переданы для изучения и вживлены в мозг шимпанзе. Через некоторое время у обезьян развилась классическая БКЯ. Стало ясно, что БКЯ может быть ятрогенным (передающимся во время врачебного вмешательства) заболеванием; это еще боль­ше обострило эпидемиологическую ситуацию. С тех пор болезнь убила более сотни человек, принимавших по на­значению врача гормоны роста, получаемые из гипофиза умерших людей. Поскольку препарат в одном флаконе по­лучается в результате обработки нескольких тысяч гипофи­зов, несмотря на редкость БКЯ, вероятность того, что хотя бы один из гипофизов будет получен от больного, оказалась достаточной, чтобы вызвать небольшую эпидемию. Если вы склонны проклинать ученых за вмешательство в приро­ду, ради справедливости примите к сведению также те слу­чаи, когда благодаря новым технологиям удалось избежать больших проблем. Еще до того как в 1984 году был описан случай массового заражения людей препаратом гормона роста, в практику уже вошел новый препарат, в котором гормон роста получается не из трупов, а из генетически мо­дифицированной бактерии. В результате препарат не толь­ко стал более дешевым, но и совершенно безопасным.

Давайте еще раз перечислим, что было известно о таин­ственном заболевании к 1980 году. Овцы, норки, обезьяны и люди могут заразиться какой-либо версией одной и той же болезни от вживления в мозг некоего вещества, содер­жащегося в мозге больного. Инфекционный агент выжива­ет после всех обычных методов стерилизации и остается невидимым для самого мощного электронного микроскопа. При этом инфекция не передается при тесном контакте с больными людьми или при кормлении грудью, не вызывает иммунного ответа, может оставаться латентной в течение от 20 до 30 лет, и для инфицирования достаточно мизерной дозы зараженного материала, хотя вероятность заражения все же зависит от объема введенной дозы. Что бы это могло быть?

Почти забытым остался тот факт, что первые случаи скрепи были описаны у суффол кских овец, и вполне вероят­но, что имбридинг привел к появлению и обострению это­го заболевания. Постепенно стали появляться факты, что в некоторых случаях (до 6% от всех зарегистрированных слу­чаев) болезнь может носить семейный характер, т.е. переда­ваться по наследству. Ключ к пониманию скрепи лежал не в руках патологоанатомов, а в руках генетиков. Возбудитель скрепи находился в геноме. Новое поразительное откры­тие произошло в Израиле. Когда в середине 1970-х годов первые случаи БКЯ были зарегистрированы в этой стране, израильские ученые заметили одну интересную законо­мерность. Все 14 случаев заболевания были обнаружены у небольшой группы прибывших из Ливии эмигрантов, что в 30 раз превышает случайную вероятность. Сразу же под подозрение попала особенность их национальной кухни, центральное место в которой занимает особым образом приготовленный мозг овцы. Но версия оказалась ложной.

Причина была генетической: все заболевшие были отпры­сками одной древней семьи. У всех у них в геноме была вы­явлена мутация, общая для этой семьи и для некоторых дру­гих семей в Словакии, в Чили и у ряда американских семей немецкого происхождения.

Мир скрепи представлялся зловещим, загадочным и противоречивым. Одни ученые настаивали на генетиче­ской природе заболевания, другие же предлагали револю­ционную, или скорее даже еретическую гипотезу, которая, как казалось на первый взгляд, вела их в противоположном направлении. Еще в 1967 году впервые возникло предполо­жение, что у возбудителя скрепи может не быть ни ДНК, ни РНК. Возможно, это единственный живой организм на пла­нете, который не использует нуклеиновые кислоты и не со­держит ни единого гена. В середине прошлого века, когда только что был раскрыт секрет структуры ДНК и Фрэнсис Крик полушутя провозгласил «основную доктрину генети­ки» — ДНКОРНКОбелок, — предположение возможности существования организмов без ДНК было таким же неже­лательным, как проповеди Мартина Лютера в Риме.

В 1982 году генетик Стенли Прузинер (Stanley Prusiner) предложил свое объяснение парадоксального явления од­новременного существования лишенного ДНК существа и вызываемой им болезни, которая тесно связана с геномом человека. Прузинер обнаружил белковые образования, не­поддающиеся разрушению обычными протеазами, которые присутствовали в нервных клетках у больных животных, но отсутствовали у здоровых. Выделив белок, ученый опреде­лил его аминокислотный состав, рассчитал вероятную по­следовательность нуклеотидов в гене и постарался найти похожий ген среди генов мыши, а затем в геноме человека. В конце концов Прузинер нашел этот ген, назвал его РКР (protease-resistant protein — устойчивый к протеазам белок) и привел казавшуюся еретической теорию к вратам храма науки. Его теория, которая с годами обрастала все новыми и новыми фактами, гласит: PRP является нормальным ге­ном человека и мышей, и его белок выполняет свои опре­деленные полезные функции у всех организмов. Этот ген не имеет никакого отношения к вирусам. Но его продукт, известный как белок прион, обладает необычными свой­ствами. Прион может внезапно изменять свою простран­ственную конформацию, в результате чего он становится «липким» и устойчивым к протеазам клетки. Постепенно этот неправильный белок накапливается в клетке в виде белковых комков, нарушающих работу клетки, и ведет к ее гибели. Теория и так уже получилась революционной, но Прузинер пошел еще дальше. Он предположил, что изме­ненные прионы обладают свойством изменять форму обыч­ных прионов, преобразуя их в себе подобных. При этом не изменяется последовательность аминокислот в белке или последовательность нуклеотидов в гене, но меняется спо­соб свертывания аминокислотной нити белка в трехмер­ную структуру (Prusiner S. В., Scott М. R. 1997. Genetics of prions. Annual Review of Genetics 31: 139-175).

 Оказалось, что прионы не единственны в своем роде. Были открыты некоторые другие белки, конформационные из­менения которых не только ведут к патологическим из­менениям их собственных функций, но измененные белки также катализируют аналогичные изменения в нормаль­ных белках. Возникает цепная реакция, ведущая к гибели нервных клеток и, как следствие, к нейродегенеративной болезни. К таким белкам относится медь/цинк-зависимая супероксид-дисмутаза (S0D1). Мутация в гене этого белка ведет к развитию семейного амиотрофического латераль­ного склероза (FurukawaY.etal. 2006. Disulfide cross-lin-ked protein represents a significant fraction of ALS-associated Cu, Zn-superoxide dismutase aggregates in spinal cords of model mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 103(18): 7148-7153). Есть версии, что причиной болез­ней Альцгеймера и Паркинсона являются такие же изме­ненные белки. Впрочем, пока нет фактов заражения других людей измененными белками, в отличие от прионов.

Семена теории Прузинера попали на каменистую почву. Надо признать, что данная теория не могла адекватно объ­яснить некоторые особенности скрепи и других подобных болезней, в частности, почему заболевание, вызываемое од­ним и тем же белком, имеет такие разные проявления. Как грустно отмечал сам Прузинер, «гипотеза вызвала мало энту­зиазма». Я очень хорошо помню то пренебрежение, с каким эксперты в области скрепи воспринимали новую теорию Прузинера, когда я задавал им вопрос об их отношении к данной гипотезе. (Я как раз готовил статьи о прионах и ин­тересовался мнением разных ученых.) Но затем стали появ­ляться новые факты, подтверждающие версию Прузинера. Например, стало известно, что мышей с удаленным геном приона невозможно заразить ни одной из этих нейродегене- ративных болезней, тогда как всего нескольких измененных молекул прионов было достаточно, чтобы вызвать болезнь у контрольных мышей. Таким образом, болезнь вызывается из­мененными прионами и передается с их помощью. Прузинер получил всеобщее признание и, вслед за Гайдучеком, поехал в Стокгольм за Нобелевской премией. Тем не менее следует признать, что в чаще прионового леса осталось немало зава­лов и несрубленных деревьев. Сами прионы все еще остают­ся тайной, и основная загадка состоит в том, зачем вообще они существуют в природе. ген PRP не только присутствует во всех изученных геномах млекопитающих, но и оказался весьма консервативным геном, мало изменившимся в ходе эволюции. Это указывает на то, что в организме белок вы­полняет очень важную функцию. Данная функция наверняка связана с работой мозга, поскольку экспрессия гена включа­ется именно в этом органе. Работа приона может быть свя­зана с обменом ионами меди, которые имеют с белком близ­кое сродство. Но из эмбриона мыши с удаленными обеими копиями гена вырастает нормальная мышь. Следовательно, какой бы важной ни была функция приона, организм мыши может обойтись без этого гена. Пока нет ни одной правдопо­добной гипотезы, которая связывала бы этот потенциально опасный ген с какой-либо полезной для организма функцией (Brown D. R. et al. 1997. The cellular prion protein binds copper in vivo. Nature 390: 684-687).

 Данные последних лет заставляют нас удивляться не толь- ко зловредности прионов, но и многообразию их положи- деЯВг тельных функций в организме. (Естественно, положитель- ные функции проявляются только тогда, когда прион на- ходится в нормальной конфигурации.) Оказалось, что без прионов невозможна регенеративная работа стволовых клеток (Couzin J. 2006. The prion protein has a good side? You bet. Science 311: 1091), без них невозможно правиль­ное развитие центральной нервной системы (Steele A. D. et al. 2006. Prion protein (PrPc) positively regulates neural precursor proliferation during developmental and adult mam­malian neurogenesis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 103:3416-3421), а мутация, связанная с заменой валина метионином в 129-й позиции белка при- она, существенно влияет на память (Papassotiropoulos A. et al. 2005. The prion gene is associated with human long-term memory.Human Molecular Genetics 14:2241-2246).

От смертельной болезни нас отделяет всего одна или не­сколько мутаций. Ген PRP человека содержит 253 «слова», каждое длиной в три буквы. Из них первые 22 или послед­ние 23 слова обрезаются сразу же после окончания синтеза белка. Мутации в четырех точках гена ведут к возникно­вению прионового заболевания, причем каясдая мутация связана только со своей определенной формой болезни. Например, замена в 102-й позиции пролина лейцином вы­зывает болезнь Герстманна-Штройсслера-Шейнкера — на­следуемая версия хронического нервного заболевания, ведущего к смерти в преклонном возрасте. Замена 200-й аминокислоты — лизин вместо глутамина — ведет к версии БКЯ, обнаруженной у ливанских евреев. Замена аспартата аспарагином в позиции 178 является причиной классиче­ской БКЯ. Но в дополнение к последней мутации может произойти еще замена валина метионином в 129-й пози­ции белка приона, что ведет к самому мучительному из всех прионовых заболеваний — фатальной семейной инсомнии. Это заболевание является довольно редкой формой насле­дуемой генетической болезни, при которой больной уми­рает после нескольких мучительных месяцев бессонницы. При фатальной семейной инсомнии происходит разруше­ние таламуса (зрительного бугра), который, среди многих прочих функций, отвечает за чередование бодрствования и сна. Скорее всего, различия в симптомах разных прионо- вых заболеваний определяются тем, какая область головно­го мозга повреждается первой.

В течение десятилетия после того как эти факты стали известны, ученые задействовали все свои ресурсы и супер­современные технологии, чтобы продвинуться вглубь та­инственной области знаний. С помощью экспериментов непостижимой сложности, проводимых в лаборатории Прузинера и во многих других лабораториях мира, откры­вались все новые стороны и особенности прионов. У «пло­хих» прионов происходит изменение структуры централь­ной области (между 108-й и 121-й аминокислотами). Любые мутации внутри этой области вели к такому фатальному из­менению функций прионов, что экспериментальные мыша­та умирали в утробе или сразу после рождения. Те мутации, которые ведут к описанным выше прионовым заболевани­ям, происходят на периферии белка и лишь косвенно из­меняют структуру центральной области. Наука постепенно получает все новые и новые сведения о прионах, но новые знания ставят перед нами все больше новых вопросов и от­крывают новые просторы неизвестности.

Почему изменения структуры белков оказываются столь пагубными? Прузинер предполагал, что существует еще один неизвестный белок X, на который влияет изменен­ный прион. Но почему этот белок никому не удалось обна­ружить? Мы этого не знаем.

 Вероятно, виной всему образование дисульфидных мо­стиков между остатками аминокислоты цистеина в бел­ковой цепочке. Дисульфидные мостики стабилизируют молекулу белка, но также могут сшивать между собой соседние молекулы, в результате чего образуются нерас­творимые и неподдающиеся ферментации белковые кон­гломераты. Белки с «неправильной» структурой могут ме­шать сборке вновь синтезируемых белков, образуя с ними сульфидные связи. Такой механизм развития заболевания был показан для амиотрофического латерального склеро­за, вызванного мутацией в гене SOD1, который также на­ходится на хромосоме 21 (Rakhit R., Chakrabartty А. 2006. Structure, folding, and misfolding of Cu, Zn superoxide dismu- tase in amyotrophic lateral sclerosis.Biochimica et biophysica Acta, Epub ahead of print).

Почему белок, синтезируемый во всех областях мозга, в зависимости от места мутации по-разному влияет на мозг? Например, у коз одна мутация в гене приона ведет к сонли­вости, а другая — к гиперактивности. Ответ на этот вопрос до сих пор не найден.

Почему существуют межвидовые барьеры, препятствую­щие передаче заболевания от вида к виду? Эффективность заражения существенно возрастает только при инъекции непосредственно в мозг. Но и при пероральном приеме за­раженного материала вероятность развития заболевания сохраняется. Нам пока еще не известны механизмы зара­жения и факторы, оказывающие влияние на этот процесс.

Не вполне понятна зависимость развития инфекции от дозы зараженного материала. Чем больше дефектных при­онов вводили в мышь в экспериментах, тем быстрее разви­валось заболевание. Но скорость и вероятность возникно­вения заболевания зависели также от числа копий гена PEP в геноме мыши.

На вероятность возникновения заболевания также ока­зывает влияние гетерозиготность генотипа. Например, если в одной копии гена PEP в 129-й позиции находится ва- лин, а в другой — метионин, то такие люди более устойчивы к прионовым инфекциям (за исключением фатальной се­мейной инсомнии), чем в том случае, если в обеих копиях гена будут два валина или два метионина. Почему так про­исходит, мы не знаем.

С передачей прионовых болезней от вида к виду свя­зана еще одна непонятная особенность. Так, мышь очень сложно заразить прионами хомяка, и наоборот. Но если в геном мыши поместить ген PEP хомяка, то такую транс­генную мышь очень легко заразить инъекцией вытяжки из мозга погибшего хомяка. У трансгенных мышей с генами PEP человека можно вызвать заболевания, сходные с фа­тальной семейной инсомнией и с БКЯ. Мышь становится более чувствительной к прионовым заболеваниям челове­ка, если оба гена мыши заменить на соответствующие гены человека. Присутствие в геноме мыши собственного гена РКР делает ее более устойчивой к заражению. Является ли этот феномен результатом конкуренции между генами, мы пока не знаем.

Успешное заражение одного вида животных от другого ведет к изменению свойств дефектных прионов. Так, если удастся заразить мышь от хомяка, то вероятность передачи инфекции от больной мыши здоровой прогрессивно воз­растает с каждой новой мышью (Prusiner S. В. et al. 1998. Prion protein biology. Cell93: 337-349). Что при этом проис­ходит с белками прионов, мы не знаем.

Почему болезнь развивается с нарастающей скоростью от места инъекции, как будто для превращения «хороших» прионов в «плохие» необходим непосредственный контакт между ними? Известно, что в распространении болезни особую роль играют В-лимфоциты иммунной системы, ко­торые разносят болезнь по организму (Klein М. A. et al. 1997. A crucial role for В cells in neuroinvasive scrapie. Nature 390: 687-690). Но как это происходит, до сих пор неизвестно.

Среди всей этой лавины вопросов незамеченным остал­ся тот факт, что прионы опровергают еще одну догму гене­тики, даже более важную, чем догма Фрэнсиса Крика. В на­чале этой книги я сообщил вам, что в основе жизни лежит цифровой код. В случае с генами прионов мы также имеем дело с мутированием цифрового кода— заменой одного нуклеотида другим. Но результат этих изменений невоз­можно понять и предсказать без знаний пространственной структуры белков. Мир прионов аналоговый, а не цифро­вой. Форма молекулы белка важна ничуть не меньше, чем последовательность аминокислот в ней. Наличие дефект­ных молекул, их концентрация, место нахождения и еще множество неизвестных факторов могут изменить форму нормальной молекулы белка даже без изменения ее соста­ва. Тем не менее детерминизм аналоговой системы при-

АТ1Г>Т>1 IV    ТГАЬООмЙ Т*Ж> \ Г/1 Т\ /п О РТ ТТ Р Т/Э ПШ Г ЛIJ О * ЯЛ 7    л/эоим

Хантингтона. Известны случаи БКЯ, когда болезнь поража­ла близнецов в одном и том же возрасте, хотя всю жизнь они прожили далеко друг от друга.

 Открытия последних лет в корне изменили генетические догмы. Оказалось, что функционирование генома невоз- шЯГ можно понять, основываясь только на последовательно- Jr сти нуклеотидов. Гены включаются в работу, или отключа-                  ются, в результате изменения пространственной организа­ции ДНК. Геном представляет собой сочетание двух типов информации: цифровой (последовательность нуклеоти­дов) и аналоговой, для которой недавно был предложен новый термин - «гистоновый код» (Valley С. М. et al. 2006. Chromosome-wide, allele-specific analysis of the histone co­de on the human X chromosome. Human Molecular Genetics. Epub ahead of print).

Прионовые заболевания развиваются как цепная реак­ция. Одна дефектная молекула белка вступает в контакт с другой молекулой и преобразует ее по своему образу и по­добию. Затем обе молекулы изменяют структуру двух других молекул белка, и так цикл за циклом количество дефектных белков нарастает в геометрической прогрессии. Именно таким образом представил себе цепную ядерную реакцию Лео Сцилард (Leo Szilard) в 1933 году, ожидая зеленого све­та на одном из лондонских перекрестков: распадающийся атом порождает два нейтрона, каждый из которых вызы­вает распад двух других атомов, освобождая уже четыре нейтрона. Через 12 лет виртуальная идея воплотилась в ужас Хиросимы. Хотя прионовая цепная реакция намно­го медленнее атомной, она также может привести к взры­ву. Доказательство тому — эпидемия куру в Папуа Новой Гвинее. С начала 80-х годов прошлого столетия Прузинер доказывал возможность возникновения эпидемии у людей. И действительно, в сердце Европы возник эпицентр новой, еще более масштабной эпидемии прионовой инфекции. На этот раз же в эпицентре эпидемии оказались коровы.

Никто не знает точно, когда, где и каким образом — опять проклятая неизвестность, сопутствующая прионам, — де­фектные прионы попали в корм коров. Скорее всего, это произошло в конце 1970-х или в начале 1980-х годов.

Причиной тому могли быть изменения аграрной политики Великобритании, приведшие к изменению цен на корма. Все больше старых овец стали поступать для переработки на костную муку, чему способствовали растущие компенсации фермерам. И однажды это произошло: в котел попало жи­вотное, инфицированное дефектным прионом. Вполне воз­можно, что это была умершая от скрепи овца. Тщательная термообработка костей и внутренностей животных не спас­ла от заражения, поскольку прионы невозможно разрушить кипячением.

Вероятность заражения коровы была минимальной, но если умножить ее на сотни тысяч коров, получивших зара­женный корм, то этой вероятности оказалось достаточно, чтобы запустить цепную реакцию. Умершие от бешенства коровы поступили опять на комбинаты производства кор­мов, принеся с собой новую гюрцию прионов. Чем больше прионов было в корме, тем выше становилась вероятность заражения и тем больше новых прионов поступало в кор­ма на комбинатах. Первые признаки заболевания начина­ли проявляться у больных коров примерно через пять лет после заражения. Поэтому когда к концу 1986 года были описаны первые шесть случаев необычного заболевания у коров, зараженными в Англии уже были не менее 50 ООО животных. За время эпидемии до конца 90-х годов, когда с болезнью удалось справиться, от коровьей губчатой эн­цефалопатии (коровьего бешенства) умерло более 180 ООО голов крупного рогатого скота.

В первый же год после обнаружения эпидемии англий­ским ветеринарам в результате кропотливой детективной работы удалось установить источник заражения — комби­корма, содержащие костную муку. Данная модель зараже­ния оказалась единственной, с помощью которой удалось объяснить все нюансы и аномалии распространения эпи­демии, например тот факт, что на острове Гернси заболева­ния стали регистрировать намного раньше, чем на острове Джерси. Корма на эти острова поставляли два разных ком­бината, причем на одном из них костная мука в качестве пи­щевой добавки использовалась более интенсивно. К июлю 1988 года в силу вступил закон, запрещающий использова­ние костной муки при производстве кормов. Удивительно, как быстро завертелись шестеренки медлительной бюро­кратической машины. В августе 1988 года Саутвудский ко­митет (Southwood committee) рекомендовал уничтожить всех животных с признаками коровьего бешенства и не до­пускать их использования для производства кормов и пи­щевых добавок.

Саутвудский комитет был создан в 1988 году при прави­тельстве Великобритании для разработки мер по борьбе с эпидемией коровьего бешенства.

Правительством была допущена первая ошибка: было решено выплачивать фермерам компенсацию только в раз­мере 50% от стоимости заболевшего животного. Экономия в данном случае была несоизмерима с риском того, что фер­меры, ради сохранения прибыли, могли «не заметить» пер­вых признаков заболевания. Впрочем, когда в будущем раз­мер компенсации был повышен, ожидаемого скачка новых случаев заболевания не произошло. Фермеры оказались бо­лее ответственными, чем о них думала широкая публика.

Через год в силу вступил закон, запрещающий исполь­зование мозгов коров при изготовлении пищевых добавок для людей. В 1990 году этот запрет был распространен на использование мозгов телят. Закон мог бы быть принят и раньше, но, учитывая экспериментальные данные о том, что перекрестное заражение скрепи других видов животных, за исключением прямой инъекции в мозг, происходит крайне редко, данные меры предосторожности на тот момент каза­лись чрезмерными. Действительно, было известно, что обе­зьян практически невозможно заразить через пищу приона- ми человека, если только не скармливать им огромные дозы инфекционного материала. (Инъекция в мозг повышала вероятность заражения в 100 млн раз.) Вероятность пище­вого заражения человека прионами овец и коров казалась настолько мизерной, что говорить об опасности говядины для человека могли только паникеры.

Ученые подтверждали, что вероятность межвидовой пе­редачи прионов перорально стремится к нулю. В экспери­ментах удавалось заразить таким способом одно из несколь­ких сотен тысяч лабораторных животных. Но в этом-то и заключался просчет ученых и правительственных органи­заций. Ведь в роли подопытных кроликов оказались 50 млн граждан Великобритании. В таком масштабном «экспери­менте» дюжина случаев заражения неизбежно должна была произойти. Для политиков и простых людей «безопас­ность» является абсолютным понятием. Когда ученые за­являли, что вероятность заражения очень мала, широкие массы общественности полагали, что случаев заболевания не будет вообще, а не что их будет мало.

Коровье бешенство, как и все другие прионовые заболе­вания до этого, преподнесло ученым свои сюрпризы. Среди других домашних животных, получавших ту же самую кост­ную муку с кормом, к коровьему бешенству наиболее чув­ствительными оказались кошачьи. За время эпидемии от коровьей губчатой энцефалопатии умерли более 70 домаш­них котов, три гепарда, пума, оцелот и тигр. Но не было зарегистрировано ни одного случая болезни у собак. Будут ли люди так же чувствительны к коровьему бешенству, как кошки, или так же устойчивы, как собаки?

К 1992 году ситуация с коровьим бешенством была взята под контроль, хотя пик эпидемии еще не был пройден, учи­тывая пятилетний латентный период. Число заболевших животных неуклонно сокращалось, но истерия в обществе лишь только начала набирать свои обороты. Все большей нелепостью с этого времени начинают отличаться поста­новления правительства. Благодаря ранее принятым за­претительным актам говядина в Великобритании стала безопасной как никогда, но именно сейчас люди стали бой­котировать говядину в магазинах.

В марте 1996 года правительство признало, что по мень­шей мере 10 граждан Великобритании умерли от формы прионового заболевания, которое подозрительно напо­минало по своим симптомам коровье бешенство и не реги­стрировалось до сих пор. Паника в обществе, подогревае­мая прессой, достигла своего апогея. Дикие предсказания о миллионах новых жертв болезни воспринимались совер­шенно серьезно. Ситуацией не преминули воспользоваться компании, торгующие «органическими продуктами пита­ния». В обществе ширились слухи о том, что болезнь вы­зывают пестициды; что ученые сговорились с правитель­ством и скрывают правду; что к возникновению проблемы привели непрофессионализм и коррупция в правитель­стве; что эпидемия давно поразила Францию, Ирландию и Германию, но продажные политики не говорят об этом.

Правительство чувствовало себя обязанным каким-то образом реагировать на критику и ширящуюся панику у людей. Когда все необходимое уже было сделано, отвечать можно было только новыми бессмысленными запретитель­ными актами и законами. Так был принят закон о запрете на использование в пищу коров старше 30 месяцев — закон, который лишь подстегнул панику и разрушил отлаженную индустрию сельского хозяйства и пищевой промышлен­ности. Чуть позже под давлением европейских политиков правительство провело «селективный забой» 100 ООО голов рогатого скота, хотя в бессмысленности и расточительно­сти этого акта, поставившего многие фермы на грань разо­рения, никто не сомневался. Мероприятие было настолько несвоевременным и запоздалым, что напоминало жерт­воприношение для успокоения общественного мнения. Демонстративный забой скота не спас Англию от запрета на ввоз говядины из Великобритании в Европу. В 1997 году правительство издало новый запрет на употребление блюд из говядины с костями. Англичанам предложили отказаться от любимых телячьих ребрышек, хотя риск заразиться от употребления таких блюд не превышал риск погибнуть от удара молнии. Обжегшись на горячем, правительство ста­ло дуть на холодное, что вызывало раздражение в обществе и инстинктивное неповиновение. Я сам за собой заметил, что после принятия закона стал чаще заказывать тушеные телячьи хвосты.

1996 год в Англии прошел в ожидании эпидемии коро­вьего бешенства у людей. Шесть человек умерло в тече­ние года, после чего число заболевших стало снижаться. Впрочем, до сих пор нельзя с уверенностью подвести черту под числом жертв новой формы БКЯ. Вероятнее всего, чис­ло пострадавших не превысит сорока. Безусловно, каждый случай заболевания — это трагедия человека и его близких, но все же это еще не эпидемия. Опрос пострадавших и их родственников показал, что все заболевшие были заядлы­ми мясоедами в те годы, когда эпидемия у коров достигла своего пика, хотя один из пострадавших оказался вегетари­анцем. Но эта закономерность, скорее всего, была артефак­том. Родственники больных с диагнозом БКЯ, который, по результатам вскрытия оказался ложным, также указывали на то. что заболевшие предпочитали мясную диету. Люди просто верили, что мясо является источником заражения, и вспоминали то, что подтверждало их веру.

Что в действительности было общим для большинства пострадавших от коровьего бешенства, это гомозиготный генотип с метионином в 129-й позиции в обеих копиях гена PRP. Пока не ясно, были ли люди с гетерозиготным гено­типом или с валином в 129-й позиции более устойчивыми к инфекции, или у них просто более длинный латентный период. Действительно, при заражении обезьян коровьим бешенством инъекциями в мозг отмечался более длитель­ный латентный период, чем в случае с другими прионовы- ми заболеваниями. Впрочем, поскольку новая волна забо­леваний не последовала, а с 1988 года уже прошел срок, в несколько раз превысивший среднюю продолжительность латентного периода у коров, можно заключить, что меж­видовой барьер оказался достаточно прочным, как и было предсказано в экспериментах, и худшие годы уже позади. Нельзя исключить, что вспышка новой формы БКЯ у лю­дей в конце прошлого столетия вообще не имела ничего общего с употреблением зараженной говядины. Сейчас многие склоняются к тому, что некоторые вакцины и дру­гие медикаменты, изготовляемые из коровьих органов и сыворотки крови, спешно снятые с производства в конце 1980-х годов, представляли гораздо большую угрозу, чем го­вяжий бифштекс.

От БКЯ не застрахованы даже вегетарианцы, не при­касавшиеся к мясу в течение всей жизни, не покидавшие Англии и не работающие на фермах или в мясных лавках. Величайшая тайна прионов состоит в том, что если от­бросить все известные способы заражения, включая кан­нибализм, хирургическое вмешательство, гормональные инъекции и употребление зараженного мяса коров, в 85% случаев БКЯ является спорадическим заболеванием, воз­никновение которого нельзя объяснить ничем, кроме как равновероятной случайностью. Это противоречит нашим представлениям о том, что у любой болезни должна быть причина. БКЯ могут вызвать случайные мутации, которые происходят без каких-либо внешних причин с частотой одна мутация на миллион человек.

Прионы застигли ученых врасплох, обескуражив их от­крывшейся глубиной незнания. Мы даже не предполага­ли, что может существовать форма саморепродукции без использования ДНК, в основе которой вообще не лежит цифровой код. Более того, такая форма жизни не только оказалась возможной, но и явилась причиной страшного заболевания. Нам до сих пор не понятно, каким образом изменения в пространственной структуре белка могут ве­сти к таким пагубным последствиям. «Трагедии людей и их семей, этнологические катастрофы и экономические по­трясения были результатом неправильного сворачивания одной маленькой молекулы» (Ridley R. М., Baker Н. F. 1998. Fatal protein. Oxford University Press, Oxford).

Хромосома 21 Евгеника

Хромосома 21— самая маленькая в геноме человека. Поэтому ее следовало бы назвать хромосомой 22, но дру­гая хромосома, носящая это имя, до последнего времени считалась самой маленькой. Когда ошибка была установ­лена, менять нумерацию уже никто не стал. Вероятно по­тому, что хромосома 21 содержит наименьшее число генов, она единственная в геноме (не считая половых хромосом), лишняя копия которой не приводит к немедленной смерти эмбриона. Во всех остальных случаях дополнительная ко­пия любой другой соматической хромосомы ведет к такому дисбалансу развития организма, что эмбрион не доживает до рождения. Иногда ребенок рождается с лишней копией 13-й или 18-й хромосомы, но умирает в течение несколь­ких дней. Дети с третьей копией хромосомы 21 жизнеспо­собны, отличаются добродушным нравом и живут многие годы. Они заслуживают опеки и поддержки со стороны общества, но их нельзя считать «нормальными». Эти люди больны синдромом Дауна. Они выделяются в толпе людей: низкий рост, рыхлое телосложение, близко посаженные глаза, добродушное выражение лица. Кроме того, у них замедленное умственное развитие, слабое здоровье и они быстро стареют, часто страдают особой формой болезни Альцгеймера и редко доживают до 40 лет.

Дети с синдромом Дауна чаще рождаются у старею­щих матерей. Вероятность рождения ребенка с синдро­мом Дауна возрастает экспоненциально с каждым годом возраста матери от 1 на 2 300 новорожденных в возрасте 20 лет до 1 на 100 в возрасте 40 лет. Из-за высокой часто­ты встречаемости этот синдром стал одной из первых це­лей пренатальной генетической диагностики, а эмбрионы с лишней хромосомой 21 — первыми ее жертвами. Во многих странах амниоцентез на наличие лишней копии хромосо­мы 21 предлагается, в некоторых — в довольно навязчивой форме, всем беременным женщинам в возрасте старше 35 лет. Если дефект обнаруживается, женщину убеждают сде­лать аборт. Медперсонал часто прибегает к обману или за­пугиванию женщины, действуя так из лучших побуждений. Действительно, несмотря на добродушие детей с синдро­мом Дауна, большинство людей предпочли бы не иметь их.

Амниоцентез — анализ клеток в околоплодной жидкости, который проводится на ранних сроках беременности.

Если вы придерживаетесь того же мнения, то для вас это пример человечной медицины, чудесным образом и с наи­меньшими потерями предупреждающей появление на свет неприспособленного для жизни ребенка. Но это же собы­тие можно рассматривать как поощряемое правительством убийство человеческого существа под предлогом борьбы за здоровье и чистоту человеческой расы. Как бы мы ни от­носились к этому вопросу, следует признать, что пренаталь- ная диагностика является реализацией на практике идей евгеники через полстолетия после того, как нацистские вожди Германии гротескно дискредитировали евгенику как античеловеческое направление науки.

Эта глава посвящается темной стороне генетики, пар­шивой овце великой семьи генетиков — убийствам, стери­лизации и принудительным абортам, исполняемым во имя генетической чистоты человечества.

Отцом евгеники был Фрэнсис Гальтон (Francis Galton). Гальтон во многих своих чертах был антиподом Дарвина, хотя считал себя рьяным сторонником и продолжателем идей дарвинизма. Если Дарвина отличали глубокие знания

методологии, спокойствие, скромность и сговорчивость, то Гальтон был интеллектуальным дилетантом, психически и сексуально неуравновешенным человеком и по натуре своей шоуменом. И все же он был блистательной и харизма­тической личностью. Он исследовал Южную Африку, изу­чал близнецов, увлекался статистикой и мечтал об Утопии. Сегодня он не менее знаменит, чем воспетый им Дарвин, и эту известность нельзя свести лишь к дурной славе. Всегда существовала угроза превращения дарвинизма в политиче­ское мировоззрение. Гальтон стал одним из тех, кто претво­рил эту угрозу в жизнь.

Философ Герберт Спенсер (Herbert Spencer) также с воодушевлением воспринял идею естественного отбора наиболее приспособленных форм жизни и использовал эти представления для обоснования основных положений теории невмешательства правительства в экономическое развитие страны и для оправдания индивидуализма в вик­торианском обществе. Свою теорию Спенсер назвал соци­альным дарвинизмом. Представления Гальтона были гораз­до прозаичнее. Если по теории Дарвина виды изменяются в результате систематического селективного отбора, точно так же, как породы домашних животных, следовательно, человеческую расу тоже можно улучшить в результате тща­тельной селекции. Собственно Гальтон апеллировал даже не к дарвинизму, а к гораздо более древней практике селек­ции домашних животных и растений. Он взывал: «Дайте нам возможность улучшить стадо нашего собственного вида так же, как мы проделали это со многими другими ви­дами. Пусть человечество продолжается от своих лучших, а не худших представителей». В 1885 году для селекции чело­века Гальтон предложил новый термин — «евгеника».

Но кто эти «мы», о которых говорили Спенсер и Галь­тон? В свете спенсеровского индивидуализма под «мы» подразумевался практически каждый из нас. Евгеника по Спенсеру предполагала осознанное стремление каждого индивидуума подобрать себе пару с крепким здоровьем и светлым умом. От обычного выбора себе мужа или жены евгеника Спенсера отличалась большей ответственно­стью индивидуумов перед обществом. В представлениях Гальтона под «мы» понималось нечто более коллективное. Первым и наиболее убежденным последователем Гальтона был Карл Пирсон (Karl Pearson) — радикальный социалист- утопист и блистательный математик. Очарованный и на­пуганный стремительно растущей экономической мощью Германии, Пирсон придал евгенике черты ура-патриотиз­ма. Селекции должны подвергаться не индивидуумы, а це­лые нации. По Пирсону, только за счет селекции граждан Англия сможет удержаться в лидерах европейской эконо­мики. Ответственность за подбор семей должно взять на себя правительство. Евгеника Гальтона и Пирсона — это уже даже не политизированная наука, это наукоподобная политическая доктрина.

К 1900 году идеи евгеники овладели массами. Имя Евгений стало чрезвычайно популярным, а планирование семьи и научный подбор семейных пар стали темой обсуж­дения широкой общественности. По всей Великобритании организовывались евгенические кружки и собрания. Пирсон писал Гальтону в 1907 году: «Мне довелось слышать фразу, произнесенную представительной матроной из сред­него класса относительно слабых детей: «А, видимо это был не евгенический брак». Плохие физические данные при­зывников на бурскую войну породили столько же дебатов о необходимости научного планирования семей, сколько о необходимости улучшения условий жизни граждан.

Похожие процессы в обществе происходили и в Германии, где гремучая смесь героической философии Ницше в сочетании с доктриной о биологической предна­значенности Эрнста Геккеля породили теорию взаимосвязи между биологическим, экономическим и социальным про­грессом. Тоталитаризм власти в Германии способствовал еще большему вовлечению биологии в националистиче­ские доктрины, чем это было в Англии. Но какое-то время евгеника оставалась только идеологией, не превращаясь в практику (Hawkins М. 1997. Social Darwinism in European and American thought. Cambridge University Press, Cambridge).

Начало было мирным и благодушным. Но очень скоро от призывов к спариванию лучших представителей обще­ства сторонники евгеники сместили акцент на запрещение продлевать род тем, чьи гены, по их мнению, несут вред человечеству. К таковым были отнесены в первую очередь асоциальные личности: алкоголики, эпилептики, уголов­ники и люди с психическими отклонениями. Наибольшего развития эти идеи получили в США. В 1904 году Чарльз Давенпорт (Charles Davenport), восхищенный Гальтоном и Пирсоном, убеждает Эндрю Карнеги (Andrew Carnegie) основать для него лабораторию Колд-Спринг-Харбор (Cold Spring Harbor Laboratory) для изучения вопросов евгеники. С самого начала Давенпорт нацеливает свою работу глав­ным образом на предупреждение появления на свет «гене­тически вредных» детей, а не на пропаганду «генетически полезных» браков. Он говорил, что теперь, когда менде­лизм доказал партикулярную природу наследственности, следует пересмотреть старую национальную идею плавиль­ного горна Америки. Научные взгляды Давенпорта были примитивными, если не сказать больше. Например, он по­лагал, что страсть к морю у моряков объясняется наличием у них гена талассофилии (любви к морю). Но Давенпорт, безусловно, был талантливым и влиятельным политиком. Воспользовавшись широкой популярностью недавно издан­ной книги Генри Годдарда (Henry Goddard) о, скорее всего, вымышленной семье Калликаксов (Kallikaks), в которой ум­ственная неполноценность передавалась по наследству из поколения в поколение, Давенпорт и его сторонники убе­дили правительство в том, что нация находится на грани ге­нетической деградации. Теодор Рузвельт писал: «Однажды мы поймем, что наша главная обязанность и неотвратимый долг состоят в том, чтобы порядочные граждане правиль­ного типа оставили после себя тех, кто унаследует их до­брую кровь». Граждан «неправильного типа» просьба не беспокоиться (Kevles D. 1985. In the name of eugenics. Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts).

Американский энтузиазм относительно евгеники под- питывался сильными антииммигрантскими настроениями в обществе. Во времена стремительного наплыва имми­грантов из Восточной и Южной Европы не трудно было впасть в паранойю относительно угрозы размытия «хоро­шего» англо-саксонского ядра американской нации. Идеи евгеники предоставляли удобное прикрытие расистским убеждениям тех, кто хотел ограничить поток иммигран­тов. Ограничительный иммиграционный акт 1924 года был прямым результатом кампании, проведенной сторонника­ми евгеники. На протяжении 20 лет на основе этого акта миллионам иммигрантов из Европы было отказано в праве начать новую, более счастливую жизнь в США из-за того, что чиновники посчитали их «генетически неперспектив­ными». Акт просуществовал в качестве закона еще 40 лет без каких-либо изменений.

Ограничение иммиграции было не единственной по­бедой евгенистов. В 1911 году в шести штатах были при­няты законы, позволявшие принудительно стерилизовать психически неполноценных людей. Через шесть лет еще девять штатов приняли аналогичные законы. Если прави­тельство штата имеет права отнять жизнь у преступника, то, по логике сторонников евгеники, правительство шта­та тем более имеет право лишить человека права оставить после себя потомство (как будто бы психически больные люди совершили преступление, родившись такими). «Это предел глупости... говорить в подобных случаях о свободе или правах личности, поскольку такие личности... просто не имеют права оставлять после себя потомство», — писал американский врач, некто Робинсон (W. J. Robinson).

Верховный суд сначала отклонял большинство приго­воров о стерилизации, но с 1927 года изменил свое отно­шение к ним. Так, верховный суд одобрил приговор штата Виржиния о стерилизации Кэрри Бак (Carrie Buck) — сем­надцатилетней девушки, направленной в колонию для эпилептиков и душевнобольных в Линчберге (Lynchburg) вместе с ее матерью Эммой и дочерью Вивиан. После бе­глого осмотра Вивиан, которой было только семь месяцев от рождения, была объявлена слабоумной, после чего суд постановил стерилизовать Кэрри. Судья Оливер Уэндел Холмс (Oliver Wendell Holmes) глубокомысленно заметил: «Трех поколений слабоумных вполне достаточно». Вивиан умерла ребенком, но Кэрри выжила и дожила до преклон­ных лет— респектабельная полноценная женщина, со­ставляющая кроссворды в свободное от работы время. Ее сестра Дорис, также стерилизованная в детстве, узнала об этом только после того, как не смогла завести ребенка и обратилась к врачу. Штат Виржиния продолжал принуди­тельно стерилизовать людей вплоть до 70-х годов прошло­го столетия. В Америке, претендующей на роль бастиона демократии, только с 1910 по 1935 год было стерилизовано более 100 ООО человек в 30 штатах.

Америка стала пионером евгеники, но и другие страны не отставалиотнее. ВШвециибылостерилизованоболеебО 000 человек. Аналогичные законы были приняты и использова­лись в Канаде, Норвегии, Финляндии, Эстонии и Исландии. Фашистская Германия вырвалась в лидеры: 400 000 сте­рилизованных, многие из которых затем были уничтоже­ны. Так за 18 месяцев Второй мировой войны 70 000 стери­лизованных душевно больных были отравлены газом, что­бы освободить место в госпиталях раненым солдатам.

Великобритания оставалась, пожалуй, единственной протестантской страной, где никогда не использовались евгенические законы и не допускалось вмешательство го­сударства в дела семьи. Никогда в Англии не было законов, не допускающих браки между душевно больными, и никог­да психические заболевания не были поводом для насиль­ственной стерилизации. (Все же следует отметить, что в госпиталях поощрялась работа докторов, убеждавших ду­шевнобольных пациентов провести стерилизацию на до­бровольной основе.)

Британия была не единственной страной такого рода. В странах, где было сильно влияние римско-католической церкви, евгеника держалась на коротком поводке. Не было подобных законов и в Нидерландах. Советский Союз, в большей мере озабоченный уничтожением своих лучших людей, а не худших, был идейным противником евгеники. Но Великобритания занимает особое место в этом ряду, поскольку именно английские ученые в первой половине XX века были наиболее пылкими пропагандистами идей евгеники. Помимо вопроса, как могло так произойти, что многие страны в XX веке приняли и использовали средне­вековые законы, не менее интересно выяснить, как родо­начальница евгеники Англия смогла избежать принятия таких законов? Кого мы должны благодарит ь?

Определенно, ученые здесь ни причем. Сейчас многие ученые предпочитают говорить, что с самого начала рас­сматривали евгенику как псевдонауку, особенно после того как появились данные о многочисленных «молчащих» му­тациях, никак не проявляющих себя в фенотипе, а также о том, что большинство признаков находятся под контро­лем множества генов. Но во времена расцвета евгеники эти ученые почему-то не печатали свои критические ста­тьи. Напротив, многие из них считали за честь, когда пра­вительственные организации приглашали их в качестве экспертов передовой генетической науки. Правительства требовали от них немедленного научного обоснования для своих политических доктрин. Так, в фашистской Германии половина членов Академии наук были членами нацистской партии. Ни одна другая профессия не была так обласкана правящим режимом. Естественно, никто из этих ученых не критиковал евгенику (Paul D. В., Spencer Н. G. 1995. The hid­den science of eugenics. Nature 374: 302-305).

Рассмотрим в качестве примера деятельность еще одно­го ученого — сэра Рональда Фишера. Вместе с Гальтоном и Пирсеном он был еще одним основателем современной статистики и известен всему миру как великий матема­тик. (К счастью, статистика была не такой опасной на­укой, как генетика.) В своих взглядах на биологию Фишер был последователем Менделя. Кроме того, он возглавлял Евгеническое общество Великобритании. Фишер был оза­бочен проблемой «асимметричности кривой рождаемо­сти в обществе» в сторону представителей бедного класса.

В среде нищих и малообеспеченных рождалось больше детей, чем у богатой аристократии. Даже Джулиан Хаксли (Julian Haxley) и Халдан (J. В. S. Haldane), которые стали ярыми критиками применения евгеники на практике, до 1920 года были в числе сторонников Фишера. В действи­тельности от евгеники их отвратили в большей степени не псевдонаучные теоретические постулаты, а перегибы с на­рушением прав человека, допускаемые в США.

Социалистов также нельзя отнести к спасителям Англии от ужасов практической евгеники. Хотя с 30-х годов прошло­го столетия лейбористская партия официально выступала против применения евгеники на практике, именно видные представители этой партии приложили немало усилий для теоретического обоснования евгеники. До 30-х годов вы не найдете ни одного критического замечания со стороны дея­телей Фабиановского общества относительно селекции че­ловека, зато во многих высказываниях Уэллса (Н. G. Wells), Кейнса (J. М. Keynes), Джорджа Бернарда Шоу (George Bernard Shaw), Хавелока Эллиса (Havelock Ellis), Харольда Ласки (Harold Laski), Сидни и Беатрис Вебб (Sidney and Beatrice Webb) звучали призывы к немедленным действи­ям для предотвращения размножения глупых и дефектив­ных людей. Приведем, например, высказывание одного из героев новеллы Бернарда Шоу «Человек и сверхчеловек» (Man and superman): «Из-за своей трусости мы прикрываем­ся от естественного отбора занавеской филантропии; из-за своей лени мы отказываемся от искусственного отбора под предлогом щекотливости и морали».

Особенно богаты сочными высказываниями новеллы Герберта Уэллса: «Рождение детей нельзя рассматривать исключительно как частную жизнь людей, так же, как к частной жизни нельзя отнести распространение инфекций больными людьми и шум соседей поздней ночью». Или: «Толпы черных, коричневых, желтых и грязных белых лю­дей... заполонят мир». Или: Очевидно, что человечество во всей своей массе становится заложником претензий не­имущих людей... Предоставить им равенство, значит опу­ститься до их уровня, защищать и помогать им, значит по­творствовать их стремительному размножению». Наконец он находит решение: «устранение лишних людей можно проводить безболезненно с помощью опиума». К счастью, этого не произошло (Carey J. 1992. The intellectuals and the mas­ses. Faber and Faber, London).

 Джон Мейнард Кейнс (1883-1946) — великий английский политик и экономист. Хавелок Эллис (1859-1939) — врач, деДОг психолог и сексопатолог, был тесно связан с другими со- циальными реформаторами — Бернардом Шоу и Кейнсом.

Харольд Ласки (1893-1950) — экономист, видный деятель

Лейбористской партии. Сидни и Беатрис Вебб — муж и же­на, экономисты, одни из основателей Фабианского обще­ства — социалистического движения за реформирование капиталистического строя нереволюционным путем.

Социалисты с их верой в планирование, национализа­цию и убежденностью в праве правительства вмешивать­ся в частную жизнь людей, были особо восприимчивы к евгеническим идеям. Именно среди друзей Пирсона в Фабианском обществе тема евгеники была особенно попу­лярной и лежала в основе их представления о социализме. Евгеника рассматривалась как передовая философия, обо­сновывающая все возрастающую роль государства в жизни общества.

Очень скоро представители обеих правящих партий Великобритании, консервативной и лейбористской, стали рьяными сторонниками евгеники. В 1912 году в Лондоне состоялась Первая международная конференция по евгени­ке, председателем которой был экс-премьер министр Артур Болфур (Arthur Balfour), а в числе спонсирующих вице-пре­зидентов были министр внутренних дел Уинстон Черчилль. В 1911 году дискуссионное общество Оксфордского уни­верситета (Oxford Union) одобрило основополагающие принципы евгеники с перевесом два к одному. Как отметил Черчилль, «люди осознали, что интенсивное размножение слабоумных является угрозой для нации».

Нашлись люди, выступавшие против превалирующих взглядов в обществе. Несколько интеллектуалов относи­лись с подозрением к идеям евгеники. Среди них Хилэр Бэлок (Hilaire Belloe) и Г. К. Честертон (G. К. Chesterton), которым принадлежит высказывание: «Евгенисты нашли путь объединить между собой каменное сердце и размяг­ченный мозг». Но, без сомнения, большая часть британцев была на стороне принятия законов соблюдения генетиче­ской чистоты.

В истории Великобритании было два момента, когда стра­на была наиболее близка к принятию таких законов: в 1913 и 1934 годах. В первом случае законы не прошли благодаря твердой позиции нескольких оппонентов, не побоявшихся выступить против общественного мнения. В 1904 году пра­вительством была организована Королевская комиссия под председательством графа Рэднора (Earl of Radnor) по «кон­тролю над душевнобольными». В отчете за 1908 год особо отмечалась наследуемость психических заболеваний. Не удивительно, что в составе комиссии было много сторон­ников евгеники. Как недавно убедительно показал Герри Андерсон (Gerry Anderson) в своей диссертации (Anderson G. 1994. The politics of the mental deficiency act. M.Phil dissertati­on, University of Cambridge), с этого момента правительство Великобритании оказалось под мощным давлением лобби­стов евгенического общества, требующих от чиновников реальных действий. В министерство внутренних дел были направлены сотни резолюций из муниципальных советов и комитетов по образованию со всей страны, требующих при­нятия закона, запрещающего рождение умственно отсталых детей. Новое Евгеническое образовательное общество бом­бардировало своими запросами членов парламента и доби­лось встречи с министром внутренних дел Великобритании для обсуждения этого вопроса.

В течение какого-то времени это ни к чему не вело. Министр внутренних дел Герберт Глэдстоун (Herbert Gladstone) с подозрением относился к идеям евгеники. Но ситуация изменилась, когда его заменил на посту в 1910 году Уинстон Черчилль. Евгенисты наконец полу­чили в правительстве своего пылкого сторонника. Еще в 1909 году Черчилль распространил в правительстве речь Альфреда Тредгольда (Alfred Tredgold) в поддержку евге­ники. Только вступив в должность министра внутренних дел в 1910 году, Черчилль сразу же направил премьер-мини- стру Великобритании Герберту Асквису (Herbert Asquith) докладную записку с предложением как можно скорее принять соответствующие законы. «Мне кажется, что сле­дует еще в течение этого года перекрыть и запечатать ис­точник, из которого безумие черпает свои силы, — писал он. — Проклятие пациентов психушек должно умереть вме­сте с ними». Последние сомнения относительно того, что именно имел в виду Черчилль, развеивают свидетельства Уилфрида Скэйвена Бланта (Wilfrid Scawen Blunt), писав­шего о том, что Черчилль лично защищал врачей, прово­дивших стерилизацию умственно отсталых людей, исполь­зуя для этого хирургическое вмешательство или рентгенов­ское облучение.

Конституционный кризис 1910-1911 годов и уход Черчилля в Адмиралтейство помешали ему выдвинуть за­кон на обсуждение. Но в 1912 году шумиха вокруг законода­тельства поднялась с новой силой уже в кабинете Тори, и ря­довой член парламента Герсхом Стюарт (Gershom Stewart) выдвинул свой собственный проект закона. Новый госсе­кретарь Реджинальд Мак-Кенна (Reginald McKenna) с боль­шой неохотой вынужден был поставить на обсуждение про­ект закона, известного как «Mental Deficiency Bill» (Закон об умственно неполноценных). Закон должен был запретить воспроизведение потомства людьми с умственными недо­статками и предполагал уголовное преследование тех, кто вступал в брак с умалишенными. Хотя в тексте закона ниче­го не говорилось о принудительной стерилизации, косвен­но такая возможность предполагалась как мера, к которой государство может прибегнуть для реализации закона.

За то, что закон не прошел, мы должны быть благодарны одному человеку, возглавившему оппозицию, — радикально­му борцу за свободу совести и права человека, парламента­рию Джозиа Веджвуду (Josiah Wedgwood). Он был потомком известной семьи промышленников, родословная которой тесно переплеталась с родословной Дарвинов. Дедушка Чарльза Дарвина, тесть и шурин носили имя Джозиа Веджвуд. Парламентарий Джозиа Веджвуд имел профес­сию судостроителя. Он был избран в парламент в 1906 году в составе либеральной партии, но позже примкнул к лей­бористской партии и закончил свою карьеру в 1942 году в Палате лордов. (Сын Дарвина Леонард в это время возглав­лял Евгеническое общество Великобритании.)

Веджвуд был ярым противником евгеники. Он говорил, что Евгеническое общество «пытается разводить рабочий класс как скот», и утверждал, что законы наследственно­сти «не настолько ясны, чтобы стать основанием какой- либо доктрины, а тем более лежать в основе правосудия». Но прежде всего Веджвуд выступал против нового закона по той причине, что он нарушал права человека. Он был шокирован тем, что закон давал право чиновникам и по­лицейским насильственно забирать детей из семьи, осно­вываясь лишь на заявлении соседей, что члены этой семьи «недостаточно умные». К Веджвуду вскоре присоединились другие защитники прав человека из кабинета Тори, такие, как лорд Роберт Сэсил (Robert Cecil). Они следовали тако­му принципу: «Личность выше государства».

Пункт из текста закона, гласящий, что «ради интере­сов общества их [слабоумных] следует лишить возмож­ности оставлять после себя потомство», просто приводил Веджвуда в бешенство. Он говорил: «вместо защиты демо­кратии и прав личности от посягательства государства, что можно было ожидать от правительства либералов, нам при­ходится выслушивать подобные гнусности».

Атака Веджвуда была настолько эффективной, что прави­тельство отклонило закон, который был представлен вновь через год уже с совершенно размытой формулировкой. В нем уже «не было ни малейших ссылок на идеологические постулаты евгеники» (слова Мак-Кенна) и оскорбительные положения касательно регулирования семьи государством и запрещения иметь детей, были исключены. Веджвуд по- прежнему был против закона и на протяжении двух суток, подкрепляясь лишь плитками шоколада, не давал принять закон, предложив более 200 поправок. Но когда число его сторонников сократилось до четырех парламентариев, Веджвуду пришлось сдаться, и закон был принят.

Веджвуд, вероятно, считал, что он проиграл. Принуди­тельное взятие на учет умственно неполноценных стало в Великобритании обычной практикой, что существенно ограничивало их права, в частности права на семью и де­тей. Но в действительности именно благодаря Веджвуду правительству Англии на многие годы было привито непри­ятие методов и доктрин сторонников евгеники. Веджвуду удалось высветить основной недостаток всех евгенических проектов. Дело даже не в том, что все эти проекты основы­вались на псевдонаучных домыслах и изначально были не эффективными. Основная проблема состояла в их деспо­тичности и средневековой жестокости, поскольку все эти проекты предполагают грубое вмешательство государства в дела личности и семьи.

В начале 1930-х годов экономическая депрессия вы­звала стремительный рост безработицы. Экономические проблемы возродили к жизни уже было усопшие доктри­ны евгеники. Количество членов Евгенического общества Великобритании достигло рекордной цифры, поскольку многие люди, что было совершенно абсурдным, видели корни экономического кризиса в расовом вырождении; что соответствовало предсказаниям теоретиков евгеники. Именно в эти годы многие страны приняли евгенические законы. Например, в 1934 году законы о принудительной стерилизации вступили в силу в Швеции и Германии.

В Великобритании давление на правительство также крепло год от года. Сильное влияние оказал отчет пра­вительственного комитета, названного «докладом Вуда» (Wood report), в котором указывалось на рост числа психи­ческих заболеваний в Англии по причине того, что умствен­но отсталые отличаются повышенными репродуктивными способностями. (Этому комитету принадлежит тщательная классификация людей с психическими дефектами на де­билов, слабоумных и умственно отсталых.) Но лоббистов Евгенического общества в правительстве постигла неудача. Проект закона, предложенный депутатом от лейбористской партии, был заблокирован в Палате общин. Тогда евгенисты сменили тактику, сконцентрировав внимание на граждан­ских организациях. Департаменту здравоохранения настой­чиво предлагалось организовать комитет под управлением сэра Лауренса Брока (Laurence Brock) для рассмотрения дел по стерилизации умственно ущербных людей.

Члены комитета Брока, несмотря на свою бюрократиче­скую подоплеку, отличались несвойственным чиновникам фанатизмом. По свидетельствам современных историков, «члены комитета даже не пытались всесторонне и взвешен­но рассматривать дела и судьбы отдельных людей». Теория о наследственной передаче психических заболеваний рас­сматривалась как аксиома. Все противоречивые данные иг­норировались, а малейшие свидетельства в пользу теории представлялись как убедительные доказательства. Другая идеологическая опора евгеники — колоссальная рождае­мость в среде умственно отсталых и асоциальных элемен­тов общества — также принималась без какого-либо глубо­кого научного анализа. Комитету пришлось отказаться от принудительной стерилизации лишь под напором острой критики со стороны журналистов и общественных орга­низаций. Чтобы соблюсти видимость добровольности, ду­шевнобольным предлагалось дать расписку о согласии на проведение операции. Истинное положение вещей откры­вается в опубликованных рекомендациях практикующим врачам: «во многих случаях согласия на стерилизацию от душевнобольных удавалось добиться уговорами и выпла­той им денежной компенсации» (Wells Н. G. et al. 1931. The science of life. Cassell, London).

Отчет Брока, внешне оформленный как суждения экс­пертов, был чистой воды пропагандой. Это была первая обкатка технологий «научного» пиара по созданию в обще­стве искусственного кризиса, для решения которого затем можно требовать от правительства денег и нужных полити­ческих решений. В дальнейшем чиновники от науки не раз будут прибегать к этим методам, например чтобы раздуть проблему глобального потепления (Lindzen R. 1996. Science and politics: global warming and eugenics. In: Hahn R. W. (ed.), Risks, costs and lives saved, p. 85-103. Oxford University Press, Oxford).

Отчет готовился как основа для принятия закона о при­нудительной стерилизации, но ему не суждено было уви­деть свет. На этот раз на пути закона встали не столько отдельные критически настроенные личности, такие, как Веджвуд, сколько общее изменение отношения к проблеме в среде ученых и в обществе. Многие пылкие сторонни­ки евгеники изменили свои взгляды под влиянием новых данных о том, что влияние генов на развитие человека не столь прямолинейно, как полагали раньше. Огромное влия­ние оказали труды социобиологов и психологов о влиянии общества на человека, в частности работы Маргарет Мид (Margaret Mead). Лейбористы теперь стали непримиримы­ми противниками евгеники, разглядев в ней форму классо­вой войны буржуазии против рабочих. С другой стороны, евгеника придавалась анафеме католической церковью (King D., Hansen R. 1999. Experts at work: state autonomy, so­cial learning and eugenic sterilisation in 1930s Britain. British Journal of Political Science 29: 77-107).

Во второй половине 1930-х годов стали просачиваться сведения из Германии о том, что на практике означают за­коны о принудительной стерилизации. (В Германии этот закон был принят в 1934 году.) Со стороны комитета Брока стало неразумно нахваливать нацистские законы. Со всей очевидностью проявился античеловеческий характер док­трин евгеники, используемых нацистами в качестве ин­струмента травли неугодных (Searle G. R. 1979. Eugenics and politics in Britain in the 1930s. Annals of Political Science 36: 159-169).

Размышляя о евгенике, я пришел к выводу, что все самое худшее в этой истории связано не с наукой, а с политикой.

Евгеника обанкротилась, как и многие другие социальные проекты, в которых интересы общества ставятся выше права личности. Это гуманитарная, а не научная пробле­ма. Вполне возможно, что вывести породу «хороших» лю­дей вполне возможно с помощью тех же приемов, которые люди использовали для выведения пород собак. Наверняка методами регулирования семьи и принудительной стери­лизацией можно было бы сократить уровень психических заболеваний в обществе и укрепить здоровье нации. Но на это потребовалось бы так много лет грубого насилия над человеческой личностью, что в конце концов человече­ство утратило бы те качества, которые отличают нас от жи­вотных. Карл Пирсон как-то ответил Веджвуду следующей фразой: «Морально то, что полезно обществу, и нет боль­ше никаких иных определений морали кроме этого». Эту чудовищную фразу можно написать эпитафией на могиле евгеники.

Но мертва ли евгеника? Читая сообщения в газетах о генах интеллекта, о стволовых клетках и генетической терапии, о пренатальной диагностике и прочих методах генетического анализа, мы понимаем, что евгеника жива. Утверждение Гальтона о том, что большая часть человече­ской природы наследуется генетически, находит все новые подтверждения в результатах современных исследований. (Тем не менее, как уже говорилось в главе 6, поведение и интеллект человека нельзя свести исключительно к влия­нию генов.) Все в большей степени методы генетического скрининга позволяют родителям отбирать детей до их рож­дения по наличию или отсутствию определенных генов. Философ Филипп Китчер (Philip Kitcher) назвал методы генетического скрининга пассивной евгеникой: «очень скоро каждый из нас сможет стать судьей, чтобы с помощью гене­тических тестов произвести на свет ребенка с такими гена­ми, которые мы нашли полезными» (Kitcher Р. 1996. The lives to come. Simon and Shuster, New York).

Эта пассивная евгеника происходит каждый день в боль­ницах по всему миру, и жертвами ее чаще всего становят­ся эмбрионы с лишней хромосомой 21. Если бы не прена- тальная диагностика, они родились бы с синдромом Дауна. Если бы дети родились, они бы прожили короткую жизнь, но благодаря своему добродушному нраву вполне могли бы чувствовать себя счастливыми и быть любимыми ро­дителями, братьями и сестрами. С другой стороны, нельзя ставить знак равенства между убийством человека и пре­дотвращением рождения нежеланного ребенка на стадии бесчувственного эмбриона. Мы приближаемся к бесконеч­ным дебатам о законности абортов, о праве женщины пре­рвать беременность и о праве государства оказывать вли­яние на принятие этого решения. Старый и ни к чему не ведущий спор. Новые генетические тесты предоставляют родителям дополнительные поводы, чтобы решиться на аборт. Очень скоро методы тестирования достигнут такого уровня, что станет возможно не только пренатально диа­гностировать генетические заболевания, но и по желанию родителей отбирать эмбрионы с определенными способ­ностями. Сохранение мальчиков и избавление беременных от эмбрионов женского пола уже стало практикой в Индии и Китае, что чревато серьезными демографическими про­блемами в будущем.

Стоит ли радоваться тому, что человечество вырвалось из пут евгеники на государственном уровне, чтобы угодить в паутину евгеники на уровне обывательском? Впрочем, на решения семей по-прежнему оказывают влияние многочис­ленные государственные институты и частные компании: доктора, компании медицинского страхования и общество в целом. Известно немало примеров того, как в 70-х годах прошлого столетия доктора убеждали женщин согласиться на стерилизацию из-за того, что они были носителями опас­ных генов. С другой стороны, если запретить любое гене­тическое тестирование, чтобы избежать злоупотреблений, мы лишимся мощных инструментов ранней диагностики и станем заложниками случая. Обе крайности одинаково вредны — как запрещение генетического тестирования, так и принудительное применение этих методов. Решение о том, проводить или не проводить тестирование, должен принимать сам пациент, а не чиновник. Китчер придержи­вался того же мнения: «Что касается решения проводить тот или иной тест, это решение должен принимать каждый сам для себя». То же говорил и Джеймс Уотсон: «К решению этих вопросов нельзя допускать людей, которые думают, что знают что-то лучше других... Будущее генетического тестирования должно определяться запросами пациентов, а не решениями чиновников» (цитата из интервью для Sunday Telegraph, 8 февраля 1997 года).

Хотя споры все еще ведутся, и некоторые ученые опа­саются, что вмешательство людей в селекцию генов при­ведет к генетическому вырождению человечества (Lynn R. 1996. Dysgenics: genetic deterioration in modern populations. Praeger, Westport, Connecticut), большинство все же сходится в том, что здоровье конкретных людей важнее гипотетических проблем общества. Есть существенное отличие между ин­дивидуальной и государственной евгеникой. Генетическая диагностика дает возможность отдельным людям принять свое частное решение в соответствии с собственными представлениями о том, что хорошо и что плохо, тогда как государственная евгеника предполагала национализацию этих решений не на благо людей, а на благо всего общества в соответствии с представлениями об этом благе у неболь­шой группки людей в правительстве. Это различие часто упускается из виду во время споров о том, что «мы» можем допустить, а что должны запретить из методов современ­ной генетики. Кто такие эти «мы»? Мы — это каждый из нас в отдельности, или это «лучшие» наши представители в правительстве, заботящиеся об абстрактных интересах государства и нации?

Давайте рассмотрим два примера проявления евгеники в наши дни. В США существует Комитет предупреждения генетических заболеваний евреев (the Committee for the Prevention of Jewish Genetic Disease), в функции которого входит контроль за результатами генетических анализов у школьников. Комитет может рекомендовать молодоженам

не вступать в брак, если у обоих партнеров в геноме есть одинаковые дефектные гены. Хотя на молодых оказыва­ется давление со стороны общества, и эта практика часто критиковалась как проявление евгеники, люди вольны не прислушаться к рекомендациям комитета и принять соб­ственное решение. Никаких принудительных мер со сторо­ны комитета не предполагается.

В качестве другого примера возьмем Китай, где продол­жают действовать законы о принудительных абортах и сте­рилизации по решению врачей. Министр здравоохранения Чен Мингджанг (Chen Mingzhang) недавно пенял на то, что слишком много проблемных детей рождаются «у этнических меньшинств в приграничных и в бедных районах». Законы о материнстве и защите здоровья новорожденных, принятые в 1994 году, предполагают проведение обязательного гене­тического тестирования в родильных домах с предоставле­нием права докторам, а не самим роженицам, принимать решение о целесообразности аборта. Примечательно, что почти 90% китайских генетиков считают подобные зако­ны справедливыми, тогда как подобное мнение разделяют только 5% генетиков в США. Что касается абортов, то 85% ученых в США считают, что решение должна принимать только сама женщина. В Китае такого мнения придержива­ются лишь 44% ученых. Ксин Мао (Xin Мао), проводивший данный опрос в Китае, прокомментировал эти цифры прак­тически словами Карла Пирсона: «Китайская культура силь­но отличается от западной культуры. Во главу угла ставятся интересы общества, а не индивидуумов» (Morton N. 1998. Hippocratic or hypocritic: birthpangs of an ethical code. Nature Genetics 18:18; Coghlan A. 1998. Perfect people's republic. New Scientist, 24 October 1998, p. 24).

Многие современные публицисты приводят евгенику в ка­честве примера того, какой вред могут нанести бесконтроль­ные исследования, особенно в области генетики. На мой взгляд, евгеника является примером того, какой вред могут нанести бесконтрольные государственные чиновники.

Хромосома 22 Свобода выбора 

За несколько месяцев до начала нового тысячелетия, когда я уже заканчивал эту книгу, пришло радостное изве­стие. В центре Сангера (Sanger Center), который находится около Кембриджа, — ведущей лаборатории проекта «Геном человека» — полностью была расшифрована хромосома 22. Все 15,5 млн «слов» (или около того, реальная длина хро­мосомы меняется от человека к человеку в зависимости от числа повторов минисателлитов) 22-й главы генома челове­ка были определены и переведены в текст длиной в 47 млн знаков, представленных четырьмя латинскими буквами — А, С, G и Т.

На конце длинного плеча хромосомы 22 лежит огром­ный и сложно устроенный ген чрезвычайной важности, на­званный HFW. Ген представлен четырнадцатью экзонами, которые в сумме составляют строку в б ООО знаков. Текст подвергается существенному редактированию после транс­ляции в результате сложного процесса сплайсинга РНК. В результате образуется сложный белок, который синте­зируется в строго определенной области предлобной доли головного мозга. Значение белка, если обобщить и не вда­ваться в детали, состоит в том, чтобы наделить нас свобо­дой выбора. Без белка HFW мы бы превратились в безволь­ные растения.

Предыдущий абзац был научной фантастикой. На хромо­соме 22 нет никакого гена HFW, как, впрочем, и на других хромосомах. После 22 глав описания научных фактов мне захотелось поразвлечься и дать волю фантазии.

Но что мы подразумеваем под словом «я»? Кто этот «я», который решил добавить в книгу немножко отсебятины, следуя сиюминутному порыву? Человек — это биологиче­ское существо, собранное воедино генами. Гены определи­ли форму моего тела, количество пальцев на руке и число зубов во рту. Гены предопределили мою способность к ино­странным языкам и половину моих интеллектуальных спо­собностей. Когда я запоминаю что-то, за этим тоже стоит ген CREB, запускающий каскад реакций сохранения инфор­мации в мозгу. Гены создали мой мозг и делегировали ему ряд функций по управлению организмом в ответ на стимулы из окружающей среды. Гены также снабдили меня чувством свободы выбора и принятия таких решений, которые я по­считаю правильными. Нет никаких явных ограничений, которые не позволили бы мне сделать то, что я захочу, или запрещали бы что-то. Я могу сесть в машину и прямо сейчас поехать в Эдинбург просто потому, что я этого хочу, или до­бавить в книгу еще пару абзацев своих фантазий. Я свобод­ный элемент Вселенной, наделенный свободой выбора.

Откуда проистекает эта свобода выбора? Источником ее не могут быть гены, иначе это была бы не свобода, а дик­татура. Многие ученые полагают, что свобода выбора яв­ляется продуктом общественных отношений и культуры. В таком случае свобода выбора относится к той части наше­го бытия, на которую не распространяется влияние генов. Вырвавшись из тирании генетического детерминизма, мы завоевываем приз — свободу выбора.

Большинство социобиологов разделились на два лагеря: одни верят в генетический детерминизм поведенческих ре­акций человека, другие верят в свободу воли. Интересно, что те же люди, которые отрицают генетический детерми­низм, легко соглашаются на детерминизм другого типа — влияние семьи и общества. Кажется странным, что ученые, защищающие человеческое достоинство от тирании генов, находят не обидным для себя тиранию общества и окружа­ющей среды. Однажды я был раскритикован в печати за высказывание (которого не делал) о том, что поведение человека полностью определяется генами. Мой оппонент привел пример влияния на характер социальных факто­ров: известно, что люди, жестоко обращающиеся с детьми, обычно сами подвергались насилию в детстве, из чего было сделано заключение, что именно насилие в детстве превра­щает людей в семейных тиранов, и гены здесь ни при чем. Автор был возмущен идеей, что наше поведение может кон­тролироваться какими-то бездушными генами. Ему даже не пришло в голову, что он приводит пример ничуть не менее бессердечного детерминизма и предвзятого отношения, в соответствии с которым люди, страдавшие в детстве, обя­зательно должны стать жестокими семейными тиранами. Чем социальный детерминизм лучше генетического?

Совершенно не верно представлять генетическую на­следственность как фатализм и противопоставлять ей влия­ние окружающей среды на человека как источник свободы. Наиболее существенное влияние на характер оказывают события в утробе, на которые мы не можем никак реагиро­вать или которыми мы не можем управлять. В то же время, как уже говорилось в главе 6, многие гены интеллекта опре­деляют не способности, а интерес. Владельцев этих генов отличает желание учиться. Но этого же от своих учеников может добиться талантливый учитель. Природа гораздо бо­лее гибка, чем доктрины, выстраиваемые учеными.

Олдос Хаксли (Aldous Huxley) в своей книге «Бравый но­вый мир» (Brave new word), написаннойв 1920-е годы, годы раз­гула евгеники, изображает ужасающий мир людей, одетых в униформу и лишенных всякой индивидуальности. Каждый человек кротко и с готовностью занимает свою ячейку в жестко разграниченном на касты обществе, послушно вы­полняет предначертанные задачи и радуется предписанному досугу. Вся эта дистопия была сотворена работающими рука об руку тоталитарной властью и продвинутыми учеными.

Читая книгу, вдруг начинаешь осознавать, что евгени­ки в ней как раз и нет. Касты общества не были выведены генетически. По автору, разделение людей на касты дости­галось сначала изменением химического состава среды в реакторе, представляющем собой искусственную матку, за­тем промыванием мозгов и развитием условных рефлексов по Павлову и применением транквилизаторов. Другими словами, для создания дистопии автор устранил природу и полностью заменил ее социумом с изощренными мето­дами воспитания. Это был кошмар социальный, а не ге­нетический. Судьба каждого человека предопределялась обществом, а не генами. Олдос Хаксли талантливо показал все ужасы социального детерминизма. Трудно сказать, что было ужаснее — евгенические опыты по выведению чистой арийской расы в фашистской Германии или выведение со­ветского человека в СССР методами социального насилия. Оба экстремизма были одинаково ужасными.

К счастью, человечество удивительно устойчиво к лю­бому промыванию мозгов. Чем строже запреты, тем слаще запретный плод для человека. Генетически в человеке за­ложено скептическое отношение к власти, особенно в мо­лодости, что защищает наше врожденное естество от влия­ния государственной пропаганды и нравоучений педагогов так же, как и от семейной тирании жестоких родителей. Кстати, вернемся к рассмотренному выше примеру того, что семейные тираны вырастают из детей, подвергавших­ся насилию в детстве. Этот факт действительно имеет ме­сто, но что здесь является главенствующим — социальный фактор или наследование генов, обуславливающих жесто­кость? Последние исследования данного вопроса не оста­вили места социальному влиянию. Оказалось, что в семьях с приемными детьми или в тех случаях, когда жестокость исходит от отчима или мачехи, передача жестокости де­тям соответствует модели случайного распределения (Rich Harris J. 1998. The nurture assumption. Bloomsbury, London).

Это же справедливо в отношении всех других классиче­ских примеров влияния социума на человека, как например: криминальная среда порождает преступников; матери-оди­ночки своим влиянием подготавливают дочерей к разводу; асоциальное поведение родителей ведет к конфликтности детей; тучные родители закармливают своих отпрысков и т.д. Все эти примеры были темами многих диссертаций и вошли в учебники по психологии и социологии. Несколько лет назад Джудит Рич Харрис (Judith Rich Harris) решила перепроверить эти данные. Оказалось, что в многочислен­ных исследованиях социологов вопрос наследования всех этих признаков просто не рассматривался. Обнаруженная взаимосвязь немедленно принималась как доказательство влияния социальных факторов на развитие личности, хотя исследования в области генетики поведения и наблюдения за близнецами убедительно доказывали, что, например, семейная неуживчивость и склонность к разводам наполо­вину предопределяется генетически. Оставшиеся 50% слу­чаев можно связать с факторами индивидуальной жизни, тогда как события, влиявшие на обоих близнецов в детстве, практически никак не отражаются на их будущей семейной жизни (Rich Harris J. 1998. The nurture assumption. Bloomsbury, London). Другими словами, случаи разводов в нескольких поколениях семьи следует объяснять не дурным примером или воспитанием, а генетически заложенной неуживчиво­стью. Наблюдения за усыновленными и удочеренными детьми в Дании показали, что склонность к правонаруше­ниям корреляционно связана с преступностью биологиче­ских родителей, тогда как криминальные поступки новых родителей очень слабо влияли на будущую жизнь подрост­ков. И даже в этом случае негативное влияние оказывалось в большей мере не дурным примером усыновивших родите­лей, а криминогенной средой обитания всей семьи.

В действительности дети гораздо в большей степени влияют своим поведением на родителей, чем родители спо­собны изменить врожденные наклонности своих чад вос­питанием. В главе 8, посвященной половым хромосомам, я уже приводил пример заблуждения, будто бы в семьях с отстраненным от детей отцом и чрезмерно заботливой ма­терью чаще появляются сыновья с нетрадиционной поло­вой ориентацией. Скорее всего, все происходит наоборот. Феминизация сына делает отца отстраненным, что встре­воженная мама пытается скомпенсировать повышенной за­ботой о сыне. Та же самая ошибка кроется в утверждении, что аутентичные дети чаще появляются у холодных сдер­жанных матерей. Просто мать, на протяжении годов мучи­тельно и безуспешно пытающаяся найти путь к душе своего ребенка, наконец, отчаявшись, прекращает эти попытки.

Харрис систематически разрушала догмы, лежавшие в основе социологии и психологии XX века о том, что фор­мирование личности и культуры детей происходит исклю­чительно под влиянием родителей и общества. В психоло­гии Зигмунда Фрейда (Sigmund Freud), теории развития поведения Джона Уотсона (John Watson) и антропологии Маргарет Мид (Margaret Mead) воспитательный детерми­низм принимался как само собой разумеющийся факт, но никогда не проверялся. Лишь в последнее время наблюде­ния за близнецами, за детьми иммигрантов и приемными детьми со всей очевидностью показали, что на развитие ха­рактера в первую очередь оказывают влияние наследствен­ность и сверстники, а уж затем — родители (Rich Harris J. 1998. The nurture assumption. Bloomsbury, London).

В 1970-х годах после выхода книги Е. О. Уилсона (Е. О. Wilson) «Социобиология» идея генетического наследо­вания характера оказалась под шквалом критики. Среди основных оппонентов были коллеги Уилсона по Гарварду Ричард Левонтин (Richard Lewontin) и Стивен Джей Гулд (Stephen Jey Gould). Их любимый слоган, ставший заго­ловком книги Левонтина, звучал бескомпромиссно: «Это не в наших генах!». В это время не было убедительных до­казательств в пользу ни одной из теорий, но спустя 25 лет интенсивных исследований в области генетики поведения мы можем с уверенностью сказать, что гены действительно оказывают существенное влияние на характер, культуру и поведение человека.

Следует понимать, что обнаруженное влияние генов на развитие личности не отрицает влияния на человека окружающей среды. Это влияние огромно и превосходит влияние генов, хотя непосредственное воздействие со сто­роны родителей составляет лишь небольшую его часть. Но и эта небольшая часть чрезвычайно важна. Чтобы убедить­ся в этом, достаточно взглянуть на тяжелые судьбы детей, оставшихся без родителей. Родители формируют домаш­нюю среду обитания, и счастливая семейная атмосфера чрезвычайно важна для нормального развития личности. Но чем старше становится ребенок, тем в большей мере в нем проявляются черты, заложенные от рождения, а не приобретенные в ходе воспитания. Рич Харрис обнаружи­ла, что все мы разделяем общественную и частную области нашей жизни, причем уроки, полученные в одной из этих областей, оказывают очень слабое влияние на другую об­ласть. Мы умело обращаемся к жизненному опыту в той или иной области, даже не замечая этого раздвоения личности. В эмиграции дети легко воспринимают язык и акцент сво­их сверстников, но не своих родителей. Особенности отно­шений между детьми наследуются подростками от старших младшими, тогда как мир взрослых людей существует парал­лельно, хотя его составляют те, кто еще совсем недавно был ребенком. Так, например, тенденции к сглаживанию разли­чий между мужчинами и женщинами в жизни общества во второй половине XX века никак не отразились на том, что во дворе дома дети образовывали компании, разделяясь по половому признаку. Каждый родитель знает, что ребенок в большей степени копирует поведение своих сверстников, а не родителей. Психологи и социологи, долгое время отри­цавшие какое-либо влияние генов на человека, уже не могут игнорировать эти факты (Ehreinreich В., Mcintosh J. 1997. The new creationism. Nation, 9 June 1997).

Я не собираюсь повторять в этой главе все доводы сто­ронников генетического и социального влияния на раз­витие личности, о чем уже говорилось в главе 6. Я только хотел обратить внимание на тот факт, что социальный детерминизм точно так же не предполагает наличия у че­ловека свободы воли, как и генетический детерминизм. Необходимость подчинять себя требованиям и устоям общества даже в большей степени угнетает личность, чем активность собственных генов. Конфликтность и непослу­шание подростков проистекает чаще всего не от дурного влияния со стороны, а в результате конфликта между врож­денными наклонностями и требованиями социума.

Итак, отрицание влияния генов на характер не снима­ет проблемы детерминизма. Если я застенчив только из-за того, что что-то случилось со мной в детские годы, значит эти события не менее фатальны для человека, чем гены, от­вечающие за характер. В обоих случаях допускается одна и та же ошибка — вера в абсолютность и неотвратимость вли­яния на человека либо генов, либо социальных событий. Критики генетического детерминизма подменяют понятие врожденности понятием фатализма, что в корне не верно. Представим, что вы заболели, но не хотите обращаться к вра­чу, полагая, что и без него либо выздоровеете самостоятель­но, либо умрете. Если рассматривать только две крайности, самоизлечение или смерть, то для доктора действительно не остается места. В этом рассуждении упускается из виду факт, что обращение к врачу как раз является тем важным событи­ем, которое может изменить ход болезни. Детерминизм лег­ко применим для ретроспективного объяснения событий в прошлом, но не для объяснения будущего.

Но до сих пор генетика вызывает внутреннюю насторо­женность у людей, поскольку представляется чем-то фаталь­ным и неизбежным. Это совершенно не так. Основная цель генетики человека состоит в поиске средств, в большинстве своем негенетических, для устранения последствий дефек­тов в генах. Хотя в этой книге приводились примеры мута­ций, равносильных приговору, все же есть гораздо больше примеров того, как раскрытие генетических механизмов позволяло если не вылечить, то по крайней мере улучшить состояние больного с генетическим дефектом, вовремя применив терапевтические процедуры или изменив пита­ние. Кроме того, как говорилось в главе 6, информация о том, что некоторые проблемы с образованием, такие как дислексия, являются не приобретенными, а врожденными дефектами, совсем не вызвала чувства обреченности у боль­ных, их родителей и педагогов. Никто не решил, что по­скольку дислексия — это врожденный порок, значит с ним не нужно бороться. Как раз, наоборот: благодаря новым знаниям об истинных причинах проблемы удалось разра­ботать принципиально новые и более эффективные мето­ды образования. Как уже говорилось в главе 12, психологи подтвердили, что осознание пациентом своей проблемы, например чрезмерной застенчивости, как врожденного (другими словами — естественного) свойства только помо­гало психотерапевту убедить человека в его нормальности и праве быть самим собой.

Генетический детерминизм также не несет никакой угрозы политическим свободам. Противоположностью де­мократии является политический волюнтаризм, а не насле­дуемость человеческой натуры. Мы лелеем демократию, поскольку она позволяет нам реализовать свои врожден­ные персональные особенности, но как только сталкива­емся со сложностями жизни, пытаемся оправдаться предо­пределенностью этих событий. Один исторический при­мер: в феврале 1994 года гражданин США Стефан Мобли (Stefan Mobley) жестоко убил менеджера пиццерии Джона Коллинза (John Collins), за что был приговорен к смертной казни. В апелляции к верховному суду о замене смертной казни на пожизненное заключение адвокат Мобли попы­тался обратиться к генетике. Адвокат утверждал, что по­скольку в родословной Мобли было много убийц и пре­ступников, он убил человека не по своей воле, а потому, что на это толкнула его генетическая предрасположенность к убийству. Впервые в истории была сделана попытка ис­пользовать генетический детерминизм для оправдания по­ступков виновного.

Мобли был бы рад отказаться от дарованной природой свободы выбора и пытался свалить все на генетическую предопределенность. Впрочем, так поступают все преступ­ники, которые пытаются разыграть из себя перед судом душевнобольных. Так же поступает ревнивый супруг, заяв­ляя, что убил неверную жену в состоянии аффекта, не ве­дая, что творит. Этим же пытаются оправдать свою измену неверный муж или жена. Так же и мать пытается оправдать своего ребенка, объясняя все влиянием дурной компании, и мы с вами легко соглашаемся с тем, что в наших личных неудачах виноваты родители с их неправильным воспита­нием. Точно так же политики пытаются объяснить преступ­ность в обществе дурным наследием прошлого, а экономи­сты в кризисах винят врожденное паникерство потребите­лей. Так же биографы в своих трудах стараются откопать корни неблаговидных поступков своих героев в событиях детства. И точно так же ведут себя все те, кто пытается раз­глядеть свою судьбу в гороскопах. Во всех перечисленных случаях люди пытаются уйти от проблемы, спрятавшись за детерминизм. Видимо, именно этим стремлением уйти от ответственности можно объяснить такое широкое распро­странение учений о факторах, как генетических, так и со­циальных, предопределяющих судьбу человека помимо его воли (Reznek L. 1997. Evil or ill? Justifying the insanity defence. Routledge, London).

Полная ответственность человека за свои поступки — не­обходимое условие для существования правосудия. Но это такая же фикция, как и предположение о предопределенно­сти поступков человека. Человек сам принимает решение, как поступить в той или иной ситуации, но эти решения принимаются в соответствии с наклонностями характера, которые в свою очередь предопределяются генетически­ми и социальными факторами. Это противоречие извест­но как дилемма Юма, названная так по имени Дэвида Юма (David Нише), который обозначил ее, но так и не смог раз­решить: «Если наши поступки закономерно предопределе­ны, то мы не ответственны за них; если же наши поступки случайны, то мы также не можем за них отвечать». Здравый смысл подсказывает нам, что оба допущения ошибочны.

Христианский мир решает данную дилемму уже на про­тяжении двух тысячелетий, хотя в Библии этот вопрос под­нимался еще раньше. Казалось бы, что Бог, по определе­нию, отрицает свободу воли, так как все в мире происходит по его воле. Но без свободы выбора теряет смысл понятие греха и персональной ответственности человека за свои поступки. Поэтому в религии свобода воли присутствует и рассматривается как дар Божий человеку, чтобы человек мог сделать свой выбор между добродетелью и грехом.

Кстати о вере. Некоторыми биологами-эволюциони­стами недавно было высказано предположение, что вера в Бога — это выражение одного из основных универсальных инстинктов человека. Даже была обнаружена группа генов, которой приписывается связь с силой веры. (Есть даже све­дения, что в височных долях мозга существуют нервные узлы, размер и активность которых непосредственно влия­ли на силу религиозных верований человека, а фанатичная вера часто сопутствует эпилепсии, очаг которой находит­ся в височной доли мозга.) Религиозный инстинкт может быть не чем иным, как побочным продуктом еще более глу­бокой инстинктивной веры в то, что в природе ничего не происходит само по себе, даже удар молнии. Эта вера раз­вивалась вместе с сознанием человека и его представлений о себе. Если с горы сорвался камень и чуть было не пришиб человека, то для мозга гораздо проще решить, что кто-то неведомый пытался убить его, чем представить себе, что жизнь могла оборваться из-за нелепой случайности. Даже наш язык построен на принципе антропоморфизма окру­жающей среды. Я говорил вам, что гены делегировали свои полномочия мозгу. На самом деле ничего подобного они не делали и делать не могли. Просто так произошло и закрепи­лось эволюционно.

Е. О. Уилсон (Е. О. Wilson) в своей книге «Стечение об­стоятельств» (Consilience) полагает, что наша мораль пред­ставляет собой закодированное выражение наших врож­денных инстинктов. По его представлениям моральность предопределена врожденными инстинктами. «Правильно то, что естественно», — говорит он. Это ведет к парадок­сальному выводу: если вера в Бога естественна, то она вер­на, независимо от того, есть Бог или его нет. Впрочем, сам Уилсон нарушил собственный принцип инстинктивной предопределенности человеческой морали и из набожного человека в молодости превратился в агностика. Даже чело­век, верящий в детерминизм, легко может избежать детер­минизма в своей жизни, когда ему это удобно. Как же раз­решить этот парадокс? Если наше поведение не случайно, то оно закономерно, т.е. чем-то предопределено, а значит не свободно. Но каждый день мы доказываем свою свободу выбора в очень важных и рутинных ежедневных поступках. Чарльз Дарвин описывал свободу воли как заблуждение, вызванное нашей неспособностью проанализировать ис­точники собственных мотивов (Wright R. 1994. The moral animal. Pantheon, New York). Современные дарвинисты, та­кие, как Роберт Трайверс (Robert Trivers), даже пытались объяснить, как это заблуждение возникло в ходе эволюции. Пинкер (Pinker) называл свободу воли «идеализацией чело­веческого бытия, без которого невозможна игра в этику». Писательница Рита Картер (Rita Carter) назвала свободу выбора иллюзорным побочным продуктом мышления. Философ Тони Ингрем (Tony Ingram) говорил, что свобода воли — это что-то, что мы подразумеваем у других по отно­шению к нам, от нежелания мотора лодки заводиться до не­послушания наших детей, наделенных нашими же генами.

Мне кажется, что сейчас мы подошли намного ближе к разрешению парадокса свободы выбора и детерминизма поведения человека. Вспомните, как при рассмотрении хромосомы 10 я описывал ответ организма на стресс как реализацию генов в ответ на определенные сигналы из окружающей среды. Гены могут влиять на поведение, но, выбирая то или иное поведение, человек влияет на свои гены. Цепь событий замкнулась. В системах с циклической взаимосвязью простая цепочка взаимосвязанных событий может привести к непредвиденному результату.

Великий французский математик и последователь Ньютона Пьер-Симон де Лаплас (Pierre-Simon de LaPlace) как-то сказал, что если бы ему были известны положение и скорость всех молекул во Вселенной, он бы мог предсказы­вать будущее. Хотя он подозревал, что будущее все равно бу­дет скрыто от него, понять, почему это происходит, не мог.

Можно было бы предположить, что ответ лежит на субатом­ном уровне квантовой механики, где свойства и отношения частиц вероятностны и мир не напоминает систему нью­тоновских бильярдных шариков. Но такой ответ мало что нам дает, поскольку мы существуем не в субатомном мире, а в мире ньютоновской механики. Очень трудно предполо­жить, что наша воля каким-то образом может быть связана с принципами неопределенности Гейзенберга. Мое решение написать эту главу совсем не напоминало игру в кости. Да и вообще, свободный выбор очень слабо напоминает случай­ность. Как раз наоборот, это закономерное решение, при­нятое нами на основе определенных фактов (Silver В. 1998. The ascent of science. Oxford University Press, Oxford).

Лаплас нашел бы ответ на свой вопрос, если бы знал тео­рию хаоса. В отличие от квантовой физики в основе данной теории положена не случайность. Хаотическая система определяется математиками как детерминистическая, а не случайная. И, в то же время, теория предполагает, что даже если вам известны параметры всех элементов системы, вам не удастся однозначно предсказать ход ее развития из- за того, что элементы сложным образом взаимодействуют друг с другом и постоянно меняют свои параметры. Даже системы с незначительным числом элементов могут вести себя хаотично, если в них реализован принцип рефлексив­ности— одно событие устанавливает стартовые условия для целого каскада других событий, в результате чего одно незначительное событие может иметь глобальные послед­ствия. Примерами хаотических систем могут быть динамика изменения котировок акций на бирже, долгосрочный про­гноз погоды и фрактальная геометрия береговой линии. Во всех этих примерах общая динамика процесса вполне про­гнозируема, но никогда невозможно рассчитать отдельные нюансы и краткосрочные события. Мы с уверенностью мо­жем сказать, что зимой будет холоднее, чем летом, но каж­дый год люди гадают, будет ли снег на Рождество.

Поведение человека также является хаотичной систе­мой. Стресс может изменить экспрессию определенных ге­нов, которые повлияют на поведение человека, что в свою очередь изменит экспрессию тех же и некоторых других ге­нов. И так по цепочке круг за кругом. Таким образом, пове­дение человека непредсказуемо в краткосрочной перспек­тиве, но строго предопределено на продолжительном вре­менном участке. Человек может решить не есть целый день. Ничего страшного не произойдет, если денек поголодать. Но с высокой долей уверенности можно предположить, что в течение недели любой случайно взятый человек при­нимал пищу. При этом время приема пищи трудно предска­зать, так как оно зависит от множества причин: привычки (во многом диктуемой генами); погоды (индивидуальное хаотическое воздействие множества погодных факторов); событий, которые отвлекли человека от еды (важные со­брания, встречи, неприятные известия и другие непредска­зуемые факторы). Наложение врожденных предпочтений на внешние условия делает поведение человека непредска­зуемым, но вполне объяснимым и предопределенным, если взять к рассмотрению отдельный поступок. Где-то между этой непредсказуемостью и предопределенностью лежит свобода выбора.

Нам никогда не избавиться от детерминизма, присут­ствующего в той или иной мере во всех наших решениях, но мы можем различить «хороший» детерминизм, идущий от нас, от насильственного «плохого» детерминизма, дикту­емого против нашей воли. Профессор Шин Шимойо (Shin Shimojo) из Калифорнийского института технологий, ког­да я обсуждал с ним этот вопрос, предложил мне провести простой эксперимент. Для этого нужно вживить в мозг че­ловека электроды в области передней опоясывающей из­вилины, где формируются команды «произвольных» дви­жений. Подача импульса приведет к тому, что испытуемый поднимет руку или сделает какое-нибудь другое движение, причем ему будет казаться, что все эти движения делают­ся произвольно без какого-либо принуждения. На вопрос, зачем испытуемый выполнил то или иное действие, он от­ветит, что просто так захотел. (Надо сознаться, что я не рискнул поучаствовать в подобном эксперименте, поэтому принимаю на веру слова профессора.) Этот эксперимент совершенно не отрицает свободы выбора, поскольку наш выбор также диктуется обстоятельствами, как в данном примере — электрическим импульсом. Наш выбор настоль­ко свободен, насколько мы не ощущаем чужого влияния.

Философ А. Дж. Айер (A. J. Ауег) определил свободу вы­бора следующим образом (Ауег A. J. 1954. Philosophical essays. Macmillan, London): «Если я страдаю маниакальным невро­зом и хожу по комнате кругами вопреки своему желанию, или если я так поступаю по принуждению, значит мои по­ступки не свободны. Но если по комнате я хожу прямо сей­час, то это мой свободный выбор, причем то, что у моего поступка могут быть свои скрытые причины, совершенно не отменяет свободы моей воли».

Психолог Линдон Иве (Lyndon Eaves), изучавший близ­нецов, сделал следующий комментарий по этому поводу (цитата из Wright L. 1997. Twins: genes, environment and mystery of identity. Weidenfeld and Nicolson, London): «Свобода со­стоит в способности переступать через препятствия окру­жающей среды. Это свойство возникло и развилось у нас в результате естественного отбора, поскольку оно предо­ставляет очевидные адаптивные преимущества... Стимулы для преодоления барьеров могут поступать как из внешней среды, так и от наших генов».

Свобода для человека заключается в реализации своего внутреннего детерминизма, а несвобода— в реализации детерминизма социума и окружающей среды, довлеющего над личными интересами. Внутренний и внешний детер­минизм может быть одной и той же природы, важно лишь, откуда он исходит. Антипатия людей к клонированию чело­века во многом происходит из страха, что нечто, принадле­жащее только нам, может использоваться и подчиняться чу­жой воле. Страх перед генетическим детерминизмом также происходит из-за угрозы потери контроля над собственной волей. Эгоистичные гены уже представляются не частью нашего организма, а чем-то внешним. Хотя в действитель­ности именно из наших генов проистекает свобода воли. Безусловно, это не один ген. (Как я уже говорил, первые абзацы данной главы о гене HFW были моей фантазией.) Наша человеческая природа со всей ее гибкостью и волей определяется многими генами, благодаря чему невозмож­но найти людей с двумя одинаковыми характерами. Все мы уникальны, как и уникален геном каждого человека.