Читая между строк ДНК

Тот факт, что люди так рознятся из-за минимальных отличий некоторых генов, а сестры и братья похожи, поскольку унаследовали от родителей много совпадающих генов, уже стал общеизвестным. Но это только половина правды. Если бы решающую роль играл один лишь генетический текст, мы гораздо больше походили бы друг на друга. Даже шимпанзе мало чем отличались бы от нас.

Еще один феномен нельзя объяснить только генетическим кодом. Почему наш организм способен строить разные типы клеток, хотя в них заключен один и тот же геном? Почему существуют нервные клетки, клетки волоса, печени и многие другие? Неужели клеточные ядра моей мышечной ткани содержат точно такой же наследственный материал, как слизистая оболочка кишечника или, например, щитовидная железа?

Вот тут в игру вступает эпигенетика. Она изучает структуры, которые наделяют индивидуальностью каждую клетку и в совокупности образуют ее эпигеном. Последний отвечает за хранение в клетке не только «монтажных схем» всех возможных белков, но и указания, какие из них должны быть реализованы. Эти указания клетки при делении могут передавать вместе с генетическим текстом своим дочерним клеткам.

Можно сказать, эпигеном определяет назначение клетки. Он сообщает геному, как тот должен использовать свой потенциал. Он решает, какой именно ген и в какой момент активируется, а какой — нет. Он даже программирует скорость старения клетки, ее восприимчивость к внешним раздражителям, склонность к заболеваниям и длительность функционирования.

Инструменты эпигенома — так называемые эпигенетические переключатели. Они целенаправленно присоединяются к определенным участкам генома и определяют, какие именно гены клетка в принципе может использовать, а какие — нет. Таким образом эпигеном создает грамматику, структурирующую текст жизни. Это программное обеспечение, софт, помогающий клеткам правильно использовать свое «железо», то есть генетический код. Ибо если каждая клетка стала бы одновременно считывать все свои гены и синтезировать все белки, «монтажные схемы» которых она хранит, — воцарился бы хаос.

Согласно биологическому определению эпигенетика занимается всей молекулярно-биологической информацией, которую клетки хранят и передают своим дочерним клеткам, но которая не содержится в наследственном материале.

«То есть как? — удивитесь вы теперь. — В школе нам это объясняли совсем по-другому. Клетки передают по наследству только свой геном. И больше ничего». А вот и нет! Несколько лет назад биологи убедились в том, что наши школьные знания надо скорректировать. Клетки при делении наследуют также эпигенетическую программу.

Собственно говоря, существование эпигеномов можно было предположить давно. И многие ученые догадывались о них уже в начале прошлого века. Так что генетики пользуются понятием «эпигенетика» почти 70 лет. Но лишь теперь, когда ученые полностью расшифровали генетический код человека, потратив на это пять десятилетий и огромное количество труда, наука вновь обращается к старым идеям. Например, в центре внимания оказывается следующий вопрос: почему в сердце растут только его собственные клетки, тогда как из одной стволовой клетки может развиться много разных типов этих элементарных единиц организма?

Однако покинуть тесную башню из слоновой кости и отвлечься от фундаментальных исследований эпигенетике помогло открытие другого феномена — оказалось, что эпигенетические переключатели обладают способностью меняться. Они реагируют на внешние воздействия. Поэтому многие факторы способны перепрограммировать наши гены — воспитание, любовь, питание, стресс, гормоны, голод, время, проведенное в материнской утробе, отравления, психотерапия, никотин, чрезмерные нагрузки, психические травмы, климат, разнообразные страдания, спорт и многое другое.

Подобные факторы могут значительно изменить биохимию клетки, оставляя в неприкосновенности генетический код. В этом открытии заключены колоссальные возможности, которые Моше Шиф, израильский эпигенетик из Монреальского университета (Канада), формулирует следующим образом: «Раз окружающая среда влияет на изменение наших эпигеномов, разрыв между биологическими и социальными процессами практически ликвидируется. И это в корне меняет наш взгляд на жизнь». Ибо эпигенетика объясняет, каким образом внешний мир может надолго изменять наши тело и психику.

И видимо, чем мы моложе, тем сильнее наши клетки реагируют на внешние воздействия. Мыши Рэнди Джертла еще находятся в утробе матери, когда питание на всю жизнь отключает у них несколько генов, определяя цвет шерсти и склонность к болезням.