Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает

Когда Хуан и Давид родились, родители были им очень рады. Два прекрасных близнеца, совершенно одинаковых, как говорят в семье, и однояйцевых, как говорят ученые. Однояйцевые близнецы делят между собой одну последовательность ДНК, так как появились от слияния одной яйцеклетки и одного сперматозоида, которые образовали эмбрион, разделившийся на два. Если такое деление клетки совершается в течение первых пяти дней после наступления беременности, образовываются два идентичных плода.

Но что мы имеем в виду под словом «идентичные»? Они действительно таковы?

На самом деле эти близнецы, которые однозначно будут одного пола, являются почти клонами; однако это «почти» важно, потому что в действительности оба этих плода генетически не идентичны, несмотря на то что делят между собой одну ДНК, то есть те же самые гены.

Клетка — минимальная единица организма, способная самостоятельно выполнять свои функции.

Родителей Давида и Хуана, как и многих других родителей близнецов, очень забавляла эта невероятная схожесть. Они всегда одинаково одевали малышей и улыбались, когда уже чуть подросшие дети разыгрывали их, выдавая себя один за другого. Но однажды Давид заболел и вынужден был провести в постели несколько месяцев, из-за чего ему пришлось остаться на второй год, в то время как Хуан продолжал учиться в нормальном темпе.

Как только Давид преодолел болезнь и вернулся к обычной жизни, он завел нежелательные знакомства, из-за которых забыл о своих обязанностях и об учебе. Проваливался на экзаменах, прогуливал занятия… Уже в подростковые годы он не проявлял стремления к учебе, что сказалось на успеваемости. Становилось все более очевидным, что в университет он не поступит и не достигнет того, чего достиг Хуан, который, возвращаясь из университета, с грустью и некоторым чувством вины смотрел на своего брата-бездельника. Пока Хуан получал образование, Давид тратил на алкоголь и табак все те малые деньги, которые ему удавалось заработать на временных работах.

Шли годы, мальчики стали мужчинами. Хуан с дипломом по ветеринарии уехал жить в сельскую местность и работал там по профессии. Жизнь Давида, наоборот, протекала во все менее «здоровых» условиях: так как зарабатывал он мало, единственное, что было ему по средствам, — это комната в нищенской квартире с видом на кольцевую дорогу, переполненную стоящими в пробках машинами, которые загрязняют воздух.

Ген — единица генетической информации. Участок ДНК, который содержит необходимую информацию для формирования белка или функциональной РНК. Определение гена также может включать в себя ДНК, которая не кодирует, а участвует в регуляции экспрессии генов.

Некоторое время спустя после рождения первого сына Хуан узнал, что Давиду диагностировали агрессивный рак легких. Через два года его брат скончался в больнице. Безутешный Хуан, плача от бессилия, держал его руку, пока тот не испустил дух. На могилу «своего второго я» Хуан заказал надпись: «Вместе навсегда».

Итак, оставим в стороне неоспоримый драматизм этой истории. Что нам демонстрирует этот пример с научной точки зрения? Как такое возможно, что два человека с одинаковой ДНК могут вести себя по-разному и переносить разные болезни в течение своей жизни?

Причина проста: ДН К — это еще не все, эпигенетика — вот что придает ей смысл.

Один и тот же костюм с разной отделкой

Для того чтобы ответить на вопросы, которые мы только что задали, необходимо вернуться к началу истории Хуана и Давида: важен момент, когда они стали близнецами, то есть когда в одном эмбрионе зародились два плода.

Вот в чем суть: однояйцевые близнецы, другими словами, рожденные из одного эмбриона, поделившегося надвое, обладают одним и тем же геномом, но могут иметь различный эпигеном. Эта концепция была представлена на суд общественности в первый раз в 2005 году, когда наша команда опубликовала статью «Epigenetic differences arise during the lifetime of monozygotic twins» (cm. Fraga, M. E в библиографии), в которой мы доказали, что однояйцевые близнецы демонстрируют разную эпигенетику на уровне метилирования ДНК (напомним: это процесс, который объясняет, почему некоторые гены активны, а другие остаются «молчащими») и модификаций гистонов (белков, которые помогают ДНК сворачиваться в характерную спираль, составляя хромосомы).

Эта находка изменила то, как мы, исследователи, понимали отношения между геномом, эпигеномом и окружающей средой, и благодаря обширному научному отклику на эту статью, многие средства массовой информации с мировым именем, такие как The New York Times, The Wall Street Journal и телеканалы CBS и ВВС также транслировали эту идею. Вот это да! Мы опубликовали настоящий научный бестселлер!