Она смеётся, как мать. Могущество и причуды наследственности

Ученые собрали образцы стула 1126 пар близнецов и составили список живущих там организмов. Среди тысяч видов бактерий они определили два десятка тех, по присутствию которых однояйцовые близнецы лучше коррелировали друг с другом, чем разнояйцовые. Иначе говоря, если какой-то из этих видов был у одного близнеца, то он с большой вероятностью был и у второго тоже. Ученые обнаружили, что у некоторых видов наследуемость оказалась лучше, чем у других. Самым наследуемым был Christensenella. Гудрич с коллегами оценила наследуемость этого вида примерно в 40 %. Это примерно такое же значение, как и у умеренно наследуемых черт, скажем тревожности.

Результаты данного исследования показали, что гены, которые мы наследуем от родителей, влияют на то, какие микробы у нас в итоге поселятся. Для дальнейшего изучения этой темы Гудрич с коллегами применила другой подход. Специалисты изучили человеческие геномы, отыскивая людей, имевших одинаковые аллели и одинаковые бактерии. Они обнаружили, что у людей с одним определенным вариантом гена было много микробов, принадлежащих к группе бифидобактерий. Понятно, почему именно этот аллель благоприятен для них. Он управляет геном, отвечающим за синтез белка, расщепляющего молочный сахар – лактозу. У младенцев этого белка – лактазы – производится много, чтобы расщеплять лактозу, содержащуюся в молоке. Многие дети, переходя на питание твердой пищей, перестают синтезировать лактазу. Однако у других есть аллель, позволяющий им продолжать вырабатывать лактазу и переваривать молочный сахар, будучи уже взрослыми.

Бифидобактерии размножаются в среде с лактозой, которая не успела перевариться до попадания в толстый кишечник. У людей, переваривающих лактозу, бифидобактерий обычно меньше. В тех же, у кого синтез лактазы выключается, бифидобактерий живет гораздо больше.

Не вполне понятно, почему Christensenella, для которой в исследовании Гудрич показана наибольшая наследуемость, вообще наследуется. По-видимому, мы еще просто не знаем чего-то, поскольку бактерия была открыта лишь в 2012 г.[921] Ученые выяснили, что Christensenella

расщепляет разные сахара, а другие виды бактерий питаются получающимися побочными продуктами.

Есть предположение, что Christensenella действует как распорядитель, участвуя в регулировании, сколько энергии из пищи достанется нашему организму, а сколько – нашему микробиому. Такое объяснение возникло, когда посмотрели, кто является носителем Christensenella, а кто нет: худощавые люди с большей вероятностью будут носителями, нежели полные. Другое подтверждение этой версии было получено в эксперименте, который Гудрич с коллегами провела на мышах. Исследователи заразили мышат Christensenella

и затем вырастили их на обычном рационе. Бактерия поспособствовала стройности мышей. Мыши без Christensenella набрали 15 % веса, а их запас жира составил 25 % от веса тела. Мыши же, зараженные Christensenella, набрали лишь 10 % веса, а их жировой запас составил 21 %.

Эти открытия означают, что нам надо учитывать микробиом, если мы хотим выяснить, каким образом наследуется такой признак, как вес тела[922]

. Некоторые аллели, связанные с наследуемостью веса, не влияют напрямую на то, как наши клетки запасают жир. Мы наследуем аллель, который выращивает Christensenella в нашем кишечнике. А дальше все делает бактерия.

__________

Есть вид микроорганизмов, который очень тесно соединен с нашими телами, и эта связь гораздо теснее той, что существует между фонареглазом и его обеспечивающим ему свечение микробом. Этот микроорганизм до такой степени стал частью нашей наследственности, всего нашего существования, что многие ученые на протяжении десятилетий отказывались признавать в нем свободноживущий когда-то организм. Я говорю о митохондриях – крошечных мешочках, производящих топливо внутри наших клеток[923].

Митохондрии впервые привлекли внимание биологов в конце XIX в., когда были разработаны новые вещества для окраски внутренних клеточных структур. При рассматривании этих окрашенных структур выяснилось, что клетки животных просто набиты какими-то загадочными гранулами. Немецкий биолог Рихард Альтман написал целую книгу об этих странных объектах и обильно проиллюстрировал ее с любовью выполненными рисунками необычайной точности. Альтман был поражен тем, насколько эти гранулы похожи на бактерий. Причем не только внешне – иногда автору удавалось разглядеть, что они и делятся надвое, как бактерии. Альтман был убежден, что они живые. Он назвал их «элементарными организмами». Ученый считал, что сами клетки возникли, когда эти гранулы собрались в колонии и построили вокруг себя укрытие из протоплазмы.