ЖироГен. Почему мы едим все меньше, тренируемся все больше, а худеем все хуже

Своего рода спор между природой (ДНК) и воспитанием (средой) идет на протяжении всей современной истории. Однако это явно надуманное противостояние: одинаково важны и гены, и окружающая среда, и взаимодействие между ними. Но сообщество токсикологов увлеченно погрузилось в бурные прения. В 2017 году меня позвали на научную конференцию, чтобы обсудить один интересный вопрос: что заставляет нас полнеть – пицца или коробка из-под пиццы? Не секрет, что и то и другое ведет к набору веса, но по очень разным причинам. Будем надеяться, что организаторы были в курсе того, как комично смотрелись эти дебаты… хотя, кто знает[25]… Давно известно, что на частоту случаев различных заболеваний, от ожирения до рака, влияют и природа, и питание. Около 18 % недугов возникают по генетическим причинам (например, серповидноклеточная анемия или гемофилия). Остальные случаи зависят от нескольких факторов (требуется действие нескольких дефектных генов) или просто не могут быть объяснены. Некоторые ученые считают, что мы просто не прикладывали достаточно усилий, чтобы найти гены, провоцирующие заболевания. Однако мы уже секвентировали геномы человека и всех основных групп млекопитающих. Мы провели сотни, если не тысячи, исследований, называемых полногеномным поиском ассоциаций (ППА), в попытках связать последовательности ДНК с частотой заболеваний. Выражаясь проще, существуют эпигенетические факторы, которые еще не были изучены надлежащим образом.

Вы недоумеваете, что же я хочу всем этим сказать? Немного терпения! Прежде чем углубиться в этот вопрос (и понять, что к чему), давайте пробежимся по основам генетики.

Открытие ДНК ознаменовало новую эру

ХХ век – это, без сомнения, век генома благодаря открытию ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) – генетического материала, который лежит в основе всего живого на Земле. Но история генома, которой уже посвящено несколько книг[26], началась гораздо раньше.

В XIX веке жил австрийский монах-августинец и страстный садовник Грегор Иоганн Мендель. Его тщательные эксперименты предсказали существование дискретного характера наследственности – именно благодаря ему у нас появляются особые фамильные черты. За это Мендель был назван отцом генетики. Выращивая горох в огороде аббатства Святого Томаша, он заметил интересные закономерности скрещивания нескольких разновидностей этого растения и доказал, что можно предсказать передачу определенных признаков по наследству. Это происходит благодаря факторам, которые позже будут названы генами. Мендель показал, что некоторые признаки передаются из поколения в поколение, и индивидуальные черты потомства зависят от обоих родителей. Далее он обнаружил, что у генов могут быть вариации, в результате чего появляются доминантные и рецессивные признаки. Работа Менделя не была по достоинству оценена при жизни. Но в начале 1900-х годов генетики (в частности, Томас Хант Морган) вновь обратились к его трудам, и менделевская генетика прославилась на весь мир.

В начале XX века все уже знали о том, что существуют единицы наследственности, называемые генами, но какой тип молекулы (ДНК, РНК или белок) служил генетическим материалом, оставалось загадкой. В 1940-х годах Освальд Эйвери из Института Рокфеллера (современный Университет Рокфеллера) убедительно продемонстрировал, что наследственным материалом является именно ДНК, а не белок.

Ученые выяснили, что природная ДНК содержит фосфат, дезоксирибозу и азотсодержащие основания (пурины и пиримидины), но ее структура и способ воспроизводства еще не были точно известны. Следующий большой прорыв сделал австрийский химик Эрвин Чаргафф – он открыл принцип химического соединения составных частей ДНК. Он доказал, что во всякой ДНК естественного происхождения количество пуриновых оснований (цитозин и гуанин: Ц и Г) и пиримидиновых оснований (аденозин и тимидин: А и Т) примерно равны. То есть А=Т, Г=Ц. Это открытие получило название первого правила Чаргаффа. Почему все происходило именно так, не удавалось объяснить до тех пор, пока Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон из Кембриджского университета совместно с Морисом Уилкинсом из Королевского колледжа Лондона не вывели структуру ДНК[27].

В середине 1950-х годов Уотсон, Крик и Уилкинс получили за это открытие Нобелевскую премию по физиологии (а в 1962 году и по медицине). Но их работа основывалась на трудах многих других ученых, в том числе Розалинды Франклин, тоже из Королевского колледжа, – именно благодаря ее рентгеновским снимкам Уотсон и Крик смогли воскликнуть «Эврика!». Они выяснили, что структура ДНК представляла собой антипараллельную двойную спираль. У нее имелось азотистое основание, скрепленное связями между пятым и третьим атомами углерода соответствующей дезоксирибозы. Пуриновые и пиримидиновые основания вытягиваются из этой спирали, и две ее нити скрепляются вместе водородными связями между противоположными основаниями А и Т или Г и Ц.