Мифы о генетике

Современные мифы несколько отличаются от пришедших к нам из древних цивилизаций. Связано это во многом с уменьшением роли веры в сверхъестественное, но при этом верить по-прежнему во что-то нужно. И поскольку сегодня довольно затруднительно следить за всеми научными открытиями во множестве отраслей знания, все мы оказываемся один на один со своей некомпетентностью в какой-то сфере и авторами кричащими заголовками, которые этим охотно пользуются. Нет ничего страшного в том, чтобы ошибаться и верить во что-то по незнанию. Но чтобы лишний раз не сесть в лужу, потратив уйму времени и средств на что-то пустое, лучше при возможности проверить на состоятельность особо яркие утверждения крикливых «экспертов». Касается это и стремительно развивающихся генетических теорий и технологий, все тонкости которых обывателю понять сложно, но что-то, что давно стало общим местом, знать стоит.

 

Генетический детерминизм

Все ли в нашем существовании обуславливается исключительно тем набором генов, которые мы унаследовали от родителей? Или же нас формирует та среда, в которой мы живем? Скорее всего истина лежит где-то посередине. Оба фактора — и генетика, и среда — вносят свой вклад в формирование организма и личности. И все-таки какой же простор для влияния среды оставляют нам наши гены?

У осинки не родятся апельсинки. Инерция наследственности и изменчивость дополняют друг друга, позволяя отбирать необходимые для адаптации к меняющимся условиям среды мутации, но при этом каждый новорожденный будет нести в себе оттиск длинной вереницы своих предков, уходящей во тьму веков. Лотерея наследственности заключается в формировании для каждой половой клетки в организме обоих родителей случайного набора из комбинации генов их родителей. Таким образом, для детей одной пары, за исключением случая монозиготных близнецов, невозможно получить один и тот же набор генов. Это обуславливает изменчивость и устойчивость популяции перед всевозможными вызовами. Этим же объясняется такой затейливый способ размножения, свойственный млекопитающим, хотя можно было бы попросту делиться.

 

Норма реакции

Влияние средовых факторов во многом определяет развитие потенциала, заложенного генетикой. Возьмем для примера рост взрослого человека. Пусть его биологические родители будут могучими членами олимпийских сборных по баскетболу. Гарантирует ли такая наследственность, что их ребенок вырастет выше двух метров? Необязательно, ведь очень многое будет определяться не только генетическим материалом, но и процессом протекания беременности, а затем условиями, в которых ребенок будет расти. 

Тот диапазон (в данном случае по росту), в котором заложенные генетически задатки могут раскрыться под влиянием среды, называется нормой реакции. Уже само существование такого термина намекает, что раскрытие фенотипических признаков, изначально обусловленных генами, во многом определяется именно средовыми факторами.

 

Расшифровка генома — все точки над i

Геном человека впервые был расшифрован в 2003 году. Сегодня расшифровать свой геном за несколько сотен долларов может любой желающий, что дает, в свою очередь, возможность составления обширной картотеки по многим тысячам людей. Безусловно, в будущем накопление таких данных приведет к тому, что отдельные участки генома будут сопоставлены с теми или иными фенотипическими признаками, предрасположенностью к болезням и даже паттернами поведения. Но на сегодня обосновано не очень много таких сопоставлений. И информация, которую можно получить в лаборатории, расшифровавшей геном, будет связана преимущественно с корреляциями между геномами разных людей и какими-то их общими свойствами, но не фундаментальными механизмами, за которые достоверно отвечают отдельные гены. 

 

Природа поведения

Часто в застольной беседе можно услышать жалобы собеседника на собственную несносную природу, которая нестерпимо отравляет существование ему и окружающим. Впрочем, поделать с этим ничего нельзя, поскольку в этом виноваты древние инстинкты вперемешку с генетической предрасположенностью. Но может ли, к примеру, тяга человека к полигамии объясняться инстинктами или генетикой? Скорее нет, чем да. Известен только один механизм, свойственный всем представителям нашего вида вне зависимости от места обитания и культурных особенностей, — при встрече с приятным нам человеком мы все невольно вскидываем брови. На сегодня это единственный инстинкт (в сугубо научном понимании этого термина), обнаруженный у вида Homo Sapiens.

Единственный открытый ген поведения отвечает за циркадные ритмы, связанные с обращением Земли вокруг своей оси. Любой живой организм на нашей планете на генетическом уровне рассчитывает, что в сутках именно 24 часа. Этот ген поведения обуславливает стремление дневных животных спать ночью, а ночных — днем. При этом, как показывают научные изыскания, у людей существует полиморфизм этого гена, то есть наличие среди нас «жаворонков» и «сов» определяется именно генетически. Во многих других вопросах, судя по имеющимся научным данным, пенять стоит не на непостижимую природу, а на свой самостоятельный выбор, за который иной раз приходится краснеть.

 

Ген безволия

Известный «зефирный эксперимент», проведенный 60 лет назад под руководством психолога Уолтера Мишеля над детьми сотрудников Стэнфордского университета, показал, что только треть детей способна выдержать 20 минут, сидя в одиночестве перед тарелкой с зефиром, ради эфемерной возможности получить вдвое больше зефира по возвращении экспериментатора в комнату. Помимо возможности проведения бессердечных экспериментов над детьми в те далекие времена, этот результат говорит и о том, что люди действительно обладают разной силой воли. Это подтверждалось в последующих экспериментах на больших выборках людей. Но что такое сила воли с точки зрения науки?

Соблазн наступления приятного события вызывает в нас гормональный всплеск и бурю эмоций. За это ответственна древняя область головного мозга — лимбическая кора, формирование которой происходило еще тогда, когда времени на продолжительные размышления особо не было. Тех, кто имел склонность к неторопливым умственным упражнениям, съедали более быстрые собратья по доисторическому зоопарку. Благодаря такому наследству наши эмоции работают значительно быстрее разума, что позволяет сбежать от чего-то страшного и потенциально опасного быстрее, чем мы успеваем осознать, что же именно обратило нас в бегство.

Предвестником наступления чего-то приятного выступает гормон дофамин. Именно он вырабатывается, когда вкусная конфета, призывно поблескивая фантиком, еще не оказалась во рту, а кандидатская диссертация еще не защищена, но уже написана. За наше самообладание во многом отвечают именно рецепторы к дофамину, находящиеся преимущественно в головном мозге. Повышенная импульсивность и склонность поддаваться соблазнам связана с нарушениями в работе этих рецепторов, которая определяется у человека пятью генами. Таким образом, поломки в этих генах приводят к непосредственным изменениям в работе и даже самой структуре головного мозга, что ведет к широкому спектру внешних проявлений от чрезмерного поедания сладостей до увлечения бейсджампингом.

 

Только ГМО-free продукты!

Или нет? Кажется, селекцией человек занимается со времен неолита. Отбор тех культур растений и выведение тех пород животных, которые дают наибольший урожай и больше мяса, оказываются вкуснее и менее восприимчивы к погодным невзгодам, — это и есть селекция. Примерно этим и занимались люди в сельском хозяйстве, внедряя попутно лишь новые формы плуга и механизацию, пока не настало время ГМО — генетически модифицированных организмов, страшного сна обеспокоенного своим здоровьем едока. Но несет ли обещанную опасность ГМО на самом деле? И так ли уж безобидна классическая селекция в тех формах, которые она приняла в XX веке?

К созданию генетически модифицированных организмов люди пришли 50 лет назад, когда стало понятно, что можно переносить произвольно выбранные гены из одного организма в другой. Первая сельскохозяйственная ГМО-культура была использована в 1992 году, а сегодня выращивают только 30 видов генетически модифицированных растений. Такое медленное внедрение ГМО в сельском хозяйстве связано прежде всего с тормозящим этот процесс регулированием со стороны многих государств, вызванным страхом людей перед чем-то непонятным и содержащим гены. Так, согласно опросу Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ, в 2011 году 47% россиян согласились с тем, что «Обычные растения — картофель, помидоры и т. п. — не содержат генов, а генетически модифицированные растения — содержат». 

При этом для применения в сельском хозяйстве нового типа генномодифицированных растений необходимо пройти девять кругов ада, чтобы все мыслимые тесты показали полную безопасность этих культур для человека. И генная модификация — первая технология селекции, взвалившая на себя такой груз ответственности. При этом классическая селекция — при которой в каждом поколении отбирается группа организмов, наиболее хорошо отвечающая нашим чаяниям, и так раз за разом — требует колоссального времени, поскольку весь расчет основан на случайных ошибках при копировании ДНК, которые и дают нужный результат. 

На самом же деле все мы каждый день вкушаем блюда из потомков тех культур, которые были получены при воздействии радиационным излучением или ядовитыми веществами на семена. Такой метод позволял быстро получить спектр мутаций, среди которых могла найтись и желаемая. Однако на предмет побочных мутаций особых проверок проводить не требуется, поскольку селекции общественность не боится. А между тем она вполне может приводить к повышению содержания токсичных веществ в растениях, что обнаруживается уже постфактум. Так что по сравнению с индуцированным мутагенезом генетическая модификация — несравнимо более точная и безопасная технология улучшения сельхозкультур. К тому же встраивание генов, способствующих снижению чувствительности к паразитам или засухе, позволяет уменьшить применение всевозможных удобрений и пестицидов, которые откровенно плохо влияют на состояние окружающей среды.

Заметный недостаток стандартной генной модификации — возможность встраивания гена в неправильный участок ДНК, что может повлечь за собой какие-то побочные эффекты, которые от взгляда исследователя не ускользнут, но отдалят желанный результат. Однако система CRISPR/Cas9 позволяет вставлять гены в заданное место прямо в живой клетке, что вовсе избавляет от самой вероятности непредусмотренных последствий. Сегодня все больше стран разрешают выращивание на своих полях ГМО-культур, увеличивая таким образом урожайность и снижая затраты. Где-то инициативу берут на себя законодатели, а где-то — сами фермеры, ставя власти перед фактом, что новые культуры уже используются, и требуя их легализации. 

 

Эгоистичный ген

Эволюционный биолог Ричард Докинз писал: «Мы — единственные существа на планете, способные восстать против тирании эгоистичных репликаторов». Как ни странно, его рассуждения могут иметь прямое отношение к давней мечте человечества о вечной молодости. Позволит ли генная инженерия в скором или отдаленном будущем достичь этой заветной цели? Судя по всему, достоверно судить об этом на сегодняшнем уровне развития технологий не приходится.

Однако есть две точки зрения на этот счет. С одной стороны, существует схема вхождения организма в пубертатный период, определяемая его генетическим кодом. И возможно, имеет место аналогичный процесс, связанный со старением, который позволяет решить проблему отцов и детей на генетическом уровне за счет активации в определенный момент какого-то участка генома человека, ответственного за начало распада. Ведь природе растягивать время активности одного поколения нет никакого смысла, это не ведет ни к каким мутациям, которые могли бы оказаться полезными. И если ген или несколько генов, отвечающих за переход к увяданию, будут обнаружены, их безусловно можно будет отредактировать, обеспечив тем самым отсрочку или полную отмену перспективы старости. Это бы сулило ту самую вечную молодость. Однако такое оптимистичное воззрение разделяют далеко не все ученые.

В научном сообществе существует довольно сильно укрепившийся за последние десятилетия геноцентричный взгляд на эволюцию. Эта идея предполагает, что в основе биологической эволюции лежит эволюция генов, в результате которой те варианты генов, которые успешнее копируются, в ходе естественного отбора распространяются наиболее широко. При таком рассмотрении в эволюционном процессе участвуют только молодые организмы, имеющие возможность передать свои гены потомству. Значит, старые особи для эволюции никакой роли не играют, поскольку важна оказывается не популяция какого-то вида и ее приспособленность и выживаемость, а только лишь гены. Тогда, скорее всего, обнаружить какие-то конкретные гены, виновные в старении организма, будет невозможно, поскольку таковыми окажутся очень многие гены. Но какой подход к этому вопросу окажется верным, покажет лишь время.