Том Джексон: Взламывая биологию

В каждой человеческой клетке содержится от двух до трех метров ДНК. Это длинное и хрупкое химическое соединение нужно хранить очень бережно, и для этого природой придуманы гистоновые белки, благодаря которым ДНК сворачивается в компактные блоки. Строение гистонов и других поддерживающих химических веществ формирует эпигеном, который наследуется вместе с геномом.

Зимой 1944–1945 гг. немецкая армия прекратила поставки продовольствия в Нидерланды, и начался голод. Голодная зима затронула 4 млн человек, и в послевоенные годы многих голодающих, а также их потомство обследовали, выявив долгосрочное воздействие на состояние здоровья. В результате появились одни из первых доказательств эпигенетического наследования.

Другими словами, генетика постулирует, что вы наследуете лишь генетические признаки ваших родителей, а не признаки, которые они приобрели за свою жизнь – например, развитые мышцы от поднятия тяжестей или мозоли на ногах из-за тесной обуви.

Между тем новая область, названная эпигенетикой, предполагает, что в процесс наследования включается еще один элемент. Аксиома, приведенная выше, продолжает действовать, но приобретенные признаки могут оказывать влияние на то, как тело развивается и распоряжается генами, – и могут передаваться от родителей (по крайней мере от матери). Центральное место в теории занимает понятие «эпигеном». Термин обозначает огромное множество химических веществ, например белков-гистонов, окружающих ДНК и управляющих ею. Жизненный опыт – плохое питание, физические упражнения, перенесенные заболевания, – влияет на эпигеном значительным образом. В результате этого воздействия некоторые гены не используются клеткой, тогда как другие активируются – те, что в противном случае были бы «выключены». Геном передается от родителя потомству без изменений, а эпигеном, сопровождающий его, может категорически не совпадать с тем, который унаследовал сам родитель.

Самое наглядное доказательство правоты эпигенетики получено в результате масштабных исследований семей на протяжении нескольких поколений. Одно из наиболее крупных предприняли после Второй мировой войны: ученые изучали следствия голодной зимы 1944 г. в Нидерландах. Обследование начали с детей, родившихся во время или сразу после голода. Также учли опыт их родителей, а затем детей тех детей, а вскоре и их внуков. Дети, родившиеся в тот период, выросли в основном невысокими и худыми (но совершенно здоровыми). Появившиеся сразу после голода – то есть большую часть голодного времени они находились в утробе – имели лишний вес и были склонны к психическим заболеваниям. Что удивительно, дети, родившиеся у этих двух групп, несли те же признаки, что и их матери. Судя по всему, недостаток питания отразился на матери, на развивающемся ребенке и на клетках девочек-младенцев, которые затем стали яйцеклетками и передались следующим поколениям. Голод повлиял на все три поколения – на мать, ребенка и внуков. Через несколько лет будут доступны данные о четвертом поколении. Как долго еще голод будет влиять на эпигеном?

Гистоновые белки, поддерживающие и организующие длинные нити ДНК в клетке, когда-то считались исключительно опорными конструкциями. Но эпигенетика предполагает, что они играют роль в наследовании, по крайней мере в краткосрочной перспективе.

В научной фантастике киборги – полулюди-полумашины – были популярны с XIX в. Сегодня киборги стали реальностью, и механизмы заменяют части тела или дополняют их.

Искусственные конечности, слуховые аппараты и контактные линзы, восполняющие дефекты нашего тела, много лет используются в медицине. Микроэлектроника значительно расширила ее возможности. В 2001 г. в результате несчастного случая электрику Джесси Салливану ампутировали обе руки, и врачи реабилитационного центра в Чикаго превратили его в киборга: у него появилась роботизированная рука, которая управляется силой мысли. Нервы плеча Джесси, ранее контролировавшие мышцы руки, пересадили на мыщцы груди. Нерв получает импульс, посылаемый мозгом, заставляет мышцы сокращаться, и это считывают электроды. Они передают сигналы на компьютер в руке, и механизм двигает локтем и кистью. Киборги могут располагать также искусственными почками и желудком, сетчаткой и слуховой улиткой, компенсирующими зрение и слух, системами суставов и даже кожей.