Могут ли гены олигарха «помнить», что в детстве он хронически недоедал и вечно хлюпал носом из-за отсутствия теплого пальто, живя в коммунальной квартире в экологически неблагополучном пригороде? Еще лет тридцать назад любой генетик ответил бы на этот вопрос отрицательно. Так же он ответит и сейчас, но при этом попросит уточнить, что именно понимается под «помнить», а если генетик попадется совсем продвинутый, то и что конкретно понимается под «генами».
Такие уточнения стали необходимы после открытия дополнительных — эпигенетических — механизмов наследования, не затрагивающих молекулу ДНК — генетическую программу, спрятанную в клеточном ядре.
С точки зрения ядерной ДНК — базового хранилища наследственной информации клетки — разные душераздирающие факты, что ее носитель на протяжении многих лет питался в детстве одной картошкой и страдал от холода, не представляют большого интереса, так как плохая еда, дырявые калоши и квартира без туалета никак не в состоянии поменять последовательность нуклеотидов в самой ДНК-молекуле — главной генетической программе развития и функционирования организма.
Но если сравнить ДНК с партитурой, а жизнь организма — с ее оркестровым исполнением, то звучание опуса будет складываться из того, как именно ноты партитуры (гены) будут прочитываться и исполняться музыкантами — механизмами, отвечающими за их экспрессию.
Сами музыканты не в состоянии изменить текст партитуры, но существуют способы варьировать — притом иногда довольно сильно — звучание нот. Эти способы передачи информации, дополнительные к наследственной генетической программе — ДНК-партитуре, — получили название эпигенетических (то есть дополнительных к собственно генам). И сейчас молекулярные генетики накапливают все больше данных в пользу того, что
эпигенетические, то есть регулирующие активность генов механизмы могут быть весьма отзывчивыми к воздействию внешних факторов, а эффект от таких воздействий может прослеживаться не только на протяжении жизни одного организма, но и у его потомков.
Метилирование ДНК — основной из уже открытых эпигенетических сценариев — регулирует экспрессию наследственной «партитуры» через присоединение к определенным участкам ДНК метильного радикала CH3, нарушающего процесс транскрипции, то есть как бы блокирующего ген универсальным метильным «колпачком».
Метилирование управляет процессом возникновения новых органов, включая и выключая те или иные участки ДНК в ходе роста эмбриона. Дальнейшее функционирование тканей, как и организма в целом, также зависит от разных схем метилирования ДНК-содержащего хроматина в ядрах уже дифференцированных клеток, а нарушение этих схем может сопровождаться серьезными системными дисфункциями — активизацией «спящих» генов (раком), хроническими нарушениями обмена (диабет) и т. д.
Оказалось, что функция метилирования очень пластична и заставляет быть непохожими друг на друга даже однояйцовых близнецов, чьи генетические «партитуры» совершенно идентичны.
По-видимому, схема метилирования, регулирующая экспрессию генов, влияет на процесс адаптации наследственной программы к изменениям окружающей среды, однако ни принцип работы этого механизма, ни его роль в эволюции до сих непонятны.
Тем более интригующими представляются наблюдения группы канадских и британских генетиков, сообщивших в коллективной статье, опубликованной в International Journal of Epidemiology, что картина метилирования сильно различается у людей не только из разных социальных классов, но особенно сильно среди выросших в разных экономических и бытовых условиях. Другими словами, диаметрально различные условия, в которых растут дети из обеспеченных и бедных семей, на всю жизнь отпечатываются — «запоминаются» — в их организмах на генетическом уровне.
Обнаружить этот факт позволило сравнение ДНК-профилей 40 людей, с 1958 года, то есть с момента своего рождения, участвующих в долгосрочной программе медицинского и научного мониторинга, охватывающей в общей сложности 10 тысяч британцев. Для исследования ДНК были специально отобраны 45-летние представители диаметрально противоположных по уровню и качеству жизни социальных групп, а также те, чье детство прошло в чрезвычайно стесненных, граничащих с нищетой условиях, и те, кто воспитывался «в лучших домах Англии».
Уровни метилирования замерялись в 20 тысячах контрольных участках ДНК. К удивлению генетиков, различия в уровнях оказались очень большими в довольно внушительной группе из 6 тысяч генов, при этом внутри нее
выделялась группа определенным образом метилированных ДНК, принадлежащих людям из высших социальных слоев.
Больше всего различий в метилированных ДНК (1252) накопилось между теми, у кого было разное детство — «очень трудное» и «очень благополучное». А вот при сравнении метилированных ДНК людей с разным уровнем жизни (например, CEO компаний и чернорабочих), но выросших в примерно одинаковых условиях, отличий оказалось в два с лишним раза меньше — 545.
Таким образом, полагают авторы статьи, генетические профили людей, родившихся одни «принцами», а другие «нищими», демонстрируют большее число отличий в механизме генетической регуляции, чем гены людей, ставших таковыми к 45 годам. Иначе говоря, всю жизнь мы в буквальном смысле носим в себе генетический отпечаток детства, влияющий на состояние нашего здоровья и наш характер, учитывая, как тесно может быть связана психическая активность с гормональной, ферментной и прочими регулирующими подсистемами.
Авторы отмечают, что целью их исследования было выяснить сам факт взаимосвязи социоэкономического фактора и генетической картины в пределах жизни одного поколения людей. Какими конкретно заболеваниями и отклонениями чреваты генетические отпечатки, доставшиеся от непростого детства «олигархам» и «беднякам», только предстоит выяснить (не исключено также, что в случае «трудного» детства эпигенетические регуляторы играют как раз защитную функцию, поэтому и число различий больше). Также предстоит выяснить, мигрируют ли в поколениях эпигенетические новации, не затрагивающие структуру ДНК.