Социальная среда запускает метаморфозы у множества разных видов, но есть ли доказательства того, что социальная среда аналогичным образом регулирует экспрессию генов и у человека? Разобраться в этом вопросе помогает обычная простуда. Социальная среда не только повышает нашу восприимчивость к простуде, но и влияет на то, как мы с ней боремся. Простуда чаще встречается в зимние месяцы не потому, что на улице холодно (как обычно считается), а благодаря передаче вируса от человека к человеку. Одной из причин широкого распространения вируса в зимнее время может служить тот факт, что зимой, когда на улице рано темнеет, мы чаще собираемся тесными группами, и вирус получает возможность переходить от человека к человеку. Вирусы — это маленькие кусочки ДНК, включающие 10–100 генов; они проникают в клетки и перехватывают управление производством белков, заставляя клетку выпускать копии вируса в больших количествах. По мере размножения вируса нормальное функционирование клеток, а затем и всего организма оказывается под угрозой. Однако способность вируса экспрессировать и копировать собственную ДНК регулируется реакцией нашего организма на социальный стресс.
Давно известно, что социальный стресс и изоляция действует на вирусные инфекции; именно поэтому при простуде наряду с куриным бульоном так полезны внимание и забота близких. Все это звучит как банальные доводы здравого смысла, но на самом деле эта народная мудрость отражает растущее понимание роли социальных факторов в развитии болезни. Анализ ДНК лейкоцитов, или белых кровяных телец, одиноких взрослых показал другой уровень экспрессии генов, чем в клетках неодиноких людей. Так, гены одиночек, ответственные за производство антител к инфекциям, были подавлены, а иммунный ответ, соответственно, снижен и менее эффективен. Возможно, именно этим объясняется тот факт, что одинокие люди чаще болеют. Замечательно при этом, что разница в экспрессии генов обнаруживается только у тех, кто сам ощущает себя одиноким, и не имеет отношения к реальному количеству социальных контактов. Даже самый популярный человек может чувствовать себя абсолютно одиноким в толпе, и в данном случае его ощущения важнее, чем размер круга социальных контактов.
Если социальные факторы способны регулировать экспрессию вирусных генов, то наш собственный набор из примерно 20 тыс. генов, скорее всего, тоже регулируется социальными факторами в биологически значимых масштабах. А значит, способность человека справиться с болезнью определяется не только биологическими, но и психологическими факторами.
Безумная идея Ламарка
Каковы же свидетельства эпигенетических процессов в организме человека? В конце концов, человек не может спонтанно поменять пол, когда группа остается без доминантной самки, однако критические события могут вызвать изменения в работе генов, а иногда возникшие в результате этого изменения в поведении даже передаются детям. Это поразительная, но не новая мысль. В начале XIX в. скромный французский дворянин Жан-Батист Ламарк предположил, что приобретенные в течение жизни свойства могут передаваться следующему поколению.
В поддержку этой идеи он указал на то, что сыновья кузнецов могут похвастать более крупными мышцами рук, чем сыновья ткачей, даже прежде, чем начинают принимать участие в семейном деле; Ламарк интерпретировал это как наследуемое свойство. В другом примере он предположил, что шея жирафа стала такой длинной потому, что эти животные постоянно тянутся к высоким ветвям за листьями; здесь речь идет о физическом свойстве, которое передается детенышам.
Сравните представления Ламарка с естественным отбором по Дарвину. В теории Дарвина существует два механизма изменений. Первый — это спонтанные мутации, порождающие вариативность среди членов группы. Сегодня мы понимаем, что варианты возникают благодаря генетическим процессам. Второй — действие среды, направленное на отбор тех вариантов, которые наделяют особь конкурентным преимуществом, позволяют ей оставить потомство и передать свой вариант по наследству. Постепенно, со сменой поколений, этот вариант в популяции обретает стабильность. В случае жирафов те, кто родился с мутацией, обеспечивающей шею подлиннее, более успешны в деле продолжения рода. При этом отпрыскам передается не личный опыт дотягивания до верхних листьев, а гены, увеличивающие длину шеи.
Первоначально Дарвин предположил, что длинная шея дает преимущество в смысле возможности съесть больше листьев, но оказывается, существует множество конкурирующих гипотез. Известно, однако, что механизм наследования построен не по Ламарку. Скорее длинная шея возникла как генетическая мутация, которая передавалась по наследству, тогда как жирафы с короткой шеей по какой-то причине не получали равной возможности продолжения рода. В определенный момент теория Ламарка в научных кругах была объявлена безумной, но сегодня эпигенетика проливает новый свет на его идеи. Может быть, жизненный опыт все же может повлиять на биологию следующего поколения.
В доказательствах Ламарка так много противоречий и проблем, что проще всего было бы отправить его теорию на свалку неудачных идей. Более того, теория Дарвина, утверждающая эволюцию путем естественного отбора, попросту лучше объясняет и предсказывает экспериментальные данные. И все же некоторые аспекты безумной теории Ламарка воскресли с появлением эпигенетики. Иногда события, произошедшие при жизни одного поколения, действительно могут повлиять на следующее. Эпигенетика объясняет, как сигналы внешней среды меняют активность (экспрессию) генов, не меняя при этом самой структуры ДНК. Со временем процесс естественного отбора сглаживает любое эпигенетическое влияние среды. Скорее такие эффекты связаны с переключателями, на которые «нажимают» эпигенетические процессы. Так что Ламарк, возможно, одержал победу в небольшом сражении, но Дарвин выиграл войну, объяснив, как мы передаем характеристики из поколения в поколение. Эпигенетика может даже дать ответ, почему люди, пережившие в раннем детстве травму, вырастая, сохраняют в себе эмоциональное наследие этой травмы, иногда на всю жизнь. Опять же, исследование процесса выращивания детенышей у многих поколений лабораторных крыс показало, как ранние переживания формируют связь между матерью и дочерьми.
Лизнуть крысу
Что может быть отвратительнее, чем лизнуть крысу? Для многих людей крысы — мерзкие вредители, прочно ассоциирующиеся с бедностью, болезнью и смертью. В общем-то, это несправедливо, ведь самка крысы — умное и общительное животное с сильным материнским инстинктом. Воспитывая в гнезде крысят, крыса не забывает вылизывать и ласкать их, как подобает внимательной и любящей матери. Некоторые крысы-мамы особенно сознательны и уделяют вылизыванию много времени, тогда как другие занимаются этим меньше. Согласитесь, что такую разницу в отношении к воспитанию можно найти и у любых других матерей.
Замечательно, что если забрать маленьких самочек у матери, которая не увлекается вылизыванием, и вырастить их в помете другой, более заботливой крысы, то они тоже усвоят такое отношение и в будущем станут внимательными матерями. Если сделать наоборот и вырастить самочек из помета заботливой матери в помете равнодушной, они усвоят качество приемной матери. Но, может быть, этот пример с крысами — всего лишь образец того, как крысята перенимают искусство воспитания потомства? Нет, дело не только в этом. Судя по всему, груминг и вылизывание регулируют реакцию маленьких крысят на стресс. Матери, которые не ленятся подолгу вылизывать своих малышей, растят отпрысков, которые намного лучше справляются со стрессом, чем дети не слишком усердствующих мам. Кроме того, из них вырастают намного более жизнеспособные взрослые крысы, а самочки к тому же передают эту поведенческую черту следующему поколению. Они лучше приспособлены к продолжению рода.
Этот эффект можно воспроизвести, если крысят будут выращивать люди и если в первые дни жизни они будут получать разную степень заботы. Таким образом можно будет изменить реакцию ГГН-системы малышей и, соответственно, их сопротивляемость стрессу. Груминг и вылизывание высвобождает «нейротрансмиттер благополучия» серотонин, который регулирует деятельность гена, управляющего глюкокортикоидными рецепторами (ГР) гиппокампа. Если у недополучающих заботы крысят этот ген попросту выключается, то у крысят заботливых матерей он почти никогда не метилируется. При более высоких уровнях ГР в гиппокампе крыса способна более эффективно регулировать ГГН-систему. Процесс метилирования ДНК, как правило, идет равномерно, но, если в критический период поменять местами крысят заботливых и ленивых матерей, можно обратить процесс метилирования этого гена в гиппокампе вспять. Короче говоря, груминг в самом раннем возрасте может включать и выключать гены.
