Дарвин и Фрейд заходят в бар. Там на двух барных стульчиках сидят двое мышей-алкоголиков — мама и сын — и хлещут джин из двух наперстков.
Мама-мышь подымает глаза и говорит:
— Эй, гении, расскажите мне, как мой сын дошел до такого жалкого состояния?
— Плохая наследственность, — отвечает Дарвин.
— Плохая материнская забота, — говорит Фрейд.
Из журнала Discover
Про генетику в наше время знает практически каждый. Наука, всколыхнувшая тысячи умов, пробудившая десятки тысяч идей, до сих пор остается весьма многообещающим направлением. Однако, чуть меньше века назад у генетики появилась “младшая сестра” - эпигенетика. На первый взгляд звучит как что-то на шарлатанском, правда? Но на самом деле это довольно уважаемый раздел науки.
Как она работает? Исходя из названия, это что-то “над” генетикой, над генами. И для начала разберемся, из чего составлен наш генотип (хромосомы-шмамосомы, все дела). Это не просто цепочка из последовательностей, которая рандомно болтается в ядре клетки. Общая длина всей ДНК одной клетки - около двух метров. Представили размеры? Чтобы уместить все это сокровище в одной крохотной клетке, ДНК как бы “намотана” на особые белки - гистоны и представляет собой как бы нитку бус.
Чем плотнее свернуты “бусы”, тем сложнее экспрессировать (т.е. заставлять работать) ген. И вот тут-то вступает в игру эпигенетика.
Эпигенетические механизмы воздействуют либо на непосредственно ДНК (присоединяя к определенным основаниям метильную группу (ох уж эта химия), либо на гистоны (тут вариантов больше - и метилирование, и ацетилирование, и убиквинтирование и вообще присоединение всего что попадется под руку), ну и, напоследок - особые виды РНК. Метилирование ДНК наиболее изученный процесс - когда присоединяются метильные группы, белкам, переписывающим ген не присоединиться к ДНК и он “замолкает”. С гистонами сложнее, но в итоге все сводится к одному - усиливается ли положительный их заряд или он становится отрицательным. В первом случае наши бусы сворачиваются сильнее, а во втором - расслабляются, уменьшая и увеличивая, соответственно скорость работы генов.
Другими словами, если представить, что наши гены - это огромная поваренная книга, то эпигенетика - это шеф-повар, который расставляет закладки над рецептами (это мы покушаем сегодня, это завтра, а вот этот рецепт батиного супа оставим до темных времен).
С механизмом разобрались (я надеюсь), но что вызывает эти изменения? От чего вдруг какие-то гены работают в одной клетке, другие в другой, а еще у разных людей разная активность одних и тех же генов?
Что касается разделения клеток на ткани - это тема для отдельной статьи. И это на самом деле увлекательно - ведь, если задуматься, все мы продукт соединения всего лишь двух клеток (то есть в каждой клетке нашего тела абсолютно одинаковый набор генов), а, между тем, вариантов клеток и тканей у нас десятки. Да и откуда тело знает, что уши у нас должны расти на голове, допустим, а не на пятках? Всем этим занимаются эпигенетические механизмы под руководством специальных гомеозисных генов. Именно от их взаимодействия зависит строение тела любого животного (даже насекомых) и человека.
Следующее, что влияет на наш геном (не меняя его при этом), это окружающая среда. В частности, условия, в которых происходило вынашивание и раннее детство. И, более того, все эпигенетические “настройки” сохраняются не только у самого индивидуума, но и у его потомков в нескольких поколениях. Например, ученые провели эксперимент над генетически модифицированными мышами с геном агути, который провоцирует ожирение и желтый цвет шерсти у животного. Они добавляли в корм беременным мышам фолиевую кислоту, витамин В12, холин и метионин. В результате у них рождалось здоровое потомство, которое впоследствии так же давало здоровых мышат даже без специальной подкормки. Дело в том, что все те добавочные вещества помогают метилировать что бы то ни было и патологический ген просто “выключился”.
Еще одно любопытное исследование связано с заботой о потомстве. Брали самых обычных лабораторных мышей, которые совсем недавно познали счастье материнства, и наблюдали за тем, как они ухаживают за отпрысками и дальше за судьбой этого потомства. Выяснилось, что те, о ком заботились матери, в будущем переживали стрессовые факторы гораздо лучше тех, кого материнская любовь обошла стороной (причем, неважно, родная ли это мать или приемная).
Однако, не мышами едиными! На людей так же влияет множество внутренних и внешних факторов. Так, в начале 2000-х голландские ученые обследовали своих пожилых соотечественников, которые родились сразу же после Второй мировой. Беременность их матерей как раз совпала с очень сильным голодом в стране. Выяснилось, что эти люди более других подвержены ожирению, проблемам с сердцем и диабету. Почему так произошло? Все просто - эмбрион получал от материнского организма скудное питание и на закуску много гормонов, связанных с голоданием. И их организм такой “Ага, в голодное время живем. Надо бы подготовиться”. И переключает с помощью метилирования гены таким образом, чтобы в метаболизме преобладало “запасание жирка”. И все бы ничего, если бы человек реально родился в голодные года - этот механизм помог бы ему выжить. Но, если условия стали лучше, то эта тактика загоняет человека в могилу. И еще сотни исследований, на тему того как ваши ранние годы могут подпортить вам всю оставшуюся жизнь.
Так что же, выходит, от нас и не зависит ничего? Ведь все уже прометилировано/ацетилировано еще до того как мы сделали первый вдох. Это не совсем так. Во-первых, эти процессы идут в обе стороны. То есть “включить” ген обратно очень даже можно. Дополнительным поступлением определенных микроэлементов и витаминов, правильным образом жизни, питанием. Например, такие продукты как зеленый чай, куркума, чеснок, томаты и некоторые другие содержат вещества, способные влиять на эпигенетические механизмы. Само собой, серьезные поломки ими не исправишь, но на пользу здоровью точно пойдет. А во-вторых, наш образ жизни так же может влиять на надгеномные и даже геномные изменения. Кто-то может выиграть в генетическую лотерею и просадить все свое состояние впустую. В конце концов, мы сами повара своей жизни и только от нас зависит, какую кашу мы заварим.
Не болейте!
Автор: Анастасия Гречанникова