Текст книги "Время как иллюзия, химеры и зомби, или О том, что ставит современную науку в тупик"

Создание человеческих химер путем встраивания человеческих клеток в животный организм зачастую дает возможность создавать животных, подверженных болезням, специфичным лишь для людей. А значит, мы можем исследовать такое существо методами, которые считались бы этически недопустимыми, вздумай мы применить их на человеке. Встраивание человеческих генов в яйцеклетки животных считается теперь «почти рутинной» процедурой, как явствует из одного доклада, представленного британской Академией медицинских наук{73}73
  …как явствует из одного доклада, представленного британской Академией медицинских наук. Animals Containing Human Material» (July 2011). См.: www.acmedsci.ac.uk/download.php?fle=/images/project/Animalsc.pdf


[Закрыть]. С помощью такой процедуры исследуют, например, болезнь Хантингтона и мышечную дистрофию.

Мы больше полувека прививаем мышам разные виды человеческих онкологических заболеваний, чтобы наблюдать, как будут развиваться такие недуги у этих животных (и как будут при этом развиваться сами животные). Мыши-химеры с «очеловеченной» иммунной системой играют важнейшую роль в фармацевтической гонке, цель которой – победить ВИЧ. Крысы, которым прививают нейронные стволовые клетки человека, помогают нам понять, как восстанавливать мозг пациента после инсульта. А еще есть надежда на получение химерических органов.

* * *

Если вы хотите, чтобы у свиньи выросла человеческая поджелудочная железа, следует первым делом отключить в ядре свиной клетки ген, отвечающий за развитие свиной поджелудочной железы. Этот ген носит название PDX-1. Затем из яйцеклетки свиньи удаляют ядро (которое содержит все гены донора яйцеклетки). Вместо этого ядра помещают свиное ядро, в котором отключен ген, отвечающий за поджелудочную железу.

Если такой яйцеклетке позволить развиваться (и если она будет это делать успешно), получится большое свинство: нормальная жизнь без поджелудочной железы невозможна. Но, предположили Таунс и Райан, если вовремя ввести плюрипотентные стволовые клетки человека (способные стать любыми клетками организма), они заполнят этот пробел, и взрослая свинья все-таки будет иметь поджелудочную железу – человеческую.

И это никакая не фантастика. В 2010 году, когда Салли Слейтер отмечала десятую годовщину пересадки сердца, спасшей ее жизнь, Хиромицу Накауши и его коллеги в Токио и Лондоне отмечали необычайный успех{74}74
  …Хиромицу Накауши и его коллеги в Токио и Лондоне отмечали необычайный успех… T. Kobayashi, «Generation of Rat Pancreas in Mouse by Interspecific Blastocyst Injection of Pluripotent Stem Cells», Cell, vol. 42 (2010), p. 787.


[Закрыть] своей работы. Они сумели вырастить крысиную поджелудочную железу в организме мыши, внедрив плюрипотентные стволовые клетки крысы в мышиную бластоцисту (бластоциста – эмбрион, которому позволили некоторое время развиваться).

У мышиной бластоцисты заранее отключили ген PDX-1. Крысиные клетки смешивались с мышиными, делая каждую часть мыши несколько крысоподобной, однако поджелудочная железа мыши в результате почти целиком состояла из крысиных клеток. К тому же она оказалась совершенно здоровой и функционировала нормально. Мышь тоже отлично себя чувствовала – до тех пор, пока ее не подвергли безболезненному умерщвлению, чтобы изучить ее поджелудочную железу.

Вот почему в июне 2013 года власти Японии разрешили ученым страны встраивать человеческие клетки в организм животных. До этого японское законодательство (как и законодательство всех прочих государств) предписывало приостановить развитие «ферм органов». Не во всех странах имелись специалисты, которые знали, как проводить подобное выращивание органов. Помните, как обиделись британцы, когда французы первыми успешно провели межвидовое переливание крови? Японцы не желали испытывать такое же унижение, ведь их исследователи провели всю подготовительную работу.

К июню японские ученые добились нового успеха, и 3 июля исследователи из Йокогамского университета представили общественности мышь с человеческой печенью{75}75
  …исследователи из Йокогамского университета представили общественности мышь с человеческой печенью. T. Takebe et al., «Vascularized and Functional Human Liver from an iPSC-derived Organ Bud Transplant», Nature, vol. 499 (2013), p. 481.


[Закрыть]. Это существо стало, по сути, лишь живым доказательством идеи и может еще в течение десятка лет не получить практического применения в медицине, однако его появление все равно ознаменовало настоящую научную революцию.

Печень вырастили из человеческих стволовых клеток (взятых из кожи), которые химически перепрограммировали так, чтобы переставить назад их биологические часы, вернув их в состояние плюрипотентных. Дальнейшая обработка всевозможными веществами заставила их превратиться в различные виды клеток, имеющиеся в печени. Когда эти «печеночные зародыши» подсадили в организм мыши, они подключились к мышиной кровеносной системе и продолжили свое развитие. Затем ученые подмешали в мышиную пищу вещества, которые по-разному расщепляются в мышиной и человеческой печени. И убедились (посредством анализа крови), что продукты расщепления – именно те, что характерны для печени человека.

Однако в случае с поджелудочной железой недостаточно вырубить соответствующий ген. Не все клетки поджелудочной железы, которую Накауши вырастил у мыши, состояли из крысиного материала, поскольку кровеносные сосуды, питающие железу, выстроены по инструкциям, содержащимся в другом гене. Впрочем, и эту проблему Накауши сумел решить: он отключил мышиные гены, отвечающие за создание капилляров, вен и артерий. Плюрипотентные стволовые клетки заполняют возникшие пробелы и формируют из крысиной ткани кровеносные сети, разносящие кровь по всему телу мыши. Все готово для грандиозного финального этапа.

Вас вряд ли удивит, когда вы узнаете, что цель этих опытов – вырастить человеческую печень целиком. Разумеется, внутри мыши это проделать невозможно, вот почему Накауши применил мышино-крысиную методику к свиньям: эти существа имеют достаточно большие размеры, чтобы выращивать в них человеческие органы. Пока он сумел вырастить поджелудочную железу одной свиньи внутри другой свиньи. Но в ближайшее время он намерен создать свинью с человеческими капиллярами, венами, артериями и поджелудочной железой. Правда, есть одна сложность: нужно гарантировать, что плюрипотентные стволовые клетки человека не будут превращаться в клетки неподходящего типа. Если они обратятся в яйцеклетки, сперматозоиды или мозговые клетки, это будет означать, что Накауши нарушил закон, который опасаются преступать даже исследователи химер.

* * *

Маккеллар и Джонс с большим пафосом описывают первую из возможных катастроф эры химер. Как они утверждают, не исключено, что «некоторые человеческие клетки найдут дорогу в развивающиеся яички или яичники, где из них могут вырасти человеческие сперматозоиды и яйцеклетки. Если две такие мыши-химеры спарятся, может образоваться человеческий эмбрион, пойманный в мышином теле».

Вы не можете себе такое представить, да? Наше сознание отказывается вместить этот образ – мышь, неудержимо распухающую изнутри, потому что в ее утробе растет человеческий зародыш. Маловероятно, что такое вообще осуществимо: в мышиной матке почти наверняка не могут появиться питательные вещества и биологическая инфраструктура, поддерживающие человеческий эмбрион. Тем не менее никто пока особенно не стремится экспериментально проверить способность мыши зачать человека Маккеллар и Джонс осчастливили нас кошмарным сценарием, а вот британская Академия медицинских наук выдвигает более правдоподобную версию. В своем докладе о химерах («животных, содержащих человеческий биоматериал») Академия ясно дает понять, что получеловеческие-полуживотные эмбрионы (подобные тем, что пытался создать Иванов) сегодня вполне возможны: «Некоторые работы действительно приводят к появлению нормально функционирующей человеческой спермы и/или яйцеклеток в организме животных, поэтому есть некоторая вероятность неумышленного оплодотворения с участием половых клеток человека и животных».

Но все равно это, конечно, маловероятно. А если такое и произойдет, появление жизнеспособного эмбриона еще менее реально. Однако Академия рекомендовала создать экспертный совет, который должен тщательно рассмотреть подобный сценарий, прежде чем каким-либо ученым разрешат сделать реальной эту исчезающе малую вероятность. Накауши заявляет, что он нашел способ помешать плюрипотентным стволовым клеткам превращаться в сперматозоид или яйцеклетку. Готовы ли мы поверить ему на слово? Тот же вопрос можно задать о его способности помешать стволовым клеткам превратиться в мозговые.

Тут перед нами начинает маячить еще один кошмар – свинья (или обезьяна, или мышь) с человечьим мозгом. Думаете, такое существо может появиться лишь случайно? Не обязательно. Одна из целей исследователей, работающих с химерами «человек – животное», состоит в том, чтобы ввести нейронные стволовые клетки человека в мозг приматов и выяснить, каким образом в нем будет орудовать болезнь Паркинсона. Академия замечает: «Ключевой вопрос, на который пока нельзя с уверенностью ответить, состоит в том, не приведет ли заселение мозга животного человеческими клетками к развитию у животного каких-то элементов человеческого сознания или „человекоподобного“ поведения и восприятия».

Такое предположение звучит забавно – просто смехотворно, как считают некоторые эксперты. Но вполне реальные прецеденты заставляют задуматься. Вот, например, еще один случай, который кажется забавным: сотрудник Гарвардского университета Ивен Балабан при финансовой поддержке Национального института психического здоровья покрыл клювы цыплят люминесцентным красителем, который используется при производстве футболок{76}76
  …покрыл клювы цыплят люминесцентным красителем, который используется при производстве футболок. E. Balaban et al., «Application of the Quail-chick Chimera System to the Study of Brain Development and Behavior», Science, vol. 241 (1988), p. 1339.


[Закрыть]. Но это вовсе не смешной эксперимент: его постоянно вспоминают, предупреждая исследователей, чтобы они проявляли большую осторожность, работая с мозговой тканью человека, и не позволяли ей расти где угодно.

Балабан произвел хирургические операции над этими птенцами, пока они еще находились внутри яиц. Он взял мозговые клетки зародышей японского перепела, проделал крошечные отверстия в куриных яйцах и встроил перепелиные клетки в мозг куриных зародышей.

Когда цыплята вылупились, Балабан отнес их в студию, которую специально подготовил в одной из гарвардских лабораторий, и записал их поведение на видео. Люминесцентная краска позволяла камере легко фиксировать все движения цыплячьей головы. И это было очень важно: издавая крики, цыплята дергали головой вверх-вниз совершенно по-перепелиному. Да и сами крики оказались совершенно перепелиными Внедренные клетки захватили власть над организмом.

Если существо кричит, как перепел, и движется, как перепел, это еще не значит, что перед вами перепел. Птицы Балабана, несомненно, были цыплятами, то есть птенцами курицы. Но многие черты их поведения были, несомненно, перепелиными. Отсюда и такое беспокойство насчет выведенных нами животных, которые могут содержать человеческие мозговые клетки. К примеру, сколько таких клеток нужно мышке, прежде чем в ее поведении появятся черты, характерные для человека?

Вопрос кажется еще более уместным применительно к исследованию причин болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера. Так, предлагается изучать мозг человекообразных обезьян с введенными в него человеческими мозговыми клетками. Не все убеждены, что эта такая уж хорошая идея. Авторы одной из статей, вышедших в 2005 году в журнале Science, предположили, что в результате может измениться «моральный статус» обезьяны{77}77
  …в результате может измениться «моральный статус» обезьяны. M. Greene et al., «Moral Issues of Human-Non-Human Primate Neural Grafting», Science, vol. 309 (2005), p. 385.


[Закрыть]. Если такая подсадка клеток изменит способность примата ощущать удовольствие и боль, использовать языковые навыки и рациональное мышление, налаживать глубокие отношения с окружающими, все может перемениться. «Высота морального статуса такого примата для нас будет пропорциональна той степени, в которой животное сумеет обрести эти новые способности и возможности», – отмечают ученые.

Конечно, в основе всего этого лежит допущение (которое мы уже подвергли сомнению), что обычным-то животным не следует приписывать «высокий моральный статус». Но прежде чем мы перейдем к этому вопросу, давайте подведем промежуточные итоги. Как мы сейчас относимся к химерам?

* * *

Исследование химер кажется делом многообещающим, но оно не дает никаких гарантий: мы не в состоянии предсказать, принесет ли оно плоды в долгосрочной перспективе. Чтобы удовлетворить спрос на человеческие донорские органы, понадобится ежегодно забивать для этой цели по миллиону свиней{78}78
  Чтобы удовлетворить спрос на человеческие донорские органы, понадобится ежегодно забивать для этой цели по миллиону свиней… Редакционная статья: «Human-animal Hybrids Mean Boom Time for Bioethicists», New Scientist, 27 June 2013.


[Закрыть] – если мы решимся по-новому отнестись к практике трансплантации и станем выращивать свиней на органы. Пускай вы даже обожаете ветчину и сосиски: это все-таки очень большое количество животных, и такая практика поневоле вызывает некоторую брезгливость. С другой стороны, представьте себе, как горевали родители Салли Слейтер, когда донор все никак не появлялся. Что хуже? Дискуссия на эту тему уже началась. И уже сейчас ясно, что простых ответов здесь не существует.

Взять хотя бы доклад 1996 года о проблемах ксенотрансплантации – пересадки органов животных человеку. Доклад подготовили в Наффилдском совете по биоэтике. Авторы просили общественность высказать свое мнение{79}79
  Доклад подготовили в Наффилдском совете по биоэтике. Авторы просили общественность высказать свое мнение. «Animal-to-Human Transplants: the Ethics of Xenotransplantation», www.nuffeldbioethics.org/sites/default/fles/xenotransplantation.pdf


[Закрыть]. Что ж, во мнениях недостатка не было.

Вот высказывание одного из опрошенных: «Вызывает беспокойство, в частности, нарушение границ, которые обычно непроницаемы. Можно ли считать, что при получении органа от животного человеческая сущность разбавляется животной, а значит, мы становимся в меньшей степени людьми?» В докладе выражена озабоченность возможной реакцией тех, кто считает некоторых животных нечистыми с религиозной точки зрения. Для ксенотрансплантологов первой на очереди стоит свинья, чьи органы примерно аналогичны нашим по размеру и функциям. Но и иудеи, и мусульмане могут не захотеть, чтобы им пересадили такой орган.

И дело не только в религии. Проведенный в Австралии небольшой опрос среди медсестер, работающих в отделениях интенсивной терапии, показал, что две трети респондентов не согласились бы получить орган от свиньи. Примерно такова же доля потенциальных реципиентов донорских органов в Великобритании, выразивших аналогичное нежелание.

Тем не менее авторы доклада делают вывод, что, несмотря на все сомнения, есть веские медицинские основания всячески развивать исследования в области ксенотрансплантологии, если только удастся внедрить строгие этические и законодательные нормы, регулирующие такую работу. Но для кого-то мало и подобных норм. В 2008 году испанское научное общество «Фонд BBVA» обратилось к 22 500 респондентам с таким же непростым вопросом{80}80
  …испанское научное общество «Фонд BBVA» обратилось к 22 500 респондентам с таким же непростым вопросом… «Second BBVA Foundation International Study on Biotechnology: Attitudes to Stem Cell Research and Hybrid Embryos», available at http://www.fbbva.es/TLFU/dat/international_study_biotech-nology_08.pdf


[Закрыть]: «Как вы думаете, в какой степени морально приемлемо выращивать гибридные эмбрионы возрастом несколько дней, чтобы получать из них стволовые клетки, которые будут использоваться исключительно в исследовательских целях?».

Опрос проводили среди жителей 12 европейских стран, а также Японии, Израиля и США. Респондентам подробно объяснили, что имеется в виду: из яйцеклетки животного (скажем, кролика или коровы) извлекается ядро, после чего оно заменяется ядром взрослой человеческой клетки. Стволовые клетки, полученные из этого гибридного эмбриона в тот момент, когда он уже проживет несколько дней, будут практически на 100 % человеческими. Эти стволовые клетки могут применяться лишь для дальнейшего развития биомедицинских исследований. Их никогда не будут пересаживать пациентам, а гибридным эмбрионам не позволят развиваться дальше этой предварительной стадии. И эти эмбрионы тоже никогда не будут имплантировать пациентам.

Реакция оказалась в основном негативной. Большинство опрошенных заявили, что не считают морально допустимым проводить передовые биомедицинские исследования с помощью смешивания человеческого и животного биоматериала. Дальнейшие вопросы показали, почему это так: многие опасались, что прорыв межвидового барьера создаст беспрецедентные возможности для всякого рода неприятных явлений.

Однако некоторые с оптимизмом отнеслись к открывающимся перспективам. «Кое у кого из моих друзей рассеянный склероз и эпилепсия, – сообщил один из респондентов исследователям, готовившим доклад для британской Академии медицинских наук. – Они живы лишь благодаря лекарствам, которые принимают. И я рад, что они до сих пор рядом. Я безумно люблю животных, но нам нужно развивать медицину, чтобы спасать близких».

Вот еще одно мнение из того же лагеря: «Мне это не так уж и нравится, но если это приносит пользу, значит, оно того стоит». Но вот что другой респондент говорит о возможности появления у животных человеческих половых клеток: «Это совсем уж за гранью. Просто ужасно. Может, если на Земле больше не останется спермы… Но иначе – ни за что».

А ваша позиция какова? Вам может показаться, что до нее никому нет дела, ведь ученые будут все равно продолжать свои изыскания и делать то, что делают. Но это не так. Мы долго недооценивали роль, которую играет общественное мнение в выборе дальнейших путей развития науки. Иногда оно задерживает научный прогресс и создание лучшего мира, а иногда препятствует созданию мира худшего. Порой же оно служит рулем, позволяющим нашему кораблю доплыть до тех мест, которые и не снились ученым даже в самых фантастических снах.

В общем, насчет химер мы не очень-то уверены. Что ж, с эпигенетикой такая же сложная история. Во многих случаях она даже еще запутаннее. Сейчас мы узнаем, как науку гнетут политические вопросы, войны и историческое бремя, как на открытия набрасываются, чтобы использовать их для оправдания новых законодательных мер или для того, чтобы потребовать компенсаций и репараций. Все это кого угодно смутит, особенно если учесть, что мы до сих пор толком не понимаем, что же означают все эти новейшие достижения в области эпигенетики. Не понимаем мы и то, как эпигенетические эффекты скажутся на будущем человечества.

Глава 4
Гениальность генов
Жизнь – это не только ДНК

Во всех сферах, от спорта до ожирения, от гениальности до преступности, чем больше мы узнаём о генах, тем более важным нам кажется влияние среды.

Стив Джонс. Обещание Змея-искусителя

Я без особой страсти, но все же с интересом изучаю свое генетическое наследство. вот почему в один прекрасный день я оказался перед домом номер 772 на нью-йоркской Сент-Николас-авеню. Это типичный богатый особняк рубежа XIX–XX веков, большой, прочный, солидный и в точности напоминающий своих соседей. Хотя я впервые попал в Гарлем и немного неуютно чувствовал себя, пялясь на это здание, оно показалось мне чем-то родным. Когда-то здесь жила моя прапрабабушка.

Звали ее Лаура Брукс. У меня есть ее фотография, где она сидит в кресле у подножия широкой лестницы, слегка улыбаясь, словно фотограф только что рассказал ей забавную историю. Она была портнихой и, судя по всему, неплохо зарабатывала: во всяком случае, когда она поплыла на две недели в Эдинбург, чтобы навестить сына (моего деда), у нее были собственные каюты на Queen Mary. Она не собиралась ютиться в третьем классе лишь из-за того, что она негритянка.

Я ее не застал. И вообще я не знал никого из моих прадедушек и прабабушек, да и дедушку и бабушку с отцовской стороны я не знал. С отцом я впервые увиделся, уже когда мне был 21 год: он ушел из семьи, когда мне был всего год. Меня часто спрашивают, как прошла наша первая встреча. Как же много всяких мелочей для меня тогда внезапно обрели смысл! Выяснилось, что у нас с ним одинаковое телосложение. Похоже, нас смешили шутки одного и того же типа. Помню, я тогда подумал, что чувство юмора наверняка черта генетическая.

После той встречи я стал постепенно собирать из кусочков свое прошлое. Мне почему-то очень приятно, что у меня есть ямайские гены: мы с детьми ощутили довольно абсурдную гордость, когда смотрели по телевизору, как Усейн Болт побеждает в стометровке на лондонской Олимпиаде 2012 года. Еще больше они обрадовались, когда я рассказал, что их прадедушка (отец моего отца) был спринтером в легкоатлетической команде нью-йоркской Школы Джорджа Вашингтона. У нас, Бруксов, мощное телосложение, заметил я: вот вам один из плюсов того, что у нас в роду ямайские рабы. Что ж, это вполне справедливо, хотя тут есть и несомненные минусы.

* * *

«Сегодня широко известно, что средний мужчина-афроамериканец из Гарлема доживет до 65 лет с меньшей вероятностью, чем средний житель Бангладеш мужского пола»{81}81
  «Сегодня широко известно, что средний мужчина-афроамериканец из Гарлема доживет до 65 лет с меньшей вероятностью, чем средний житель Бангладеш мужского пола». C. Kuzawa and E. Sweet, «The Embodiment of Race: Health Disparities in the Age of Epigenetics» American Journal of Human Biology, vol. 21(2008), p. 2.


[Закрыть]. Это ужасающий статистический факт, и когда Кристофер Кузава и Элизабет Свит использовали его в первом же абзаце своей статьи 2009 года о нарождающейся науке под названием эпигенетика, они знали, что этот факт ужаснет читателей. Но лишь усилили натиск:

В среднем по США у афроамериканцев, с учетом возраста, смертность от всех факторов в 1,5 раза выше, чем у белых. В это неравенство вносят большой вклад сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) и их предшественники, в том числе гипертония, диабет и ожирение. Риск умереть от ССЗ для афроамериканца в 1,3 раза выше, чем для белого жителя США, а вероятность развития диабета – в 1,8 раза выше. Уровень распространенности гипертонии у афроамериканцев примерно в 1,5–2 раза выше, чем у их белых соотечественников и особенно высок в некоторых регионах, скажем, в так называемом «инсультном поясе» американского Юга. В целом примерно у половины всех взрослых афроамериканцев развивается та или иная форма ССЗ, что делает расовые различия одной из самых насущных проблем американского здравоохранения.

В 1980-е годы исследователи из Саутгемптонского университета, пытавшиеся понять, что же лежит в основе подобной статистики, натолкнулись на интересную корреляцию. Недуги вроде сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и гипертонии оказались более распространены среди взрослых, вес которых при рождении был ниже среднего уровня{82}82
  Недуги вроде сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и гипертонии оказались более распространены среди взрослых, вес которых при рождении был ниже среднего уровня. D. Barker et al., «Growth in utero, blood pressure in childhood and adult life, and mortality from cardiovascular disease», British Medical Journal, vol. 298 (1989), p. 564.


[Закрыть]. Между низким весом новорожденного и сокращением ожидаемой продолжительности жизни наблюдалась четкая связь. В конце концов решили, что эмбрион, испытывающий нехватку питания, распределяет получаемые ресурсы иначе по сравнению с тем, который питается нормально. Наиболее очевидным способом адаптации к недостатку пищи могло бы стать замедление роста эмбриона, однако при этом еще и мог бы нарушаться ход развития органов и другие аспекты физиологии. Один хорошо задокументированный пример – тот факт, что у детей, получавших слишком мало питания в утробе, почки по размеру гораздо меньше, а значит, куда выше вероятность, что в дальнейшем эти органы откажут.

Более того, этот ущерб – навсегда. Посадите новорожденного с низким весом на компенсационную высокопитательную диету, и он все равно будет подвергаться большему риску заболеть целым спектром недугов, ассоциируемых с пониженным весом при рождении. Внутриутробное недоедание – негативный фактор, который остается с человеком на всю жизнь. И это лишь одна из причин, по которым нам следует получше разобраться с новой наукой под названием «эпигенетика».

«Эпи-» означает «над» или «в добавление к». Если хотите узнать, как будет развиваться эмбрион (или любой другой биологический объект), недостаточно все выяснить насчет генов, этих химических единиц, которые во многом определяют цвет глаз, цвет волос и целый ряд других признаков, черт и характеристик. Вам понадобится еще и узнать об особенностях той среды, в которой проявляются химические свойства этих генов. Генетик Стив Джонс в своей книге «Обещания Змея-искусителя» замечает: «Чем больше мы знаем о генах, тем важнее нам кажется влияние среды»{83}83
  «Чем больше мы знаем о генах, тем важнее нам кажется влияние среды». S. Jones, The Serpent’s Promise (Little, Brown, 2013), p. 110.


[Закрыть].

Но начнем все-таки с генов. Впервые наследственность стал серьезно изучать монах-августинец Грегор Мендель. Он сделался священником по финансовым причинам, оказался безнадежен в общении с прихожанами, пытался стать учителем, но провалил экзамены. Оставалась разве что тихая жизнь в Августинском аббатстве святого Томаша в Брно. Но именно там он решился на совершенно новое дело: ему хотелось выяснить законы наследственности.

«Нужна известная смелость, чтобы взяться за работу, которая может иметь столь далеко идущие последствия»{84}84
  «Нужна известная смелость, чтобы взяться за работу, которая может иметь столь далеко идущие последствия». G. Mendel, Experiments in Plant Hybridization (1865). См.: http://www.mendelweb.org/Mendel.html


[Закрыть], – писал Мендель, представляя свои результаты в 1866 году. Когда он затевал эксперимент, принято было считать, что мы наследуем смесь характеристик наших родителей и что при этом происходит своего рода усреднение. Но опыты Менделя с горохом (он исследовал в общей сложности 29 тысяч экземпляров растений) разбили в пух и прах эту затхлую старомодную идею. Так, при скрещивании «чистокровок» с белыми и пурпурными цветами он обнаружил, что у следующего поколения цветы сплошь пурпурные. Из подобных экспериментов он сделал вывод: существуют некие единицы наследственности, причем инструкция «Будь пурпурным» почему-то доминирует над инструкцией «Будь белым». В конце концов ученый монах Мендель при помощи полученных экспериментальных результатов, логических умозаключений и математических соотношений, а также некоторой ловкости рук извлек из своих открытий два закона.

Один из них – закон расщепления. Для каждого признака (скажем, окраски цветка) у растения имеются два фактора, один из которых может доминировать над другим. Лишь один из факторов передается следующему поколению: дочернее растение получает другой фактор от другого родителя. При этом доминантный фактор определяет физические признаки дочернего растения – его внешний вид.

Другой закон – закон наследования, согласно которому, попросту говоря, каждый фактор не зависит от других факторов. Две различные физические характеристики (например, форма листьев и цвет лепестков) передаются по наследству двумя различными факторами.

Вот, собственно, и все. На вывод двух законов у него ушло 8 лет, причем специалисты сходятся во мнении, что он при этом наверняка несколько подтасовывал результаты. Опыты Менделя (если верить его собственным отчетам о них) порождали поколения цветов, чьи физические характеристики слишком уж идеально согласовались с его законами наследственности. Возможно, именно этим объясняется последняя фраза во введении к его труду: «Мы предоставляем благосклонному читателю право решить, был ли план, согласно которому проводились отдельные эксперименты, наилучшим образом приноровлен к достижению желаемой нами цели».

Лишь спустя годы после смерти Менделя ученые начали понимать, что он гениально выявил важную и глубокую закономерность. Эта задержка объясняется не сомнениями насчет его экспериментальных результатов: дело в том, что Мендель совершил страшный грех, отделив наследуемые признаки от приобретенных. В работе Менделя ничего не говорилось о механизмах проявления физических признаков у новых растений. В то время никто не изучал наследование в отрыве от процессов развития, так что никто не обратил внимания на болтовню какого-то австрийского монаха. Вот почему лишь по прошествии трех десятков лет, уже после того, как Чарлз Дарвин опубликовал свое «Происхождение видов» и заявил о необходимости найти единицу наследственности, несколько исследователей заново изобрели велосипед, открыв законы Менделя во второй раз.

* * *

Дарвиновская теория эволюции в сочетании с новым – математическим – подходом к наследственности, продвигавшимся его кузеном Фрэнсисом Гальтоном, стала мощным стимулом для развития биологии. В 1894 году кембриджский ученый Уильям Бейтсон опубликовал книгу, где описал наблюдения случаев естественной изменчивости{85}85
  …Уильям Бейтсон опубликовал книгу, где приводил наблюдения случаев естественной изменчивости… W. Bateson, Materials for the Study of Variation Treated with Especial Regard to Discontinuity in the Origin of Species (Macmillan, 1894).


[Закрыть] и призывал «организовать систематические эксперименты по разведению живых существ». Вскоре после выхода книги он обнаружил, что Мендель уже осуществил такие опыты. Бей-тсон перевел труды Менделя на английский и в 1905 году придумал термин «генетика» (от греческого слова, означающего «порождать»). Так начались попытки выделить единицу наследственности.

Гены, как мы теперь знаем, представляют собой крупные молекулы, содержащие информацию, необходимую для создания белков, выполняющих всю тяжелую биологическую работу. В нашем геноме четыре типа таких молекул. Обычно их представляют буквами А, Т, Ц и Г: это своего рода геномный алфавит. Слова в нем трехбуквенные. Они сгруппированы в абзацы, именуемые экзонами. А уж эти абзацы как раз и объединены в гены. Гены, в свою очередь, располагаются на длинных цепочках сахаров или фосфатов, причем молекулы А, Т, Ц и Г торчат вбок от этих цепочек. Конкретный набор этих букв составляет огромную книгу инструкций, а читают ее другие молекулы нашего организма. Эти молекулы используют инструкции для того, чтобы производить белки.

Когда мы впервые начали вычленять отдельные гены, стало ясно, что у разных живых существ – разные цепочки ДНК. В том месте, где у одного Г, у другого может быть Ц. Там, где у одного Т, у другого может оказаться А. Общее число возможностей здесь колоссально. Вот откуда это немыслимое разнообразие животных и растений и такая огромная физическая изменчивость в пределах одного и того же вида.

Это заманчивое открытие сулит объяснение множества явлений. Когда близился к завершению проект по расшифровке генома человека (по выяснению последовательности букв, дающей рецепт человеческого существа), генетик, популяризатор науки и патологический оптимист Мэтт Ридли написал в своей книге{86}86
  …генетик, популяризатор науки и патологический оптимист Мэтт Ридли написал в своей книге… M. Ridley, Genome: The Autobiography of a Species in 23 Chapters (Fourth Estate, 1999), p. 5.


[Закрыть] «Геном»: «В течение ближайших лет нас ждет огромный скачок: только что мы почти ничего не знали о генах, но вот-вот мы узнаем о них все». В своей преувеличенной оценке Ридли оказался не одинок. В 2000 году, незадолго до публикации расшифрованного человеческого генома, Nature назвал интернет-шлюз, через который поступали данные, «золотой тропой»{87}87
  Nature назвал интернет-шлюз, через который поступали данные, «золотой тропой». J. Alfred, «Golden Path to Genome», Nature Reviews Genetics vol. 1 (2000), p. 87.


[Закрыть]. В 2010 году авторы одной из статей в журнале Cell{88}88
  В 2010 году авторы одной из статей в журнале Cell… N. Nadeau, «A Golden Age for Evolutionary Genetics? Genomic Studies of Adaptation in Natural Populations», Trends in Genetics, vol. 26(2010), p. 484.


[Закрыть], использовавшие новообретенную способность добывать из генома эволюционную информацию, заявили, что наступил «золотой век эволюционной генетики». А в 2011 году журнал Science давал понять{89}89
  А в 2011 году журнал Science давал понять… M. Przeworski, «The Golden Age of Human Population Genetics», Science, vol. 331 (2011), p. 547.


[Закрыть], что мы живем в «золотом веке популяционной генетики человека». В это же время выходят статьи под такими названиями: «Геном дрожжей: путь к золотому веку», «золотой век микробной геномики», «Генетика и золотой век биологии»… Я могу продолжить перечисление, но не стану, поскольку все это далеко от истины.

А истина заключается в том, что мы уже несколько десятилетий знаем: дело не только в генетике. Да, анализ геномов самых разных существ, от бактерий E. coli до горилл и золотистых ретриверов (от золота никуда не деться), открывает перед наукой сияющие перспективы. Расшифровка генома дает нам последовательность, состоящую из миллионов генов, каждый из которых содержит в себе рецепт производства определенного белка, который, в свою очередь, выполняет определенную биологическую функцию. Эта последовательность генов – код данного организма. Однако даже организмы, обладающие совершенно идентичным набором букв в своем коде ДНК, могут отличаться друг от друга. Оказывается, гены способны включаться и выключаться под действием веществ, находящихся в той среде, которая их окружает. И эти факторы среды могут иметь последствия (иной раз весьма глубокие и печальные) для многих поколений.

Первый намек на могущество эпигенетических изменений промелькнул еще в начале 1990-х, когда генетики стали детально изучать потомков жертв гуманитарной катастрофы, которая породила тонкие, как у эльфа, черты Одри Хепберн.