Эпигенетические воздействия

Эпигенетика — в биологии, в частности в генетике — представляет собой изучение закономерностей эпигенетического наследования — изменения экспрессии генов или фенотипа клетки, вызванных механизмами, не затрагивающими последовательности ДНК.

Но также это слово можно услышать в связи с рекламой какого-нибудь змеиного масла («змеиное масло» — англоязычная идиома для обозначения фуфломицина, прим. перев.), якобы позволяющего вам чудесным образом контролировать свой геном. Это не такая уж новая наука, но ее популярность стремительно выросла в последние полтора десятилетия. Чаще всего такой взрыв популярности относительно новой науки объясняется надеждами на новые невероятные лекарства и возможности. Именно это мы видим на примере эпигенетики: отдельные смельчаки утверждают, что мы можем настроить работу своих генов, просто изменив поведение, а затем передать эти приобретенные черты своим детям. Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой? Ну, если бы это было правдой, то эта статья не появилась бы на нашем ресурсе.

Обычно мы начинаем эпизод, подобный этому, с простого, доступного неспециалисту определения эпигенетики, но поиск такого определения — первый камень преткновения. Даже генетики не могут сойтись на каком—то одном определении. Одни смотрят, передается ли признак от родителя потомкам, другие сосредоточены на том, выражен ли признак у самого человека. Даже самое базовое определение требует определенных знаний: эпигенетика — это изменение фенотипа без изменения генотипа. Мы обсуждали эти термины в эпизоде № 546 о генетике расы. Ваш генотип — это генетический «отпечаток пальца», информация, закодированная в ваших генах. А фенотип — более широкое понятие, в него включены все присущие вам черты, обусловленные не только генами, но и воздействием окружающей среды. Представьте двух однояйцевых близнецов, которых вырастили в разных условиях: один толстый — другой тощий, один сильный — другой слабый, один умный — другой глупый. Два идентичных генотипа, проявившиеся такими фенотипами, сходство между которыми тяжело распознать. Эпигенетика — наука о том, как на практике внешние влияния могут изменить экспрессию генов, а затем, возможно, даже передать эти новые черты фенотипа потомству.

Подумайте немного об этом упрощенном понимании, и вы легко представите, как легко можно «продать» эпигенетику и созданные ею «чудесные лекарства». Предположение, что поведением можно изменить экспрессию генов, может означать, что достаточно сделать что-то очень простое, например, изменить диету — и так преодолеть генетические предрасположенности к определенным заболеваниям. Или, может, мы сможем жить дольше, если будем принимать какую-то добавку, активирующую ген долголетия или подавляющую ген старения. Именно такого рода перспективы делают эпигенетику магнитом для производителей змеиных масел и торгашей — шарлатанов.

В реальности эпигенетика не только невероятно сложна, но к тому же мы знаем об этом очень мало конкретики и мало доказали. Чтобы понять, почему, давайте быстро рассмотрим, как это работает. Как вы знаете, ДНК — это невероятно длинные нити, состоящие из четырех оснований, которые мы называем G, C, T и A. Гены — специфические последовательности этих оснований, один ген может состоять всего из нескольких оснований или, наоборот, из огромного их числа. Все эти гены расположены в нити нашей ДНК. Матричная РНК (мРНК) может транскрибироваться (синтезироваться) на основе этих генов, а затем говорит вашему телу, что делать. Говорит ему создавать голубые глаза, растить рыжие волосы — проявлять все, что заложено в ваших генах.

И вот где подключается эпигенетика. «Эпи-» — что означает «над», «сверх» — относится к факторам, которые могут облегчить или затруднить доступ к определенным генам. Двумя наиболее часто обсуждаемыми факторами являются метилирование и гистоны (хотя есть другие, о которых мы знаем, и, вероятно, еще больше нам неизвестны). Метилирование заключается в том, что метильная группа соединяется с геном, делая его более доступным или менее доступным для комплекса белков, синтезирующих мРНК. Гистоны — это небольшие фрагменты белка, имеющие сродство к ДНК, и когда фрагмент ДНК с геном намотан на них, к нему также нет доступа. Такие особенности могут отличаться даже у однояйцевых близнецов и даже в разных клетках одного человека. Таким образом, один и тот же генетический код может производить людей (или другие организмы) с по-разному выраженными генетическими признаками.

Дровишек в огонь эпигенетики подкидывает то, что на эти эпигенетические факторы могут влиять самые разные особенности нашей жизни и факторы внешней среды. Возраст оказывает одно из самых заметных влияний на нашу эпигенетику — воздействие эпигенетических факторов меняется со временем. Воздействие определенных лекарств, болезней и химических веществ также может изменить их. Есть некоторые свидетельства в пользу того, что на эпигенетические факторы может влиять то, что мы едим, сколько спим и где живем. Похоже, что даже вредные привычки молодости способны влиять на эпигенетические факторы.

Вот только ничто из этого не новость. Мы давно знаем об экспрессии и репрессии генов, но только с 2000 года этому уделяется повышенное внимание. Поскольку наука об эпигенетике перешла от полной неясности к бурному развитию, к сожалению, появились создатели «магических лекарств», которые используют громкие заголовки, утверждая, что поведение может привести к предсказуемым (и желательным) генетическим признакам.

Давайте посмотрим на некоторые примеры. Вот отрывок из описания издателя к книге 2014 года «Эпигенетика: смерть генетической теории о передаче болезней»:

Эта связь между питанием и так называемым генетическим заболеванием наблюдалась как у людей, так и у приматов, и это центральная тема эпигенетики… Эпигенетика имеет жизненно важное значение для всех, кто хочет иметь реальные знания о том, как функционирует человеческий организм и какие пути для улучшения здоровья это дает. Эпигенетика разрушает догмы и неверные утверждения распространяемые медицинскими учреждениями и докторами, противостоящими новому. Эпигенетика — начало новой эры благополучия на этой планете.

Ньюэйджевский спиритуалист Дипак Чопра пишет:

...Контроль возвращается к каждому человеку; мы больше не считаемся марионетками нашей ДНК. Человеческий геном — это сцена для будущей эволюции, которую мы сами направляем, делая выбор неотъемлемой частью генетики.

Книга 2017 года «Стать моложе: прорывная программа для восстановления ваших генов, обращения старения вспять и возвращения назад на 10 лет» обещает еще более простое и волшебное решение проблемы:

...Вы можете изменить экспрессию своих генов способом, известным как эпигенетика. Вы можете включать и отключать определенные гены, принимая те или иные решения в своей жизни — не все из них, но значительное число.

...так просто! Что бы вы хотели изменить в себе? Эпигенетика позволяет добиться фундаментальных генетических изменений в своем теле, всего лишь меняя свой рацион или внося некоторые другие изменения в свою жизнь — практикуйте йогу, медитируйте, избегайте клейковины или что-нибудь еще. Выключите гены ожирения, обратите старение вспять, накачайте мышцы, избавьтесь от облысения — практически для всех изменений, о которых вы можете мечтать, кто—то где—то продает шарлатанскую идею, что эпигенетика дает вам чудесный контроль над собственным телом.

Все такие заявления — глупость. Все такие заявления — глупость. Все такие заявления — глупость.

Ни в каких случаях не наблюдается даже отдаленных признаков того, что каки—либо поведенческие изменения дают предсказуемый эпигенетический эффект у всех. Этому предположению нет никаких доказательств. У нас нет даже доказательств, что такие причинно—следственные связи мы сможем когда—либо найти.

Для лучшего понимания посмотрим на доказательства наследуемости эпигенетических эффектов. В книгах о змеиных маслах это представлено так, что если я буду есть много капусты, она отключит мои гены рака, и я раком не заболею — но, кроме того, наследуемость эпигенетических эффектов означает, что у моих детей также будут факторы, подавляющие раковые гены, то есть они унаследуют негенетический признак. Звучит потрясающе — неудивительно, что это помогает продавать книги. Это также не имеет почти никакого отношения к тому, как в реальности обстоит дело с эпигенетическим наследованием.

Возмутительные заявления о таком случаются даже в академических кругах. В статье 2017 года в Gizmodo профессор биологии утверждал:

...Люди, прошедшие войну, или женщины, которые подверглись насилию — эти ужасные события в жизни вызывают постоянные изменения, которые передаются вашим детям… Это называется эпигенетикой… В большом масштабе тот серьезный стресс, который американцы испытывают сейчас из—за Трампа, будет иметь эволюционные последствия.

Он имел в виду исследование, опубликованное в 2015 году, согласно которому дети пострадавших от Холокоста, имевших повышенный уровень ПТСР (посттравматического стрессового расстройства), депрессии и тревоги, унаследовали эти расстройства, и наследование было обусловлено эпигенетическими механизмами. Исследование подверглось обширной критике. Размер выборки был недостаточен, кроме того исследование не учитывало других факторов, которые могли бы вызывать стресс. Но, как это случается с громкими заголовками, именно первоначальные ошибочные выводы вошли в массовое сознание, а не последующие заключения об их ошибочности.

Ряд исследователей полагает, что причинно—следственная связь может быть обратной, то есть гены управляют эпигенетическими факторами, а не наоборот. Поэтому можно предполагать, что эпигенетические факторы могут быть унаследованы: например, мои гены вызывают у меня в детстве сильный стресс, он приводит к эпигенетическим изменениям — репрессии генов или проявлению какой—то черты — и по той же схеме та же черта проявится у моих детей. То есть дело не в эпигенетических факторах, а в геноме, который их определяет и передается моему потомству, воспроизводя ту же историю возникновения эпигенетических механизмов. Правда ли это? Мы не знаем. Знаем только, что на самом деле все очень сложно — гораздо сложнее, чем упрощенные механизмы, которые я излагаю в своих подкастах.

Переходя от людей к другим организмам, таким как растения, мы видим более сильное доказательство, что приобретенные эпигенетические признаки — то есть что—то, что случилось с одним растением, не происходило с другими и изменило его гены — передается по наследству, даже если потомство никогда не подвергалось воздействию тех условий, которые изменили его родителя.

Повторюсь: этот материал действительно сложен. Вот реальный пример из текста об эпигенетическом наследовании, в данном случае из статьи 2007 года в Annals of Botany:

Эти результаты показали, что деметилирование является избирательным в линии Line-2, и что деметилирование промотора отменяет молчание гена Xa21G, вызванное гиперметилированием, что приводит к возникновению устойчивости к болезни. Как гипометилирование, так и устойчивые признаки были стабильно наследуемы.

К сожалению авторов книг о том, как творить чудеса, примеры из реальной эпигенетики далеки от «делайте йогу, и ваши дети будут умнее». В реальности не известно ни одной зависимости между конкретными изменениями вашего поведения и каким-либо физическим результатом. Просто беспринципные авторы хватаются за наукообразные слова из новостей, чтобы разлучить вас с вашими деньгами. Эпигенетика — одна из тех редких областей исследований, которые действительно вызывают волнение у тех, кто ее изучает, но все, что вам надо с этим делать — просто смотреть на чудесное разрешение запутанного вопроса.