Генетика на завтрак (Научные лайфхаки для повседневной жизни) - Модер Мартин (книги регистрация онлайн бесплатно txt) 📗
Последовательность букв в нашей ДНК определяет строение белков, из которых состоит наш организм. Однако то, когда и где эти белки производятся, регулируется на другом уровне — эпигенетическом.
Эпигенетика означает «за пределами генетики». Иногда в данном случае речь идет о химических модификациях отдельных блоков ДНК или белков, вокруг которых намотана ДНК. Последовательность букв при этом не меняется. Вместо этого тип химической модификации определяет, прочитывается ген или нет. Например, присоединенная ацетильная группа может способствовать считыванию гена. Метильная группа может производить противоположный эффект. Вместе с другими возможностями модификации это создает эпигенетический код, определяющий, насколько активны отдельные гены. Удивительно, что некоторые из этих модификаций могут изменяться под воздействием окружающей среды и передаваться потомству, по крайней мере в некоторых случаях.
Чтобы исследовать это явление, в 2013 году снова пришлось обратиться к мышам [81]. На этот раз их хвосты оставили в покое, животным даже дали почувствовать приятный сладкий запах ацетофенона [15]. И все же вскоре после этого им пришлось испытать безвредный, но неприятный удар тока. Эту процедуру повторяли до тех пор, пока от одного лишь запаха ацетофенона мыши не начали испытывать страх. Затем животным устроили спаривание. Не в качестве компенсации за неприятные ощущения, полученные от ударов тока, а прежде всего потому, что ученые намеревались исследовать их потомство. Полученное поколение мышей и их потомство по сравнению с контрольной группой проявляли повышенную тревожность в присутствии ацетофенона. Хотя сами молодые мыши никогда не вступали в контакт с запахом, животные застывали в ужасе, когда окружающая среда наполнялась сладковатым ароматом. Поведение было характерно исключительно для запаха ацетофенона, оно не наблюдалось под действием ароматов, с которыми поколение родителей не контактировало. Мышей это, как правило, вообще не беспокоило. Кажется, что страх перед запахом ацетофенона был наследственным.
Причина такого поведения была обнаружена в работе мозга. В обонятельной системе мышей значительно выросло количество ацетофеноновых рецепторов. Ген, ответственный за эти рецепторы, имел меньше метальных групп, делая его более отчетливым и позволяя формировать больше рецепторов. Насколько точно восприятие аромата может изменить метилирование гена, остается спорным. Эпигенетика — относительно молодая область научных исследований. Вопрос о наличии у людей эпигенетического наследования, передающегося из поколения в поколение, до сих пор открыт, на сегодняшний день известно лишь несколько примеров.
Самый популярный из них берет свое начало в Нидерландах времен Второй мировой войны. Тогда блокады, вызванные немецкой оккупацией, привели к сильному голоду.
Есть данные о том, что женщины, которые во время беременности голодали, рожали более маленьких детей, чем матери, не страдавшие от недостатка пищи [110].
Более мелкое потомство голодающих во время беременности женщин можно объяснить и без эпигенетики. Но удивительно было то, что дети этих детей сами были меньше, чем ожидалось. Таким образом, нехватка продовольствия повлияла не только на новое поколение, но и на последующее.
Так что же, Ламарк оказался в итоге прав? Лишь косвенно. Хотя эпигенетическое наследование определенных черт работает быстрее, чем классический эволюционный процесс, но эффект от него длится недолго. Эпигенетика не изменяет последовательность букв в ДНК, а только их химические придатки. Они динамичны и через несколько поколений снова пропадают. Правильнее было бы рассматривать эпигенетику как дополнение к классической эволюционной теории Дарвина. После своих экспериментов с мышиными хвостами Вайсманн подытожил дебаты между Ламарком и Дарвином следующим образом: «Не гонка за 200 лет превратила лошадей в скакунов, а выбор вариаций, наиболее предпочтительных для бега, среди потомков превосходных быстроногих бегунов».
Наряду с изучением последовательности букв генома теперь внимание следует уделять также исследованию эпигенома. За последние несколько лет у ученых появились возможности для систематического исследования эпигенетических модификаций всей ДНК человека. Безусловно, это одна из самых увлекательных областей науки, в исследование которых может в наше время погрузиться молекулярный биолог. То, что мы едим, и даже наши эмоции могут оказывать влияние на активность наших генов. До сих пор крайне противоречивым является вопрос, каким образом эти модификации наследуются у людей. Для этого область исследования просто еще слишком молода. Кто знает, что мы выясним через пару лет? Вдруг бабушка была права и, если часто смотреть телевизор, глаза действительно станут квадратными?
Если вся ваша жизнь была горьким разочарованием, попробуйте хотя бы умереть круто. Берите пример с Джеймса Духана, которого вы, скорее всего, знаете как главного инженера Скотти из «Стар Трека». В 2005 году, лежа на смертном одре, он настоял на том, чтобы его прах отправили в открытый космос. В 2007 году его останки были помещены в ракету SpaceLoft-XL и запущены в космос. Но ракета, длина которой составляла почти пять метров, достигнув максимальной высоты 129 километров, не вышла на орбиту и сбросила груз с парашютом обратно на землю. Детские забавы для того, кто отправлял людей по всей галактике на лучах света. Поэтому в 2008 году было решено прибегнуть к более крупному калибру и запустить часть его праха с ракетой Falcon-1 парить на орбите в течение нескольких лет. Но у ракеты были другие планы, и уже через несколько минут она плюхнулась в Тихий океан. Досадно, но Скотти все никак не мог остановиться. В 2012 году его прах вместе с 500 килограммами провианта на космическом корабле Dragon С2+, принадлежащем компании SpaceX, был отправлен на Международную космическую станцию. Надеюсь, что груз был должным образом помечен, глупо бы получилось, если астронавты вдруг начали бы жаловаться, что их еда отдает гарью. Если расходы вас не сильно пугают, можете обратиться в фирму Celestis и за каких-то 12 500 долларов запустить в космос один грамм своего пепла. Но если вы, как и я, принадлежите к тем, чье «сердце говорит про космос, а бюджет о куче компоста», уйдите из жизни, устроив как минимум приличный фейерверк. В компании Heavens Above Fireworks вашим прахом начинят восхитительную пиротехнику, по 75 фунтов веса на ракету. Это подарит вашим друзьям захватывающее дух прощание, а врагам поможет отпраздновать. Так что все будут довольны. Почему бы не устроить вечеринку в честь своей смерти? Вы все равно рано или поздно умрете, и я думаю, что это достойный финал.
122 года — такова самая большая зафиксированная продолжительность жизни.
Не то чтобы я имел что-то против вас лично, но только представьте себе, что вы никогда не отойдете в мир иной. За пару тысячелетий вы успеете посмотреть большинство фильмов с Николасом Кейджем, и к тому времени, когда рассыплется последняя элементарная частица во Вселенной, ваши субботние вечера будут уже не такими веселыми, как сегодня. А значит, бессмертие подходит лишь тем, кто и так привык скучать, день за днем занимаясь унылой, монотонной деятельностью. Например, госслужащие или морские медузы. Причем представитель класса гидрозоев Turritopsis dohrnii намного ближе к бесконечной жизни, чем чиновник, которому в лучшем случае может показаться бесконечной его куча бумаг. Четырехпятимиллиметровые медузы Т. dohrnii, живущие во всех океанах, возможно, уже привлекали ваше внимание своим желтоватым брюшком, проглядывающим сквозь колоколообразную форму. Если название кажется вам не таким уж легко запоминающимся, просто используйте прозвище «бессмертная медуза». Эти морские существа являются единственными многоклеточными организмами, которые, как известно, потенциально являются биологически бессмертными. Если медуза ранена или страдает от голода или других стрессовых факторов, она просто переходит на более раннюю стадию развития и прикрепляется к морскому дну в виде полипа, а через некоторое время снова превращается в медузу. Таким образом, она является единственным животным, которое может развиться из половозрелой особи обратно в неполовозрелую форму жизни. Теоретически этот трюк можно повторять бесконечно. Бедные медузы-родители, чьи дети из-за сильного стресса по 50 раз переживают половое созревание! К тому же всякое веселье заканчивается, если приходится брать кредит, чтобы купить свечи для праздничного торта ко дню рождения. В свободных водах жизнь Т. dohrnii, как правило, заканчивается рано, когда животное, которое относится к планктону, съедает хищник. К сожалению, медузы плохо переносят содержание в лабораторных условиях, что довольно сильно затрудняет изучение их бессмертия. Правда, существуют и другие способы повернуть вспять биологические часы или по крайней мере значительно замедлить старение. Прежде чем мы перейдем к ним, следует вкратце обсудить, что на самом деле представляет собой этот процесс, который радует нас всеми этими харизматическими морщинами и привлекательной лысиной.
