Мини изучал поведение крыс, которым в первые часы после рождения доставалось разное количество материнского внимания. Малыши, которых вылизывала мама, выросли в уверенных в себе крысят, ведущих себя относительно спокойно и легко справляющихся со стрессовыми ситуациями. Что же касается крысят, обделенных вниманием своих матерей, то они выросли невероятно нервными.
Возможно, вам показалось, что это исследование спорное, потому что неясно, природа играет первостепенную роль или воспитание. Те, кто выступает на стороне природы, сказали бы, что крысы с плохими социальными навыками передавали потомству свои гены, отвечающие за эмоциональные проблемы, в то время как от уравновешенных матерей крысятам доставались гены выдержанности. В этом есть свой смысл, но только в некоторой степени – Мини со своими коллегами проводил свой эксперимент так, чтобы проверить в том числе и эту теорию. Исследователи отдавали детенышей отчужденных матерей любящим, и наоборот. Крысята, которых вдоволь вылизывали после рождения, вырастали спокойными, независимо от поведения их биологических матерей.
Те, кто в этом споре считает, что первоочередная роль отдана воспитанию, наверное, уже почуяли запах победы, не так ли? Если крысята, с которыми хорошо обращались, вырастали нормальными, независимо от своего генетического портрета, то это должно означать, что развитие их личности определялось тем, как о них заботились родители.
Однако не стоит торопиться с выводами.
Анализ крысиных генов показал поразительную разницу в следах метилирования у двух групп крыс. У крысят, удостоенных заботы и внимания матерей (будь то биологических или приемных), наблюдалось снижение количества метильных маркеров в генах, отвечающих за развитие мозга. Материнские любовь и ласка каким-то образом активизировали процесс удаления метильных маркеров, которые иначе бы препятствовали развитию некоторых участков головного мозга их детей – они словно слизывали их своим языком. Часть мозга, заглушающая стрессовую реакцию, была у этих детей более развитой. Таким образом, в этой ситуации нельзя говорить отдельно про природу и воспитание: в данном случае природа и воспитание работали сообща.
Опубликованные Мини результаты исследования стали очередной эпигенетической сенсацией. Оказалось, что такая банальная вещь, как материнская забота, могла повлиять на экспрессию генетического кода животного. Это открытие было настолько поразительным, что некоторые так и не смогли в него поверить. Критик из одного известного научного журнала дошел до написания статьи о том, что, несмотря на аккуратно предоставленные учеными данные, это попросту невозможно. Так, по его мнению, просто не может происходить.
Однако именно так все и происходит.
Ученым достоверно не известно, оказывает ли материнская забота подобный эффект на развитие мозга у человеческих детей. В каком-то смысле это не имеет такого уж большого значения – мы и без этого знаем, что привязанность между родителями и ребенком в раннем детстве играет огромную роль в его эмоциональном развитии. Также нам известно, что эмоциональное состояние любящих, отзывчивых родителей передается их детям путем своеобразного психического метилирования – равно как и все, что способствует родительскому волнению. Все, начиная от семейных ссор и заканчивая проблемами со здоровьем или финансами, может повысить уровень стресса новоиспеченных родителей и помешать установлению нормальной, здоровой привязанности с ребенком.
Дети, чьи родители подвержены сильному стрессу, чаще оказываются подвержены депрессии и хуже себя контролируют. Дети, чьи родители спокойные и отзывчивые, как правило, более счастливые и здоровые.
Несмотря на то, что науке наверняка не известно, влияет ли забота родителей о ребенке в послеродовой период на формирование мозга малыша, тем не менее ученые, изучающие эти эпигенетические взаимосвязи у животных, полагают, что с большой вероятностью они присутствуют и у людей. В конце концов, развитие когнитивных функций и физическое развитие после рождения у людей происходит в значительно большей степени, чем у любых других млекопитающих.
Подобно мутации, процесс метилирования сам по себе не является ни плохим, ни хорошим – все зависит от того, какие гены включаются, а какие – нет, а также по какой именно причине это происходит. Правильное питание беременных мышей привело к увеличению количества метильных маркеров в гене agouti, что освободило целое поколение мышат от судьбы быть желтыми и толстыми. Родительская забота у крыс привела к уменьшению количества метильных маркеров в генах, отвечающих за развитие мозга. То же самое касается и людей. Некоторым генам лучше пребывать в выключенном состоянии, в то время как от других нам бы хотелось, чтобы они работали без передышки. Кроме того, метилирование далеко не всегда полностью отключает тот или иной ген. Ген может быть частично метилированным, а от степени его метилирования зависит то, насколько активным он является – чем меньше метильных маркеров, тем активнее проявляет себя ген.
В наших интересах, чтобы одно конкретное семейство генов не прекращало свою работу ни на минутку – речь идет о тех генах, которые подавляют развитие опухолей и восстанавливают нашу ДНК. Эти гены – штурмовики и бортврачи из антиракового корпуса. Ученым удалось выявить десятки подобных генетических стражников – когда они оказываются под замком, у раковых клеток оказываются развязаны руки.
В опубликованной недавно статье в журнале «Новости науки» была рассказана история двух однояйцевых близнецов, Элизабет и Элеоноры (это не их настоящие имена), рожденных девятого ноября 1939 года. С момента появления близняшек на свет их мать заботилась о них совершенно одинаково, так как не хотела, чтобы кому-то из девочек казалось, что она любит одну больше или меньше другой. Как сказала Элизабет: «К нам относились как к единому целому, а не как к двум отдельным людям». Их жизненные пути разошлись более сорока лет назад, вскоре после того, как им перевалило за двадцать, но они по-прежнему очень похожи между собой, начиная от внешнего вида и заканчивая жизненными ценностями. У них было лишь одно существенное отличие – семь лет назад Элеоноре диагностировали рак груди. У Элизабет эта болезнь никогда не была обнаружена.
ДНК однояйцевых близнецов полностью совпадают – однако ДНК не определяет человеческую судьбу.
Одной из причин этого является процесс метилирования. Вполне вероятно, что более сорока лет воздействия других условий окружающей среды привели к появлению в геноме Элеоноры метильных маркеров, которые в конечном счете привели к раку груди.
В 2005 году Манель Эстеллер совместно со своими коллегами из Испанского национального онкологического центра опубликовал доклад, в котором продемонстрировал, что при рождении у однояйцевых близнецов практически совпадают метильные маркеры, однако по мере их взросления начинают накапливаться различия. Было отмечено, что наиболее существенные отличия наблюдаются у тех близнецов, что прожили отдельно друг от друга большую часть жизни, как это было в случае с Элеонор и Элизабет. Эстеллер прокомментировал это следующими словами: «Мы полагаем, что эти эпигенетические различия, наблюдаемые у близнецов, во многом зависят от условий окружающей среды, будь то воздействие различных химических веществ, рацион питания, вредные привычки, а также от того, живет человек в крупном городе или сельской местности» [143].
Появляются все новые и новые доказательства идеи о том, что метилирование определенных генов находится в тесной связи с развитием рака. Так, немецкие ученые из компании под названием «Эпигеномика» [144] сообщили об обнаружении поразительной взаимосвязи между случаями рецидива рака молочной железы и количеством метильных маркеров в гене под названием PITX2. У девяноста процентов женщин с незначительно метилированным геном PITX2 десять лет спустя по-прежнему не было рака, в то время как только шестидесяти пяти процентам женщин с высоким уровнем метилирования этого гена посчастливилось не столкнуться с этой болезнью снова. В конечном счете подобного рода информация поможет врачам подбирать индивидуальное лечение для раковых больных – чем больше помощи они смогут получить от естественных борцов с раком организма больного, тем менее агрессивной химиотерапии или лучевой терапии будет необходимо. Данные, полученные в «Эпигеномике», уже начали использоваться, чтобы помочь женщинам с низким уровнем метилирования гена PITX2 решить, подвергать ли себя химиотерапии после удаления опухоли.
Ученым удалось установить однозначную связь между метилированием борющихся с раком генов и привычками, способствующими развитию рака.
Со временем такие вредные привычки, как курение, приводят к массивному накоплению метильных маркеров вокруг этих генов [145]. Ученые назвали этот процесс гиперметилированием. У курящих людей происходит гиперметилирование генов, которые иначе помогали бы им бороться с раком легких. Гены, предназначенные для борьбы с раком простаты, также подвержены гиперметилированию у курильщиков.
Следы метилирования, частично из-за гиперметилирующего эффекта привычек, способных провоцировать развитие рака, также могут выполнять роль ранних тревожных сигналов. У миллионов индийцев есть зависимость от ореха бетель – едких семян, которые, когда их разжевывают, окрашивают зубы и десны в кирпично-красный цвет и, подобно никотину, вызывают легкую интоксикацию, сильную зависимость, а также обладают ярко выраженными канцерогенными свойствами. Из-за традиции жевать эти семена рак ротовой полости является самым распространенным видом онкологии среди мужского населения Индии. Поскольку рак ротовой полости зачастую длительное время не приводит к появлению каких-либо симптомов, он очень часто приводит к смертельному исходу – семьдесят процентов индийцев, которым диагностируют рак ротовой полости, в конечном счете из-за него умирают. Привычка жевать семена бетеля может привести к гиперметилированию трех противодействующих раку генов – один из них подавляет рост опухолей, другой восстанавливает ДНК, а третий охотится на отдельные раковые клетки и приводит их к самоуничтожению. «Релайнс Лайф Сайенс», индийская компания, установившая эту связь, разработала анализ для измерения степени метилирования этих генов у человека. «Нам бы хотелось использовать данные о степени метилирования генотипа в области вокруг этих трех генов в качестве прогностического маркера с целью количественной оценки риска развития у человека рака ротовой полости» [146], – заявил доктор Дхананья Сараната, один из ученых «Релайнс Лайф Сайенс». В конечном счете анализы, подобные этому, могут внести огромнейший вклад в оценку риска развития рака, способствовать ранней диагностике и увеличению уровня выживаемости.