В 1953 году, задолго до того, как научились проводить анализ ДНК, в British Medical Journal было опубликовано любопытное исследование[75].
Миссис М., 25-летний донор, сдала первую порцию крови в марте этого года. Кровь, поступившая на лабораторный анализ, выглядела как смесь клеток групп А и 0. При введении сыворотки анти-А невооруженным глазом были видны крупные агглютинаты, но при изучении под микроскопом оказалось, что эти агглютинаты находятся среди большого числа неагглютинированных клеток. Такое случается через некоторое время после переливания крови группы 0 реципиенту с группой А. Однако миссис М. никогда не переливали кровь.
Это была загадка. Откуда в венах миссис М. могли взяться две группы крови? Тщательное воспроизведение результатов показало, что это произошло не в результате загрязнения в лаборатории. Одно возможное объяснение заключается в том, что эта ситуация отражает очень редкое явление, когда одна яйцеклетка оплодотворена двумя разными сперматозоидами и развилась в одного человека. Но такие люди всегда отличаются определенной асимметрией тела, например одно ухо заметно крупнее другого или глаза разного цвета. Миссис М. была вполне симметричной. А потом один врач решил задать важный вопрос. “Когда мы спросили, есть ли у нее близнец, миссис М. удивилась и ответила, что ее брат-близнец умер от пневмонии 25 лет назад в возрасте трех месяцев”.
Объяснение двойной группы крови миссис М. заключается в том, что плацента – не идеальный барьер против переноса клеток. Некоторые клетки ее брата, группы А, оказались в ее организме еще внутриутробно и сохранялись 25 лет. В этом возрасте около трети кровяных клеток миссис М. происходили от ее брата-близнеца. Когда ее кровь проанализировали спустя годы, количество клеток брата постепенно уменьшалось, но они не исчезли окончательно. Вот такое своеобразное бессмертие[76].
Когда смешиваются клетки двух разных людей, это называется химеризмом. Недавние работы показывают, что такое явление широко распространено[77]. В сущности, все мы химеры, потому что клетки легко передаются от матери к зародышу. В некоторых случаях материнские клетки исчезают в детском возрасте, но в других – остаются во многих органах на десятилетия. Если посмотреть в обратном направлении, в организме каждой женщины на поздних стадиях беременности есть клетки эмбриона, которые сохраняются в ее теле и много лет спустя[78]. В одном недавнем исследовании тканей, взятых при аутопсии, у 63 % женщин, родивших детей несколько десятилетий назад (их средний возраст был 75 лет), в мозге есть клетки эмбриона[79]. Стоит отметить, что перенос клеток от эмбриона к матери может происходить даже в случае выкидыша или аборта. Некоторые женщины даже не осознают, что у них был выкидыш на ранних стадиях беременности, но в их организме все равно остаются клетки эмбриона[80].
Перенос клеток через плаценту – потенциальный источник индивидуальности, но мы очень мало знаем о том, как в организме функционируют несобственные клетки. Клетки эмбриона в мозге матери становятся электрически активными нейронами, включенными в более крупные группы. Но остается неясным, оказывают ли они влияние на ментальные функции и поведение. Мы не знаем, меняют ли клетки эмбриона восприятие женщины и ее опыт. В 1970-х годах, во времена моего взросления, мама одного моего друга любила пить кофе из кружки с надписью “Безумие наследуется: вы получили его от детей”. Может, она была права, но немного не так, как она это себе представляла.
Перенос клеток эмбриона к матери может быть и полезным, и вредным[81]. По крайней мере, некоторые эмбриональные клетки, внедряющиеся в организм матери, это стволовые клетки – недифференцированные клетки, которые впоследствии развиваются в клетки любых типов. В некоторых случаях материнская иммунная система атакует эти клетки, и возникает аутоиммунное заболевание, такое как рассеянный склероз, которое может повредить кожу, сердце, легкие и почки матери. У других женщин стволовые клетки эмбриона иногда чудодейственно восстанавливают организм[82]. В одном исследовании у матери с заболеванием щитовидной железы функции щитовидки внезапно восстановились. Когда сделали биопсию, клетки восстановленной щитовидки оказались мужскими – вероятно, стволовыми клетками, переданными от сына в утробе. В еще одном подобном случае мать неожиданно излечилась от болезни печени, но теперь от регенерировавших клеток печени после прерванной беременности.
Мы обсудили несколько путей, с помощью которых опыт (в широком смысле) влияет на индивидуальные признаки. Во-первых, это регуляция генной экспрессии в результате опыта, когда стимулами служат температура, социальное взаимодействие и время года, в которое человек родился. Эта регуляция осуществляется эпигенетически, через факторы транскрипции, метилирование ДНК и модификацию гистонов, определяя, какие гены отключить, а какие включить в разное время в разных клетках. Во-вторых, это соматический мозаицизм, когда в клетках (не яйцеклетках и не сперматозоидах) организма накапливаются случайные мутации, меняющие индивидуальную последовательность ДНК. В-третьих, химеризм, когда в ваш организм попадают клетки другого человека. И наконец, мы обсудили случайность развития тела и мозга от момента зачатия до зрелости – от этого возникают индивидуальные вариации, но это не истинный опыт в том смысле, что это не процесс, который влияет на организм извне.
Важно, что благодаря всем этим механизмам генетически идентичные близнецы могут обладать разными признаками. Даже находясь рядом в утробе, близнецы не имеют идентичную историю случайностей развития, соматических мутаций, опыта и химеризма. И конечно, опыт, развитие и накопленные соматические мутации однояйцевых близнецов продолжают разделять их и после рождения.
В последние годы пресса много внимания уделяла феномену, который ученые называют транспоколенческим эпигенетическим наследованием, а в популярных СМИ это представляют так, будто вы можете унаследовать бабушкину травму. Гипотеза заключается в том, что, если ваша бабушка (или дедушка) перенесла какой-то физически или эмоционально травматический опыт, например пандемию гриппа в 1918 году, ее травма может передаваться потомству через эпигенетические изменения (такие как метилирование ДНК или ацетилирование гистонов). Эти изменения могут привести к тому, что потомки будут испытывать последствия травмы (например, тревожность, переедание или высокое кровяное давление), а эпигенетические изменения могут передаться и вам с помощью того же механизма. Уточню, что путь передачи в данном случае считается эпигенетическим (модификация паттернов и времени генной экспрессии), а не генетическими (модификация самой последовательности ДНК, как происходит при мутациях и селекции полезных эволюционных изменений). И такой способ передачи не просто межпоколенческий, от родителя к детям, но и транспоколенческий, то есть существующий как минимум два поколения.
По меньшей мере в 50 научных работах заявляется о существовании транспоколенческой эпигенетической наследственности у людей. Некоторые из наиболее цитируемых – группа исследований из шведского сельского региона Эверкаликс, который в течение многих лет страдал от плохих урожаев и периодически от голода. В этих исследованиях обнаружилось, что внуки из Эверкаликса жили дольше, если их дедушки в детстве пережили голод. Но внучки женщин, которые пережили голод, имели более низкую ожидаемую продолжительность жизни[83]. Авторы пишут: “Мы можем заключить, что у людей существует полоспецифическая транспоколенческая зависимость, наша гипотеза состоит в том, что эта зависимость регулируется половыми хромосомами X и Y”.
Не буду загружать вас деталями, но с сожалением констатирую, что я не могу признать убедительной ни одну работу из 50 с лишним эпидемиологических исследований. Все они страдают от недостаточного размера выборки, плохой статистики (некорректной для множественных сравнений) и выдвигают гипотезу только после получения результата[84]. Немногочисленные исследования, которые действительно измеряют эпигенетические маркеры в нескольких поколениях (например, в человеческих сперматозоидах) тоже страдают похожими недостатками.
Чтобы эпигенетическая наследственность в самом деле передавалась через поколения, эпигенетические модификации ДНК вашей бабушки, которые возникли в ее мозге и привели к тревожности, должны передаться и яйцеклеткам, чтобы перейти к следующему поколению. Тогда эти маркеры каким-то образом меняют экспрессию генов в определенных клетках и мозга, и остального организма, чтобы воспроизвести те же поведенческие и соматические черты в следующем поколении. А потом, разумеется, весь процесс должен повториться во второй раз, чтобы эти черты передались вам от матери или отца.
Не существует свидетельств тому, что у человека это происходит. Устоявшийся постулат биологии развития заключается в том, что эпигенетические маркеры в ДНК и гистонах исчезают на очень ранней стадии развития, еще когда любая клетка эмбриона может стать любым типом клеток тела. Недавно было показано, что в геноме мыши есть очень малое число участков, где эпигенетические маркеры стираются не до конца, так что это может служить потенциальным основанием для транспоколенческой эпигенетической наследственности[85]