Гены и среда

В гиде On the Edge, который мы подготовили вместе с Отделом культуры и образования Посольства Великобритании в Москве, профессора из ведущих британских университетов объясняют 15 главных научных тем, которые должен понимать каждый образованный человек. Следите за новостями проекта и будьте на крае науки вместе с нами.

Когда речь заходит о генах и окружающей среде, я часто вспоминаю Уильяма Шекспира. Он написал пьесу «Буря», и по сюжету на одном острове происходит кораблекрушение. На этом острове живет дьявол по имени Калибан, и люди с потерпевшего крушение корабля пытались относиться к нему по-доброму, но он оказался совершенно ужасным: не помогал им, а только мешал. И в отчаянии один из них говорит: «On thy foul nature nurture will never stick» — это значит, что «ты родился таким ужасным, что никакие наши действия, никакое воспитание не сделает тебя лучше».

В разговорах о генетике часто возникает эта идея — противопоставление природы и воспитания (nature vs. nurture). Немногие знают, что сама эта фраза восходит к Шекспиру. Фрэнсис Гальтон, который в каком-то смысле был основоположником генетики человека, был полностью убежден (как и почти все тогда), что все зависит от природы, то есть от того, каким ты родился. Он был выдающимся ученым. Конечно, он совершал ошибки, но все ученые ошибаются. Гальтон написал книгу под названием «Наследственность таланта» (Hereditary Genius), в которой указал, что если ваш отец был судьей, и его отец был судьей, и его отец был судьей, то с большой вероятностью вы тоже станете судьей. Но он пошел еще дальше: он отправился в Ньюкасл-апон-Тайн (Тайн — это река, где часто проводят соревнования по гребле) и обнаружил, что у чемпионов по гребле отцы тоже были чемпионами, равно как и их деды и прадеды. Он проверил свою теорию на разных признаках, и везде все повторялось. Для него это доказывало, что все зависит от вашей природы и никакое воспитание ничего не изменит.

Разумеется, он ошибался. Помимо всего прочего, через поколения — а зачастую через много поколений — передаются и деньги: многие современные миллионеры стали ими потому, что их родители были миллионерами. Сейчас, в нашу технологическую эпоху, это верно не во всех случаях, но долгое время это было так. Однако денежных генов не существует. Само существование повторений — это очень слабое свидетельство в пользу влияния генов, но многие до сих пор этого не понимают. Если ввести в Google фразу «ученые нашли ген», в последний раз, когда я это сделал, я получил 63 тысячи ссылок. С учетом того, что у нас всего 23 тысячи генов, это впечатляет. Но все это глупо: «ученые нашли ген языка», «ученые нашли ген несчастья», «ученые нашли ген музыкальности», «ученые нашли ген роста». Самое опасное в генетике — это словосочетание «ген, который отвечает за…», поскольку гены всего лишь унылые участки ДНК, они работают только в среде. Без среды они бы не работали, и это поражает, когда вы изучаете генетику. Но обществу среда кажется менее важной, тогда как генетики знают, что она более важна.

Я часто привожу классический пример из генетики кошек. У меня есть много примеров из этой области, и один из них связан с черными и белыми кошками. Мы все знаем, что бывают черные и белые кошки. Чарльз Дарвин, кстати, открыл о белых кошках очень интересную вещь: все белые кошки с голубыми глазами глухие. Дарвин это обнаружил. Оказалось, что у белых кошек не вырабатывается пигмент меланин. Он есть у всех нас: если у вас темные волосы, в них есть меланин; если у вас темная кожа, в ней есть меланин, а также он присутствует у нас в мозге, внутреннем ухе и других органах. Черная кошка может создать меланин в ходе биохимической производственной цепочки: она начинается с простых веществ, которые объединяются и образуют этот сложный пигмент. Если один из механизмов в этой цепочке сломался и цепочка доходит до этого места и останавливается, вы получаете белую кошку. Все просто.

Но иногда механизм не ломается полностью, он лишь немного поврежден и работает не совсем правильно. Тогда у кошек возникают довольно странные окрасы. Я расскажу о сиамских кошках — не знаю, как они называются по-русски, но это кошки с черным носом, ушами и хвостом, а если это кот, то у него еще и черные яички. Окрас сиамских кошек — это генетическая мутация, у них изменена ДНК. Мы знаем, что́ пошло не так и где, мы хорошо знаем основу этой цепочки ДНК, что там сломалось, мы ставили эксперименты по разведению с другими кошками, и там все повторяется по законам, открытым Менделем на горохе. Так что это гены. Я счастлив это признать, это совершенно точно работа генов.

Но что важно, все зависит и от среды. Кошки приобретают этот странный окрас из-за того, что энзим, отвечающий за создание меланина, хорошо работает только в более холодных частях тела кошки, где меньше лишней энергии влияет на биохимический процесс, и намного хуже работает в теплых участках, то есть в основной части тела, которая на 2–3 градуса теплее. Нос, уши, хвост и яички, являющиеся самой холодной частью тела любого мужчины, становятся черными. Если вы хотите получить темную сиамскую кошку, вы можете на протяжении многих поколений выводить темных сиамских кошек или просто взять сиамского котенка и держать его в холодной комнате, и он станет намного темнее. Если вы хотите получить светлую сиамскую кошку, вы можете взять сиамского котенка и держать его в теплой комнате, и он будет намного светлее. А если вы хотите очень дорогого черного кота, вы можете взять сиамского котенка и держать его в холодильнике, и получится черный кот. Так что окрас сиамского кота зависит от генов, но также зависит и от среды. Они работают вместе, и мы видим это постоянно.

Мы видим, как это работает и в нашей жизни. Когда я родился, то есть 75 лет назад — грустно, но факт: я родился в конце Второй мировой войны, — после войны не было серьезного голода, но оставалась некоторая нехватка продовольствия, и было нормированное распределение. В России и Германии было еще хуже, чем в Западной Европе, но люди здесь были вынуждены придерживаться простой диеты. Если оглянуться, можно понять, что это была очень здоровая диета: мало сахара, мало тортов и тому подобного, почти никакого сливочного масла. И в целом люди были довольно худыми. С того времени все изменилось. И тогда, и в XIX веке, и в России XIX века, если почитать Толстого, одна из ключевых характеристик правящего класса, то есть богачей, заключалась в том, что они были толстые. Крестьяне же голодали и были худыми. То же самое происходило и здесь, в Британии: если вы почитаете Чарльза Диккенса, вы увидите, что многие богатые персонажи-лондонцы XIX века, в цилиндрах и с сигарами, были тучными, а бедняки — худыми. Сейчас мы видим обратную ситуацию. Когда я читаю об этом лекцию своим студентам Университетского колледжа Лондона, я смотрю на них — а они очень умны и все из среднего класса — и не уверен, что смогу найти среди них кого-то толстого. Но если я отправлюсь в те части Лондона, где живет рабочий класс, там ожирение — большая проблема. В Америке это огромная проблема, ожидаемая продолжительность жизни в США быстро падает, и это связано с ожирением. Откуда оно взялось? А еда оказалась в свободном доступе: в 1930-х годах среднему человеку из рабочего класса нужно было работать больше половины недели, чтобы обеспечить едой себя, жену и двоих детей. Сейчас у него на это уходит в среднем меньше дня, если он будет покупать отвратительную дешевую, жирную, сладкую еду. Еда сейчас общедоступна, и люди едят ее и набирают вес.

Мы многое знаем о генетике этого процесса. Есть убедительные доказательства того, что, если индивиды с конкретными генами будут есть много еды, они станут толстыми. Но эффект от этих генов проявляется только там, где есть дешевая еда. Это как феномен сиамских кошек. Если еды нет, неважно, есть ли у вас гены, которые сделают вас толстыми: вам просто не хватит еды, чтобы растолстеть. Эффект от них огромен, но, что очень неожиданно, они работают не в кишечнике или печени, они не меняют ваш метаболизм — по крайней мере, бо́льшая их часть. Они работают в вашем мозге, и почти все они связаны с аппетитом. Существуют разнообразные гормоны, которые меняют ощущение голода, в том числе инсулин. Но первый открытый гормон — и мне придется прорекламировать Университетский колледж Лондона, потому что открытие произошло именно здесь, примерно в 200 ярдах отсюда, — это гормон под названием «грелин», гормон аппетита, открытый в 1903 году. Нам всем знакомо чувство голода. Мы хотим есть и идем в «Макдоналдс» — в Париже ли, в Лондоне ли, в Москве ли, — покупаем там какую-нибудь вредную еду и съедаем — ну, лично я нет, и вы, наверное, тоже, но многие съедают и говорят: «О, было вкусно, не правда ли?» А я думаю: «Боже, какая гадость». Но вы не идете и не покупаете потом второй или третий чизбургер или молочный коктейль, потому что у вас есть другие гормоны, которые говорят: «Ты уже наелся». Это гормоны насыщения. У вас есть гормоны голода и гормоны «хватит жрать».

Время от времени рождаются люди, у которых эти гормоны не вырабатываются, и они всегда голодны. Один из этих гормонов называется «лептин», и один человек на 50 или 100 тысяч рождается без него. В детстве такие люди все время хотят есть, и они не притворяются: они действительно безумно голодны. Разумеется, они кричат, орут и поднимают шум, их родители в расстройстве дают им слишком много еды, и у них развивается морбидное ожирение. К счастью, сейчас мы можем лечить это инъекциями лептина. Но это снова пример взаимодействия природы и среды: эти гены ожирения или голода присутствуют с самого появления человека как вида, но они стали проблемой только в последние 20–30 лет, когда еда стала доступной. Это совместная работа природы и среды.

Есть и вторая тонкость, о которой люди не очень любят задумываться: эти гены влияют на ваше сознание. Они работают у вас в голове, и людей очень тревожит, что ДНК может менять ваш аппетит. Но я скажу: «Это гормон». Есть и другой гормон, который тоже показывает взаимодействие природы и среды и влияет на наше сознание, — это тестостерон — гормон, делающий нас мужчинами, прекрасными созданиями. У женщин он тоже есть, но в меньших количествах, поэтому у некоторых пожилых женщин с возрастом вырастают усы. У женщин тестостерона немного, но у мужчин намного больше. Тестостерон — мерзкая штука: из-за него мужчины живут меньше, больше подвержены инфекционным заболеваниям, поскольку он подавляет иммунную систему, и из-за него мужчин с большей вероятностью могут убить.

Тестостерон меняет ваше поведение, и мы хорошо знаем, как это происходит, мы знаем многое о биохимии этого процесса. Например, бодибилдеры, которые используют тестостерон для увеличения мышечной массы, часто умирают по «мужским» причинам: их убивают, они гибнут в автокатастрофах, они совершают самоубийства и так далее. Так что тестостерон влияет на ваш разум. Но кроме того, он совершенно точно меняет вашу предрасположенность к жестокому поведению.

По всему миру мужчины убивают в десять раз чаще, чем женщины. Уровень убийств в Британии довольно низкий, хотя не такой, как в Сингапуре, но уровень убийств в Колумбии (в Южной Америке) в тысячу раз превышает уровень убийств в Сингапуре. Уровень убийств в США в пять раз превышает уровень убийств в Британии. Тестостерон одинаковый и там и там, но в Колумбии есть наркотики, банды и оружие, есть бедность, безработица, жестокость, и это ставит часть населения, то есть мужчин, под генетический риск. У них есть гены, подвергающие их риску убийства, если поместить их в преступную среду. Если вы хотите избавиться от убийств, нужно сделать то, что сделали в Сингапуре и Британии, — избавиться от оружия. В этих странах вы не можете достать пистолет: это невозможно. В Сингапуре пытаются улучшить условия жизни, снизить уровень безработицы, и все это работает. Так что вы можете решить генетическую проблему, меняя среду, и это, наверное, самое важное, что можно рассказать современному миру о генах человека.