Снова очень многие заговорили о Ламарке, сделав его иконой более гибкого способа наследственности. Журнал
По мере того как новый дух ламаркизма набирался сил, возможность эпигенетического наследования через поколения будоражила умы далеко за полями страниц научных журналов. Подразумевалось, что наше здоровье и даже мышление формируются под влиянием альтернативной формы наследственности. Если начать фантазировать о том, какие это может иметь последствия, то разыгравшееся воображение будет сложно унять[955]. Способность винклозолина и ДЭТА оказывать свое влияние через поколения вызывает опасения, что так же могут действовать и другие химически схожие вещества, в том числе некоторые компоненты пластика[956]. В 2012 г. во всем мире было произведено 280 млн т пластика, и бóльшая часть его оказалась в итоге в окружающем нас пространстве. Это довольно плохая новость, стоит лишь представить, как разрушительно он может повлиять на гормоны людей и животных. И все выглядит гораздо хуже, если принять к тому же во внимание, что наследие этого загрязнения в состоянии передаться и последующим поколениям.
А теперь представьте, что нищета, насилие и другие беды, с которыми сталкиваются родители, эпигенетически влияют на их детей, а те способны, в свою очередь, передать эти отметины своим отпрыскам. Подумайте обо всех социальных пороках, которые можно было бы объяснить «с помощью» Ламарка. В 2014 г. журналист Скотт Джонсон размышлял об этом в большой онлайн-публикации «Новая теория, объясняющая преступность и насилие в Америке»[957]. Он вплел рассказ о чернокожей семье из калифорнийского Окленда, преследуемой нищетой, наркоманией и преступностью, в историю развития эпигенетики, начав – незаслуженно, конечно – с Ламарка и закончив современными экспериментами на мышах. «Забудьте все, что вы слышали об оружии и наркотиках, – призывал Джонсон. – Сейчас ученые убеждены, что корни преступности могут лежать глубоко в нашей биологии».
Если же вы, напротив, мучительно охвачены тревогами, свойственными верхушке среднего класса, эпигенетика может стать для вас новой йогой. Гипнотерапевт Марк Уолинн начал проводить по всей территории США семинары, на которых он тщательно разбирается с родословными своих клиентов и ищет в них скрытые эпигенетические проблемы. На своей страничке в интернете он пишет: «Новейшие эпигенетические исследования говорят, что мы с вами могли унаследовать изменения в генах из-за травм, пережитых нашими родителями, дедушками и бабушками»[958]. Он обещает перепрограммировать эти унаследованные изменения, помогая построить «новые нейронные связи в вашем мозге, новые ощущения в вашем теле» и вдохнуть «новую энергию в ваши отношения с собой и другими». Всего за 350 долл.
Покинув эпигенетический семинар с перестроенными нейронными связями, вы, возможно, будете шокированы, узнав, сколь много в научных кругах недоверия к эпигенетической передаче информации между поколениями[959]. Целый ряд критиков не видит в проведенных экспериментах оснований для таких далеко идущих выводов. У них вызывает подозрения маленький размер выборки в большей части наиболее громких исследований. То, что выглядит как передача эпигенетической информации через поколения, может оказаться всего лишь совпадением. В некоторых случаях результаты, вполне вероятно, достоверные, но их причины необязательно связаны с эпигенетическим наследованием[960].
Однако наиболее убедительная критика этой формы наследования направлена на молекулярные детали[961]. Непонятно, как именно полученный родителями опыт может точно помещать метки на гены их потомков. И, хотя рисунок метилирования в клетках действительно меняется в течение жизни человека, совершенно неочевидно, что эти изменения унаследованы.
Проблема данной гипотезы заключается вот в чем – она не соответствует тому, что мы знаем о процессе оплодотворения. Сперматозоид несет свою собственную ДНК, у которой есть свой собственный индивидуальный эпигеном. Эта ДНК должна быть упакована очень плотно, чтобы уместиться в крошечном сперматозоиде. В ходе оплодотворения гены сперматозоида попадают в яйцеклетку, где сталкиваются с белками, атакующими эпигеном отца. Эпигенетическая драма продолжается и по мере роста эмбриона. Тотипотентные клетки удаляют бóльшую часть оставшихся метильных групп со своих ДНК. А затем – в процессе развития – они, наоборот, прикрепляют новую порцию метильных групп обратно на ДНК.
Такое новое метилирование позволяет клеткам эмбриона становиться тем, чем надо. Некоторые клетки «стремятся» стать плацентой. Другие дают начало трем зародышевым листкам. А по прошествии примерно трех недель маленькая группа клеток получает сигнал, сообщающий, что они выбраны для бессмертия. Избранники станут половыми клетками. Эти новообразованные первичные половые клетки еще раз меняют свой эпигеном[962]. Они убирают со своих ДНК львиную долю метильных групп. Многие ученые сомневаются, что эпигенетические отметки в состоянии сохраниться после всех этих чисток и переустановок. Если рассматривать наследственность как разновидность памяти, то у метилирования наступает полная амнезия в каждом поколении[963].
Подобные проблемы как раз и вызвали озабоченность многих ученых, вследствие чего они засомневались в утверждении Брайана Диаса, что мыши могут наследовать воспоминания. Нейрогенетик из дублинского Тринити-колледжа Кевин Митчелл выразил свой скептицизм в Twitter[964]. Он выдал тираду, достойную пера Августа Вейсмана.
«Вот что должно произойти, – пишет он, – для эпигенетической передачи между поколениями у млекопитающих:
Для ученых, подобных Митчеллу, изъян эпигенетического наследования выражается не просто в том, что для него не существует полного биологического объяснения. Такое наследование требует пересмотреть целые области науки, в которых исследователи уже довольно хорошо разобрались.
В 2014 г. Роберт Мартиенсен стал одним из установщиков отрезвляющего холодного душа для новых ламаркистов. Совместно с биологом Эдит Хёрд из парижского Института Кюри он проанализировал все проведенные к тому времени исследования на эту тему и опубликовал в журнале
Хёрд и Мартиенсен спрашивают: «Могут ли пища, которую мы едим, воздух, которым дышим, и даже эмоции, которые испытываем, влиять не только на наши гены, но и гены наших потомков?» Несмотря на все внимание, уделенное учеными и обществом этому вопросу, исследователи не видят никаких причин отвечать на него положительно. Авторы обзора заключают: «Пока слишком мало доказательств».
В 2017 г., когда я приезжал к Мартиенсену в Колд-Спринг-Харбор, он все еще не видел никаких причин пересмотреть свой вывод. До сих пор исследования на животных и, в частности, на людях выявили слишком мало информации, чтобы стоило беспокоиться на этот счет. Он не видит убедительных механизмов, с помощью которых эпигенетические признаки могут передаваться через многие поколения животных.
Кроме того, Мартиенсена, похоже, немного забавляет, что он приобрел репутацию маловера. Он считает неубедительными доказательства для животных, но при этом сам бóльшую часть времени занимается растениями. А здесь доказательства эпигенетического наследования бесспорны. «В природе такое постоянно происходит», – сказал он мне.
Ботаники обнаружили первые признаки особого пути передачи наследственной информации еще в середине XX в. У зерен кукурузы появлялась новая окраска, но проявление этого признака у потомков не соответствовало закону Менделя, и иногда через несколько поколений вновь возникала прежняя. Внимательно изучив ДНК кукурузы, исследователи выяснили, что смена цвета не была связана с мутацией в каких-то генах. Менялась схема метилирования. Каждый раз, когда клетка растения делилась, она достраивала метильные группы в тех же местах на ДНК, где они располагались в материнской клетке. Однако время от времени клетка меняла эту схему: добавляла новые метильные группы туда, где их раньше не было, или убирала и не восстанавливала их. Эти изменения могли выключать или включать гены у растения, что приводило к разным последствиям и в том числе придавало новый цвет зернам кукурузы.
Такое странное наследование было выявлено также у других видов сельскохозяйственных и диких растений, в частности льнянки. Энрико Коэн с коллегами открыл, что трубковидный цветок пелории возникает из-за определенного, передающегося по наследству метилирования гена
По-видимому, растениям проще, чем животным, осуществить передачу эпигенетической информации между поколениями. У них, в отличие от животных, нет обособления клеток зародышевой линии в начале развития и нет сброса старого метилирования. Желудь красного дуба прорастает, его клетки развиваются в побеги и корни, и с годами их число увеличивается так, что получается дерево. Примерно через 25 лет оно оказывается готово к размножению и меняет программу некоторых клеток кончиков ветвей, превращая их в ботанический аналог стволовых клеток.
Эти клетки начинают быстро делиться, формируя цветки либо с пыльцой (растительный аналог сперматозоидов), либо с семязачатками (растительные аналоги яйцеклеток). Семязачатки оплодотворяются пыльцой от другого дерева и развиваются в желуди. На следующий год тот же дуб снова образует на кончиках веток стволовые клетки, из которых появляются цветки и половые клетки. Так будет продолжаться столетиями. Иначе говоря, прежде чем из соматической клетки образуется половая, проходит много делений и много времени, в течение которого эпигенетическая схема красного дуба может измениться. Поскольку растения не сбрасывают эпигенетические метки в половых клетках, молодой красный дуб может унаследовать эпигенетические изменения своих родителей.