В какой бы период времени ни складывалось подобное неравенство в поселении нутка, оно удерживалось лишь несколько столетий, а затем рушилось. Засухи и прочие бедствия нивелировали преимущества одних семей над другими. Вполне вероятно, что неравенство было столь же неустойчивым и во всех других обществах охотников-собирателей по всему миру. Однако с появлением сельского хозяйства оно могло усилиться и выстоять. Например, собиратели Ближнего Востока хранили найденные дикие растения в общих амбарах. Когда же они занялись сельским хозяйством, они начали заявлять свои права на землю для выращивания культур и строить личные амбары для хранения собственного урожая. Земледельцы, добивавшиеся лучших урожаев, получали пропитания больше необходимого и могли обменять его на что-то другое. Они теперь могли передавать землю и добро своим потомкам, которые начинали вести свое хозяйство с более выгодной стартовой позиции.
Очевидно, что унаследовать от своих родителей ФКУ – не то же самое, что унаследовать знание о том, как делать хлеб из нарду. В первом случае наследование представляет собой копирование генетической информации и соединение ее в эмбрионе. Для второго нужны годы обучения с помощью действий и речи. Тем не менее эти два примера наследования имеют общие черты. Они являются элементами отличия человека от человека и популяции от популяции соответственно. И оба способа наследования могут поддерживать эти различия на протяжении поколений.
На заре XX в. ученые свели значение слова «наследственность» к генам. Вскоре это узкое определение распространило свое влияние далеко за пределы генетических лабораторий. Но, даже если мы попытаемся использовать это понятие в новом значении, на него неизбежно повлияют призраки прошлого.
Мы называем генетические расстройства семейными проклятиями. Семьи крупных владельцев недвижимости оправдывают свое богатство загадочным геном успеха. Генеалогия начиналась как древняя практика легитимации через происхождение, но мы до сих пор пользуемся ею, объясняя наши истоки. Когда свидетельства о рождении и иммиграционные записи не помогают, в ход идет ДНК, чтобы прослеживать ветви нашей родословной все дальше и дальше. Мы радуемся, находя связь с какими-то известными историческими личностями, как будто наличие у нас их аллелей делает нас особенными, и игнорируем при этом тот факт, что по прошествии нескольких поколений у нас с ними осталось очень мало или вообще не осталось общей ДНК. Мы делаем ДНК-тесты, чтобы выяснить, являемся ли чистокровными ирландцами, чероки или египтянами, используя термины XVI в., созданные для описания скаковых лошадей или разделения людей на произвольные категории – несмотря на то что сведения, полученные от тех же самых ДНК, подобно термитам, проедают дырки в этих искусственных барьерах. Конечно, у любого фрагмента нашего генетического материала есть своя история, но каждый из них стремится в прошлое в своем направлении, перепрыгивая с континента на континент. Человеческий геном – это разрезанные и перемешанные образцы ДНК людей и ближайших к нам вымерших предковых видов.
Мы думаем, что наследственность ограничена тем, что обычно происходит в человеческих семьях. Два родителя объединяют по половине своих ДНК, чтобы создать новое потомство, и их гены подчиняются законам Менделя. На самом деле наследственность не ограничивается зачатием. Клетки продолжают делиться, и дочерние клетки наследуют от родительских всё: митохондрии, белки, хромосомы, эпигенетические изменения, которые определят состояние каждой клетки. Наши тела представляют собой ходячие родословные, разные ветви которых различаются сетями работающих генов, мозаичными мутациями и даже химерным происхождением. Не исключены и другие способы передачи – вейсмановский барьер отнюдь не идеален. Бессчетное количество животных обрело раковое бессмертие, разослав на тысячелетия свои раковые клетки новым хозяевам – как на суше, так и на море.
Все это не означает, что Вейсман неправ. Он предложил науке новый способ размышлять о наследственности, подготовив почву для признания открытий Менделя. В начале XX в. менделевские законы позволили генетикам понять человеческую наследственность, объяснив появление и исчезновение признаков через поколения, что озадачивало даже Дарвина. Простейшими решенными с их помощью загадками оказались заболевания, вызываемые одиночным доминантным аллелем или парой рецессивных, как ФКУ. Но для других характеристик, в том числе такой простой, на первый взгляд, как рост, наследственность оказалась очень сложной. Наше биологическое прошлое влияет на него тысячами разных способов.
Законы Менделя, как выяснилось, поразительно хрупки. Они регулярно нарушаются. Генный драйв постоянно одерживает верх над этими законами, распространяя гены в популяциях, чем рискует даже подтолкнуть виды к вымиранию. Многие виды животных, растений и грибов иногда подчиняются законам Менделя, а иногда находят новые пути передачи генов следующим поколениям. Некоторые виды становятся одновременно матерью и отцом. Они используют собственные сперматозоиды для оплодотворения собственных яйцеклеток. Или просто рекомбинируют хромосомы в одной клетке, из которой затем развивается их потомок. Другие вообще обходятся без гамет, клонируя сами себя. Такие виды не редкость: они живут рядом с нами. Они растут в лесах и на коралловых рифах. Они делают нам хлеб и пиво.
Наш антропоцентризм легко позволяет нам забыть, что законы Менделя молоды. Вселенная зародилась, имея скорость света 300 000 км/с и определенную массу электрона. И нигде в космосе не было никаких законов Менделя. Они появились гораздо позже и, насколько нам известно, всего лишь на одной планете. Но на покрытом водой камне наследственность развивалась уже миллиарды лет – задолго до возникновения законов Менделя. Микробы и вирусы, которые были единственными жителями Земли на протяжении половины всего существования жизни, размножались вовсе не путем слияния половых клеток. Они до сих пор так и не начали этого делать. Микроорганизмы следуют своим собственным правилам. Они создают почти идентичные копии своей ДНК. Но эта ДНК может передаваться от одного микроба к другому, формируя смесь, которая никогда бы не возникла, если бы наследственность передавалась только вертикально. У микробов развился собственный способ наследования. Ученые только в начале 2000-х гг. обнаружили, что многие виды бактерий используют систему CRISPR для получения защиты от вирусов – защиты, которую могут унаследовать их потомки.
Мы не сможем понять мир природы, исходя из упрощенного представления о генетической наследственности. Некоторые ученые утверждают, что следует снова расширить понятие «наследственность», чтобы учесть и другие пути ее передачи – культуру, эпигенетические маркеры, перемещающихся микробов и наверняка еще что-то, о чем мы пока даже не знаем. В 1980-х гг. Маркус Фельдман совместно с рядом исследователей осторожно приступил к постройке такой теории наследственности, которая включала бы в себя одновременно и культуру, и гены. С тех пор эту теорию пытались расширить и другие ученые. Рассел Бондуриански из австралийского университета Нового Южного Уэльса и Трой Дей из канадского Университета Куинс в Онтарио считают, что пришло время строить математические уравнения, которые смогут объединить генетические и негенетические формы наследственности. Они изложили свою точку зрения в книге «Не только гены», вышедшей в 2018 г.[1023]
Бондуриански и Дей утверждают, что весь предыдущий век исследования наследственности основывались на некоем заблуждении. Генетики не просто защищали концепцию генов, находя ей множество подтверждений. Они отвергали саму возможность того, что носителем наследственной информации может быть нечто иное, не ген. Однако существование одного пути необязательно исключает другой. «Чисто генетическая концепция наследственности никогда не была надежно подкреплена доказательствами или логикой», – заявляют Бондуриански и Дей.
По мере того как все сильнее утверждалась генетическая концепция, исследования негенетических форм сошли на нет. Их репутация была запятнана скандалами, поскольку некоторые эксперименты, предположительно поддерживающие негенетическую наследственность, оказались некачественными или даже откровенно сфальсифицированными. Однако даже добросовестные ученые попадали в невыгодное положение. Гены могут оказывать влияние с прямо-таки арифметической точностью. Простое разведение гороха или мух открывает глубокие закономерности наследования генов. Негенетические формы наследственности сложнее отделить от влияния окружающей среды, и они менее заметны. Таким образом, исследователи, пытавшиеся задокументировать проявления негенетической наследственности, были вынуждены долго за ними гоняться. Линней заметил монстра –
Споры о наследственности вышли на новый уровень. Каждая сторона признала существование другой. Ни один сторонник негенетической наследственности не отрицает силу генов. И среди генетиков, с которыми я говорил, никто не отверг идею, что наследственность может обеспечиваться чем-то кроме генов. Сейчас идут баталии об их важности. Некоторые генетики в действительности не считают, что, исследуя негенетическую наследственность, можно многое понять. Другие же биологи полагают, что единственный способ разобраться в сути присущих организмам признаков – это понять, как они передаются по наследству, и иногда этот поиск уводит их от генов.
Важный аргумент в пользу генов (и против негенетической наследственности) заключается в том, что они обладают способностью закрепления. Наши клетки наполнены множеством специальных белков и РНК, которые работают вместе для копирования генов, следя за тем, чтобы новые копии были практически неотличимы от оригиналов. Низкий уровень мутаций в нашей ДНК позволяет аллелям передаваться из поколения в поколение. Эта способность к закреплению дает естественному отбору достаточное количество времени, чтобы выбрать нужные аллели и произвести эволюционные изменения.
Негенетическая наследственность может быть гораздо более кратковременной. Дафнии – крошечные беспозвоночные, живущие в прудах и ручьях, – используют одну из форм негенетической наследственности, чтобы избегать хищников. Если они чуют запах хищной рыбы, они отращивают на головах и хвостах шипы, увеличивающие вероятность того, что рыба их выплюнет, а не проглотит. Затем у самок дафний рождаются потомки, которые отращивают шипы с самых ранних стадий своего развития, даже в отсутствие запаха какого-либо хищника. Это изменение будет сохраняться еще несколько поколений, но затем исчезнет. Какое-то очередное поколение дафний вырастет без шипов. Подобная наследственность не приводит к эволюционным изменениям, потому что естественный отбор не может долго отдавать предпочтение шипастым дафниям.
Однако Бондуриански и Дей отвергают этот аргумент, позволяющий усомниться в важности негенетической наследственности. В некоторых случаях она может сохраняться достаточно долго. Тот факт, что монстр-льнянка Линнея до сих пор выглядит нелепо, показывает, что наследственность способна передаваться по эпигенетическому каналу веками – по крайней мере у льнянки. Восприняв культуру как новый вид наследственности, мы сможем проследить некоторые культурные традиции на десятки тысяч лет назад. И даже если негенетическая наследственность кратковременна, она все равно может оказывать большое влияние на вид. Программируя потомков так, чтобы у тех образовались шипы и другие защитные приспособления, животные и растения в состоянии получить долговременное эволюционное преимущество – даже просто от изменения окружающей среды. Последствия могут распространиться по всей пищевой цепи. Шипы дафний позволят им увеличить свою численность, оставив при этом хищников голодными.
Негенетическая наследственность важна и по другой причине: она потенциально способна управлять эволюцией. Например, в некоторых условиях естественный отбор может обеспечить превосходство высоким растениям над низкими. Растения окажутся в состоянии достигать огромной высоты, если унаследуют правильные аллели, но негенетические факторы тоже смогут повлиять на их рост. Если благодаря негенетическим факторам высокие растения станут еще выше, у них будет больше потомков. В других случаях негенетическая наследственность иной раз работает и против генов, заводя эволюцию в тупик.
Бондуриански и Дей в своей книге сохраняют спокойствие по поводу важности или неважности негенетической наследственности. Они не поднимают шума вокруг эпигенетической памяти прошлых жизней. Они просто признают, что этот вопрос злободневен, но ответа на него нет. Авторы разработали математические уравнения и методы, которые, как они надеются, позволят изучать обе формы наследственности одновременно у одних и тех же организмов. Они утверждают, что учет обоих ее типов может оказаться полезным для решения наиболее сложных, касающихся развития жизни вопросов, которые не прекращают интересовать ученых, – к примеру, почему мы стареем, как появились павлиньи хвосты и другие экстравагантные проявления ухаживания, как возникают новые виды. Даже человеческая история может выиграть от расширенного взгляда на наследственность.
Например, если вы недавно наслаждались рожком мороженого или ломтиком сыра бри, вы воспользовались одними из самых странных результатов аграрной революции. Как правило, млекопитающие не потребляют молоко в какой-либо форме после того, как мать прекращает их кормить. После завершения вскармливания у них перестает вырабатываться лактаза – фермент, необходимый для переработки молочного сахара (лактозы). То же происходит и у двух третей человечества. Для них потребление молока оборачивается неприятным опытом в виде вздутия живота и поноса. Но оставшиеся примерно 2 млрд человек могут продолжать использовать в пищу молоко и молочные продукты, будучи уже взрослыми. Они унаследовали мутации, позволяющие сохранить выработку лактазы. Ученые обнаружили несколько таких мутаций в одной и той же области генома. Они изменяют генетический переключатель, контролирующий действие гена
Все эти данные хорошо стыкуются. Они свидетельствуют о том, что после одомашнивания крупного рогатого скота среди людей распространилась мутация, позволяющая им потреблять молоко. Возникает соблазн считать вопрос решенным. Но Бондуриански и Дей указывают на имеющееся здесь противоречие. До одомашнивания скота у очень немногих людей были мутации в гене
Ответ заключается в том, что в ранних скотоводческих обществах одновременно действовали оба вида наследственности: генетическая – в виде мутации в гене