Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Но что такое эта «генетическая память»? Чем, помимо самих генов, она кодируется? Уоддингтон не знал об исследовании Голодной зимы – он умер, по большому счету непризнанный, в 1975-м, – но генетики прозорливо разглядели связь между гипотезой Уоддингтона и заболеваниями в нескольких поколениях голландской когорты. Здесь участие «генетической памяти» тоже казалось очевидным: дети и внуки голодавших были склонны к метаболическим заболеваниям, как если бы в их геномах хранилось какое-то воспоминание о метаболических муках предков. Фактором, ответственным за «память», здесь тоже не могло быть изменение нуклеотидной последовательности: гены сотен тысяч мужчин и женщин из голландской когорты не могли так мутировать всего за три поколения. И здесь тоже взаимодействие генов со средой изменило фенотип – предрасположенность к развитию заболеваний. Что-то должно было отпечататься на геноме под действием голода – какая-то стойкая, наследуемая метка, которая теперь передается из поколения в поколение.
Если дополнительный слой информации действительно может накладываться на геном, это чревато беспрецедентными вызовами для науки. Прежде всего ставится под сомнение важнейший принцип классической дарвиновской эволюции. Концептуально ключевой элемент теории Дарвина состоит в том, что гены не запоминают – не способны запоминать – на постоянной и наследуемой основе опыт организма. Когда антилопа вытягивает шею, чтобы достать до высокой ветки, ее гены не фиксируют это усилие, а ее дети не родятся жирафами (на идее прямого перехода благоприобретенной черты в наследственную, напомню, держалась ошибочная теория Ламарка об эволюции посредством адаптаций). Жирафы появились скорее благодаря спонтанной изменчивости и естественному отбору: среди предковых животных, поедающих деревья, появились мутанты с длинными шеями, и после голодного периода выжили именно они – прошли естественный отбор. Гипотезу о том, что воздействия среды навсегда изменяют гены, проверил на практике Август Вейсман, который отрубал хвосты пяти поколениям мышей – и тем не менее обнаружил у всех новорожденных из шестого идеально сформированные хвосты. Эволюция умеет создавать прекрасно приспособленный организм, но не намеренно: она, по известному сравнению Докинза, часовщик не только слепой, но и забывчивый. Ее единственный двигатель – выживание и отбор, ее единственная память – мутации.
И все же «внукам той зимы» как-то досталась память о голоде их предков – и не посредством мутаций и отбора, а через какое-то наследуемое послание, в которое трансформировался фактор среды. Генетическая память в таком виде могла бы служить кротовой норой для эволюции. Предки жирафа могли бы породить жирафа, но не протискиваясь невесть сколько времени через угрюмую мальтузианскую логику мутаций, выживания и отбора, а просто напрягая свою шею и запечатлевая воспоминание об этом напряжении в своем геноме. Мышь с отрезанным хвостом могла бы рожать мышей с укороченными хвостами, передавая соответствующую информацию в их гены. Дети, росшие в развивающей среде, повзрослев, могли бы производить более развитых детей. Эта идея воспроизводила дарвиновское представление о геммулах: специфический опыт, события из биографии организма должны были отправлять сигналы прямо в его геном. Такая система служила бы скоростным тоннелем между индивидуальными адаптациями и эволюцией. Она вернула бы часовщику зрение.
Что касается Уоддингтона, то он был заинтересован в получении ответа еще по одной причине – по личной. Новообращенный пылкий марксист, он воображал, что открытие подобных «памятефиксирующих» элементов в геноме может сыграть важную роль не только в постижении человеческой эмбриологии, но и в продвижении его политического проекта. Если можно внушать что-то клеткам манипуляциями с их генетической памятью, то, вероятно, так же можно внушать что-то и людям (вспомним попытки Лысенко воспитать сорта пшеницы и старания Сталина вытравить образ мыслей диссидентов). Подобный процесс мог бы отменить идентичность клетки и позволить ей подняться по ландшафту Уоддингтона – вернуться из зрелого состояния в эмбриональное, обратив таким образом ход биологических часов. Теоретически он мог бы отменить и фиксированность памяти человека, и его идентичность, и даже его выбор.
До конца 1950-х эпигенетика оставалась скорее фантазией: никто не засвидетельствовал, как клетка накладывает свою историю или идентичность на собственный геном. В 1961-м два эксперимента, разделенные менее чем полугодием и тремя десятками километров, перевернули наши представления о генах и добавили правдоподобия теории Уоддингтона.
Летом 1958 года аспирант Оксфордского университета Джон Гёрдон приступил к изучению развития лягушки. Гёрдон никогда не был особенно перспективным студентом – по результатам одного научного экзамена он как-то оказался на 250-м месте из 250, – зато он обладал, по собственному выражению, «способностью работать с малыми масштабами»[1038]. В своем главном эксперименте он оперировал масштабом мельчайшим. В начале 1950-х два ученых из Филадельфии освободили неоплодотворенную икринку лягушки от всех генов, изъяв из нее ядро и сохранив клеточную оболочку, а затем внесли в нее геном лягушачьей соматической клетки. В первом приближении это соответствовало плану разорить гнездо, подсунуть туда чужого птенца и следить, нормально ли он развивается. Содержит ли «гнездо» – то есть безъядерная яйцеклетка – все необходимые факторы для формирования эмбриона по внесенному геному другой клетки? Да, содержит. Исследователям из Филадельфии порой удавалось-таки вывести головастика из икринки с впрыснутым лягушачьим геномом. Ситуация соответствовала крайней форме паразитизма: яйцеклетка играла роль хозяина, простого сосуда для генома соматической клетки, причем позволяла этому геному развиваться в совершенно нормальное взрослое животное. Ученые назвали свой метод переносом ядер, однако из-за крайней неэффективности его в конце концов забросили.
Гёрдон, вдохновленный этими редкими успехами, раздвинул границы эксперимента. Команда из Филадельфии переносила ядра из клеток эмбрионов в безъядерные яйцеклетки. В 1961-м Гёрдон начал постепенно двигаться[1039] к проверке, получится ли головастик, если переносить геном из клетки кишечника взрослой лягушки. Технически это было неимоверно сложно. Первым делом он научился использовать тонюсенький пучок ультрафиолетовых лучей так, чтобы поражать им ядро неоплодотворенной яйцеклетки, не затрагивая цитоплазму. Затем, подобно дайверу, пронзающему водную гладь, он прокалывал мембрану яйцеклетки острейшей иглой, едва побеспокоив поверхность, и впрыскивал крохотную каплю жидкости с клеточным ядром взрослой лягушки.
Перенос ядра взрослой лягушки (то есть всех ее генов) в «пустую» яйцеклетку работал: выводились абсолютно функциональные головастики, и каждый из этих головастиков обладал полной копией генома той взрослой лягушки. Перенеси Гёрдон ядра множества зрелых клеток, взятых у одной и той же лягушки, в множество безъядерных яйцеклеток, он получил бы головастиков – идеальных клонов друг друга и той лягушки-донора. Процесс можно было бы
