Чтение онлайн

Когда мы говорим о геноме, не следует представлять его как картину, в которой отражается только наша история. Геном продолжает изменяться. Различные версии генов до­стигают своего пика и теряют популярность, что происхо­дит часто в результате смены прессинга со стороны одних заболеваний в пользу других. О, это достойное сожаления стремление человека к стабильности и вера в уравновешен­ность всего, что нас окружает! Но геном невозможно оста­новить в его развитии. Когда-то экологи также верили в по­стоянство климата и стабильность биосферы: дуб — дерево Англии, пихта — дерево Норвегии. История показала, что все меняется, и значительно быстрее, чем мы того ожида­ем. Оказалось, что экология, как и генетика, не находятся в статичном состоянии. Напротив, постоянные изменения являются характерной их чертой.

Первым, кто осознал в полной мере естественное непо­стоянство генома человека, был Халдане (J. В. S. Haldane), который пытался разгадать причину варьирования генов в популяции. Еще в 1949 году он предположил, что стабиль­ная изменчивость генов человека может быть результатом селективного давления со стороны паразитов. Теорию раз­вил индийский коллега Халдана — Суреш Джаякар (Suresh Jayakar). В 1970 году он доказал, что гены в популяции лю­дей находятся в постоянном циркулярном развитии, когда доминирующие болезни ведут к селекции генов, ослабляю­щих влияние данной болезни, но открывающих двери дру­гим заболеваниям. И так цикл за циклом до бесконечности. В 1980 году австралиец Роберт Мэй (Robert May) показал, что даже в простой искусственной системе «хозяин-па­разит» не наступает равновесия. Численности паразита и организма-хозяина постоянно волнообразно изменяются. Мэй стал одним из родоначальников теории хаоса. И на­конец, англичанин Уильям Хамильтон (William Hamilton) описал генетическую эволюцию с помощью стройной мате­матической формулы, в основе которой лежит постоянное соревнование между паразитами и их хозяевами, что ведет, по словам Хамильтона, к «вечному движению множества ге­нов» (Hamilton W. D. 1990. Memes of Haldane and Jayakar in a theory of sex. Journal of Genetics 69: 17-32).

В 70-х годах прошлого века, так же, как это случилось в физике на полстолетия раньше, мир определенности, ста­бильности и детерминизма в биологии рухнул, уступив ме­сто новым теориям динамики, развития и неопределенно­сти. Геном, который удалось вскрыть и прочитать нашему поколению, — это всего лишь снимок вечно изменяющегося документа, у которого никогда не будет последнего издания.

В геноме, как в летописи, записана история опустоша­ющих эпидемий, сквозь которые пришлось пройти нашим предкам. Смертельная битва с малярией, дизентерией и прочими напастями запечатлелась в мозаике сложных ком­бинаций различных вариантов генов. Успех противостоя­ния человека инфекции запрограммирован как в его гено­ме, так и в геноме паразита. Когда малярийный плазмодий попадает в кровь человека, организм отправляет на схватку свою команду генов, то же делает и плазмодий. Если его на­падающие лучше наших защитников, микроб побеждает. Никаких замен в ходе матча не предусмотрено.

Но в наши дни все не так страшно, не правда ли? Гене­тический барьер — это последний рубеж обороны организ­ма. Противомоскитные сетки, осушение болот, лекарства и инсектициды спасают людей от заражения малярией. Разнообразное питание, хороший сон, уверенность в за­втрашнем дне укрепляют иммунную систему организма и гарантируют бесславный конец микробам еще до того, как они вызовут болезнь. В предыдущих главах я немного увлек­ся описанием эгоизма и самодостаточности генов. Но при всем эгоизме генов их успех напрямую зависит от успеха ор­ганизма, т.е. от успешного взаимодействия всех генов. Пора нам от индивидуальных генов вновь вернуться к целому ор­ганизму. Пришло время познакомиться с наиболее социаль­ными генами, чья работа состоит в интеграции множества отдельных функций организма. Именно эти гены лежат в основе нашего дуалистического представления о себе как о единстве сознания и тела. Мозг, тело и геном сплелись друг с другом в хороводе. Мозг точно так же контролируется те­лом и геномом, как и они находятся под контролем мозга. Именно поэтому идеи генетического детерминизма оказа­лись ложными. Включение генов в работу и их выключение зависит не только от их собственных эгоистичных устремле­ний, но и от команд, поступающих от организма и от мозга.

Холестерин — слово, наводящее ужас на современного обывателя. Это причина сердечно-сосудистых заболева­ний. Вы получаете его вместе с жирной пищей и умирае­те. Нет большего заблуждения, чем холестерин в роли яда. Холестерин необходим организму. Он является централь­ным ингредиентом системы нейрогуморальных процессов, обеспечивающих единство организма. Холестерин— это небольшое химическое соединение, растворимое в жирах, но не в воде. Холестерин синтезируется главным образом из углеводов, и он необходим организму, поскольку являет­ся предшественником по крайней мере пяти важных гор­монов, отличающихся по своему действию: прогестерона, альдостерона, кортизола, тестостерона и эстрадиола. Все они объединяются в одну группу гормонов — стероидов. Между этими гормонами и генами организовано удивитель­ное по своей сложности и важности сотрудничество.

Стероиды синтезировались и использовались в живых организмах еще до того, как произошел их раздел на живот­ные, растения и грибы. Стероид — гормон, управляющий линькой насекомых. Стероидом является жизненно необ­ходимый нам с вами витамин D. С помощью одних синте­тических (или анаболических) стероидов можно снять воспалительные процессы, а другие стероиды заставляют расти мышцы атлетов. Стероид, выделенный из растений, настолько похож на человеческий гормон, что может ис­пользоваться в качестве контрацептива. Есть стероиды, яв­ляющиеся побочными продуктами на химических заводах и загрязняющие сточные воды. Они становятся причиной половой недоразвитости у самцов рыб и негативно влияют на сперматогенез у людей.

На хромосоме 10 находится ген под названием CYP]T Его продукт катализирует реакции превращения холестерина в кортизол, тестостерон и эстрадиол. Без данного белка все эти ветви биосинтеза блокируются, и холестерин превра­щается только в два других гормона: прогестерон и корти- костерон. У людей с мутациями в обеих копиях этого гена не синтезируются половые гормоны, в результате чего не происходит половое созревание. Юноши с таким генетиче­ским дефектом выглядят как девушки.

Оставим пока половые гормоны и рассмотрим тре­тий важный гормон, для синтеза которого необходим ген CYPn— кортизол. Кортизол используется абсолютно во всех тканях организма, обеспечивая единство тела и созна­ния и оказывая влияние как на внутренние органы, так и на структуру мозга. Кортизол влияет на иммунную систе­му, обостряет слух, обоняние и зрение и управляет множе­ством других функций организма. Если в крови человека повышается содержание кортизола, то о таком человеке го­ворят, что он в состоянии стресса. Кортизол и стресс — это синонимы.

Стресс порождается внешними факторами: несданным экзаменом, утратой близких, страхом, внушаемым сред­ствами массовой информации, или изнурительным трудом. Краткосрочные стрессы немедленно повышают в крови со­держание адреналина и норадреналина — гормонов, кото­рые заставляют сердце биться чаще и порождают ощущение холода в конечностях. Эти гормоны подготавливают орга­низм к незамедлительной схватке или бегству. Длительные стрессы запускают другую биохимическую реакцию, кото­рая более медленно, но надолго повышает в крови содержа­ние кортизола. Наиболее непонятный эффект кортизола состоит в том, что он подавляет иммунную систему. Давно замечено, что люди, готовящиеся к важному экзамену или испытывающие длительный страх по другим причинам, легче подхватывают простудные заболевания или другие инфекции. От кортизола больше всего страдают лимфоци­ты — белые клетки крови, защищающие нас от микробов.

Работа кортизола состоит в том, что он запускает считы­вание информации с определенных генов. Повлиять он мо­жет лишь на те клетки, на поверхности которых есть спе­циальные рецепторы, чувствительные к кортизолу. Число рецепторов на поверхности клетки, в свою очередь, может зависеть от других факторов. Гены, которые «включает» кортизон, используются главным образом для «включе­ния» других генов внутри клетки, а те запускают следующие гены. Поэтому, чтобы понять влияние и побочные эффек­ты кортизола, нужно проследить работу и взаимодействие сотен генов и их продуктов. Но и кортизол синтезировался в коре надпочечников только потому, что были включены гены, необходимые для его синтеза из холестерина, в том числе и ген CYP1T Одним щелчком запускается сложный лавиноподобный процесс. Только перечисление всех про­дуктов реакций, контролируемых кортизолом, и генов, от которых зависит его синтез, доведет любого до исступле­ния. Достаточно сказать, что для синтеза кортизола и вы­работки правильной реакции на него в организме необхо­дима согласованная работа сотен генов, многие из которых «включают» друг друга по цепочке. Нам следует запомнить, что роль многих генов организма состоит в том, чтобы ре­гулировать работу других генов.