Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности

Влияние питания на здоровье и продолжительность жизни млекопитающих поистине трудно переоценить. Как мы уже видели в предыдущей главе, длительное ограничение потребления калорий способно продлить жизнь мышей приблизительно на одну треть[261]. Из главы 6 мы также узнали, что на наше здоровье и долголетие существенное влияние может оказывать рацион наших родителей и их родителей. Это совершенно удивительные открытия, однако сама природа предлагает нам еще более поразительный пример влияния питания на долголетие. Только представьте себе, если сможете, что при определенном режиме питания немногие избранные представители некоего вида имеют продолжительность жизни, в двадцать раз превышающую сроки существования большинства их сородичей. В двадцать раз! Если бы это было доступно людям, то по сей день британский трон занимала бы королева Елизавета I и продолжала бы править страной еще не менее 400 лет.

Увы, человечество лишено такой возможности, но ею успешно пользуется один весьма широко распространенный вид. Он нам прекрасно знаком, поскольку мы встречаемся с ним каждую весну и лето. Мы пользуемся результатами его трудов, когда изготавливаем свечи и мебельную политуру, и мы с удовольствием употребляем в пищу его щедрые дары на протяжении всей человеческой истории. Это медоносная пчела.

Медоносная пчела, или Apis mellifera, поистине удивительное создание. Она являет собой яркий пример общественного насекомого. Пчелы живут колониями, которые могут насчитывать десятки тысяч индивидуумов. Подавляющее большинство из них — рабочие. Это стерильные самки, выполняющие самый широкий круг специализированных обязанностей, включающих сбор пыльцы, строительство жилищ и заботу о новорожденных. Есть среди них небольшое количество самцов, которые, если повезет, кроме спаривания, ничем иным практически и не занимаются. А еще у них есть своя королева — матка.

При формировании новой колонии девственная матка покидает улей в сопровождении целого роя рабочих пчел. Она спаривается с несколькими самцами, а затем обустраивается для создания новой колонии. Матка откладывает тысячи яиц, и большинство пчел, вылупившихся из них, становятся новыми рабочими. Из нескольких яиц вылупятся новые матки и начнут цикл формирования своей колонии с самого начала.

Поскольку матка, основавшая колонию, спаривалась несколько раз, не все пчелы в ее колонии будут генетически идентичными друг другу, так как у некоторых из них будут разные отцы. Однако в каждой колонии насчитываются группы из тысяч и тысяч генетически идентичных пчел. И эта генетическая идентичность распространяется не только на рабочих пчел. Новые матки также генетически идентичны тысячам рабочих пчел в колонии. Мы могли бы назвать их сестрами, но этим термином мы не опишем их достаточно полно. На самом деле, все они клоны.

Однако новая матка и ее клоновые сестры из среды рабочих разительно отличаются друг от друга, как по физической форме, так и по роду деятельности. Матка размерами может дважды превышать рабочую пчелу. После так называемого брачного полета, когда она впервые покидает колонию и спаривается, матка практически никогда больше не оставляет улей. Всю жизнь она проводит во тьме его замкнутого пространства, откладывая в летние месяцы до 2000 яиц в день. У нее нет жала, нет восковых желез, нет пыльцовых корзиночек (нет никакого смысла обзаводиться сумкой, если вы никогда не выходите из дома). Продолжительность жизни рабочих пчел обычно измеряется неделями, тогда как матки живут несколько лет[262].

Рабочие пчелы, с другой стороны, способны на многое, что недоступно маткам. Главная их обязанность заключается в сборе пищи, а затем и в информировании остальных членов колонии о том, где эта пища находится. Эти сообщения они доносят до соплеменников с помощью знаменитого «виляющего танца». Матка всю жизнь проводит в сумрачной роскоши улья, но приглашения на танцпол не получает никогда.

Итак, колония медоносных плеч насчитывает тысячи индивидуумов, которые генетически идентичны друг другу, но некоторые из них резко отличаются от остальных с точки зрения физиологии и поведения. И все эти различия являются следствием того, как питаются личинки пчел. Образ питания личинки на ранних стадиях ее развития полностью определяет, кем в будущем — рабочей пчелой или маткой — станет эта личинка.

Сценарий ДНК у медоносных пчел постоянный, но конечные результаты его варьируются. Эти результаты определяются определенным событием на раннем этапе развития (образом кормления), которое устанавливает фенотип, сохраняющийся на протяжении всей оставшейся жизни. В основе такого развития событий, как нетрудно догадаться, лежит эпигенетика, и в последние годы ученые начинают проникать в суть молекулярных явлений, обеспечивающих этот процесс.