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

Не приходится сомневаться, что отправной точкой является карта ДНК. Очень важной отправной точкой и абсолютно необходимой, и двух мнений тут быть не может. Но только ею одной невозможно исчерпывающе объяснить все иногда прекрасные, а иногда ужасные проявления многообразия жизни. Если бы единственным, что имеет значение, была последовательность ДНК, однояйцевые близнецы всегда и во всем были бы идентичны друг другу. Младенцы, родившиеся у матерей, испытавших недостаток питания, быстро бы набирали вес и вскоре догоняли бы своих ровесников, жизнь которых началась более счастливо. И все мы, о чем читатель сможет узнать из Главы 1, были бы похожи на раздувшиеся бесформенные пузыри, потому что все клетки в наших организмах были бы абсолютно идентичны.

Самые разнообразные направления биологии испытывают на себе влияния эпигенетических механизмов, и революция в нашем мышлении распространяется все дальше и дальше, вторгаясь в самые неожиданные сферы жизни на нашей планете. В этой книге мы рассмотрим множество различных примеров и узнаем причины многих явлений. Например, почему для зачатия ребенка необходим один сперматозоид и одна яйцеклетка, а не, скажем, два сперматозоида или две яйцеклетки? Что делает возможным клонирование? Почему процесс клонирования настолько сложен? По какой причине некоторым растениям требуется пережить холодный период, прежде чем они смогут зацвести? Если пчелиные матки и рабочие пчелы генетически идентичны, то почему они совершенно различны по внешнему виду и функциям? Почему трехцветный окрас могут иметь только кошки, а не коты? Как может быть, что сотни сложнейших органов человека состоят из триллионов клеток, а у микроскопических червей лишь около тысячи клеток и практически никаких органов, но при этом и мы, и черви обладаем одинаковым количеством генов?

Не только академическая наука, но и коммерческие предприятия постепенно начинают все больше осознавать, какое колоссальное влияние оказывает эпигенетика на здоровье человека. Эта наука имеет непосредственное отношение к самым разнообразным заболеваниям от шизофрении до ревматического артрита, от рака до хронических болей. Уже разработаны два типа лекарственных препаратов, инициирующих эпигенетические процессы и благодаря этому успешно применяемых для борьбы с определенными разновидностями рака. Фармацевтические компании затрачивают на исследования сотни миллионов долларов в стремлении опередить друг друга в создании лекарственных средств следующего поколения для лечения самых тяжелых заболеваний, поразивших наш индустриализированный мир. Новым горизонтом в разработке современных лекарственных препаратов является именно эпигенетическая терапия.

Благодаря открытиям Дарвина и Менделя в биологии XIX век стали называть эрой эволюции и генетики; труды Уотсона и Крика принесли XX веку титул эры ДНК, ознаменовавшейся принципиальным пониманием механизмов взаимодействия генетики и эволюции. И вот теперь, в XXI столетии, появилась новая научная дисциплина, эпигенетика, объясняющая то, что мы всегда считали догмой, и преобразующая окружающий нас мир бесконечно разнообразным, удивительным и прекрасным образом.

Мир эпигенетики завораживает и околдовывает. Ему присущи изысканная утонченность и сложность, и в Главах 3 и 4 мы окунемся в глубины молекулярной биологии и попытаемся узнать, что происходит с нашими генами при их эпигенетическом модифицировании. Но подобно многочисленным поистине революционным идеям в биологии, в основе эпигенетики лежат явления настолько простые и элементарные, что они покажутся совершенно самоочевидными любому, кто возьмет на себя труд обратить на них свое внимание. И в Главе 1 мы рассмотрим наиболее важный пример таких явлений. Он представляет собой исследование, с которого началась эпигенетическая революция.

Примечания по терминологии

Существует международная договоренность о том, как следует писать названия генов и белков, и именно ее мы и будем придерживаться в этой книге.

Названия и аббревиатура генов записываются курсивом. Белки, кодируемые генами, записываются обычным шрифтом.

Аббревиатура генов и белков человека записываются заглавными буквами. Для других видов, например мышей, в этих символах обычно только первая буква является заглавной.

Эти правила для гипотетического гена обобщены в следующей таблице:

^{* чаще всего в современной научной литературе аббревиатура генов записывается только маленькими буквами (прим. научного ред.).}

Глава 1. Мерзкая жаба и прекрасный человек

Подобна мерзкой, ядовитой жабе, Надевшей бриллиантовый венец.

Уильям Шекспир. «Как вам это понравится»