Синдром Паганини. И другие правдивые истории о гениальности, записанные в нашем генетическом коде

Только в середине ХХ века ученые определили, почему печень белого медведя содержит просто астрономическое количество витамина А. Белые медведи кормятся в основном охотой на нерп и морских зайцев, а эти тюлени выращивают детенышей, пожалуй, в самых жестоких условиях, какие только можно представить. Вода арктических морей, с температурой +2 градуса по Цельсию, выстудит любой организм. Витамин А позволяет тюленям выживать в такие страшные морозы: он работает подобно гормону роста, стимулируя клетки и позволяя белькам очень быстро накапливать толстые слои жира и кожи. Для этого тюленихи-мамы хранят в своей печени очень много витамина А и, выкармливая животных, следят, чтобы бельки ели вдоволь молока и получали много полезных веществ.

Белые медведи тоже нуждаются в огромных количествах витамина А, который накапливается в подкожном жире. Но еще более важно то, что их организмы толерантны к лошадиным дозам этого витамина, потому что иначе они не смогли бы есть мясо тюленей, – а больше им питаться, в сущности, и нечем. Один из законов экологии гласит, что яды накапливаются с каждым звеном пищевой цепочки, и находящиеся на ее верху хищники получают самые большие дозы. Это справедливо как для всех токсинов, так и для любого питательного вещества, которое становится токсичным в больших количествах. Но в отличие от большинства других веществ, витамин А не растворяется в воде, так что если хищник получит передозировку, он не сможет вывести излишки через мочу. Белые медведи вынуждены или как-то перерабатывать весь витамин А, который они получают с пищей, или умирать от голода. Они адаптировались, превратив свою печень в высокотехнологичный прибор по переработке биологически опасных веществ, которые фильтруют витамин А и обеспечивают, чтобы он держался подальше от остального организма. Белым медведям приходится беспокоиться о том, чтобы не трогать даже собственную печень. Они могут спокойно поедать животных, которые стоят ниже в пищевой цепочке, с меньшей концентрацией витамина А. Но некоторые биологи иронически отмечают, что если белый медведь съест собственную печень, то, скорее всего, сдохнет.

Впечатляющую способность справляться с витамином А белые медведи начали развивать около 150 тысяч лет назад, когда небольшие группы аляскинских бурых медведей отделились от других и мигрировали на север, жить во льдах. Однако биологи всегда подозревали, что важные генетические изменения, которые сделали белых медведей такими, какие они есть, произошли не постепенно, а очень быстро, практически сразу. Аргументы выглядели следующим образом. После того, как любые две группы животных разделяются географически, они начинают приобретать различные мутации ДНК. С накоплением мутаций эти группы развиваются в отдельные виды с различным строением тела, обменом веществ, поведением. Однако не вся ДНК изменяется с одинаковой скоростью. Хорошо законсервированные гены, такие, как Hox, изменяются очень медленно, на протяжении целых геологических периодов. Изменения прочих генов могут проходить быстро, особенно если их владельцы переживают стресс, связанный со сменой обстановки. Например, когда эти бурые медведи бродили по мрачным ледяным просторам за полярным кругом, любые полезные мутации, позволяющие бороться с холодом – например, возможность переваривать богатое витамином А мясо тюленей – могли дать медведям важное преимущество, позволило бы им иметь больше детенышей и лучше о них заботиться. И чем суровее была окружающая среда, тем быстрее такие гены могли распространиться во всей популяции.

Другой способ распространять эти гены основан на том, что ДНК-часы, которые принимают во внимание число и скорость мутаций в ДНК, в различных частях генома «тикают» по-разному. Поэтому ученым приходится быть осторожными, когда необходимо сравнивать ДНК двух видов и определять, как давно они разделились. Если специалисты не будут принимать во внимание законсервированные гены или ускоренные изменения, их оценки могут не иметь ничего общего с реальностью. С учетом всех этих оговорок, биологи в 2010 году установили, что белые медведи достаточно «вооружились» против арктических холодов, чтобы считаться отдельным видом, всего лишь 20 тысяч лет назад после того, как ушли от своих бурых предков. По меркам эволюции это один миг.

Как мы увидим позже, люди – новички в том, что касается мясоедения, поэтому неудивительно, что нам недостает защиты, которую имеют белые медведи, и что мы не можем обмануть пищевую цепочку и страдаем, отведав печени белого медведя. Люди имеют неодинаковую генетическую предрасположенность к отравлению витамином А (так называемому гипервитаминозу А), но любой человек скончается в ужасных мучениях всего лишь от 25–30 граммов такой печени.