Знание-сила, 2004 № 06 924)

Возможно, причиной тому является новизна: в этой сложной области далеко не все еще ясно, а то, что относительно ясно, пока еще представляется весьма сложным. Строго говоря, эпигенетику (давайте называть ее сокращенно — ЭГ) нельзя назвать новой наукой. Она возникла добрых полвека назад, но пережила ту же эволюцию, что изучение РНК: сначала (50 — 60-е годы) — подъем интереса, потом (70 — 80-е) — длительный застой и наконец (90-е годы и начало нашего века) — бурное развитие и необычайные открытия. В обоих моих биологических словарях слова "ЭГ" нет еще вообще, и это вполне оправдано: словари — начала 90-х годов, а первый серьезный прорыв в ЭГ произошел в 1993 году, всего 10 лет тому назад. С другой стороны, сами явления, описываемые этой наукой, знакомы людям невероятно давно, например, тот факт, что от скрещивания кобылы с ослом рождается мул, а от скрещивания жеребца с ослицей — лошак, заметно отличающийся от мула, известен уже добрых 3 тысячи лет.

Рассказ об ЭГ можно начать хотя бы с этих двух животных. Лошак отличается от мула более короткими ушами, более пышной гривой и хвостом и более крепкими ногами.

И это странно. У обоих смешанные родители, только у мула мать из лошадиной породы, а у лошака — отец. Иными словами, у обоих половина генов пришла с лошадиной стороны, половина — с ослиной, то есть набор генов, чисто генетическая информация в их клетках одинакова. Почему же они различаются? Десятилетия держалась догма, что вся информация об организме содержится в наборе его генов. Теперь, на примере мула и лошака, мы видим, что это не так: одна лишь генетическая информация не позволяет нам объяснить различие мула и лошака. Напрашивается мысль пока еще в самом общем виде, что кроме той генетической информации, что записана в ДНК в виде последовательности нуклеотидов в ее генах, существует еще какой-то вид биологической информации, не затрагивающий гены, но, тем не менее, влияющий на свойства и признаки организма.

Открытия последних десяти лет эту мысль убедительно подтвердили. Такая внегенетическая, или, как ее называют, эпигенетическая информация ("эпи" по-гречески — это "над" или "сверх"), действительно существует и активно взаимодействует с чисто генетической информацией, порой существенно меняя ее. Грубо говоря, эта информация записана "над генами", как, например, в языке иврит под согласными буквами, составляющими корень слова, записаны знаки огласовки, указывающие, как читать эти согласные. И так же, как эти знаки превращают один и тот же корень в разные по звучанию — и смыслу! — слова (например, "ремез" — это намек, а "рамаз" — это "он намекай" или "намекни"), так эпигенетические знаки, или "метки", стоящие над генами, тоже порой меняют "звучание" этого гена, то есть его действие (как говорят, меняют его "экспрессию"). Причем зачастую способны эту экспрессию прекратить и порой даже навсегда. Вот почему систему таких меток, или "эпигенетический код" следует считать еще одним механизмом управления генами.

Как показали исследования, родительская метка резко влияет на работу гена: один и тот же ген может быть выключенным у потомка, если, скажем, несет отцовскую метку, и включенным, если несет материнскую. Такие гены, работа которых зависит от "метки родителя", называют еще "импринтными" ("импринт" по-английски — это отпечаток, метка).

Существование таких "родительских меток" было экспериментально доказано в 1991 году, а к настоящему времени таких импринтных генов найдено уже около 40. Как было обнаружено позже, эти эпигенетические метки имеют вполне материальную природу — они представляют собой небольшие молекулы химического вещества метила (СНА сидящие в определенных местах ДНК, в соответствующих генах. Не меняя нуклеотидный состав гена, такая метка, если она есть, подавляет его экспрессию. Она делает это не сама по себе — метильная группа служит всего лишь своеобразной "посадочной площадкой", которая привлекает к себе белки, обладающие свойством подавлять действие данного гена.

Природа пометила импринтные гены своими метками, в ходе эволюции она выключила один их родительский вариант и оставила работающим вариант другого родителя для каких-то своих важных целей — как полагают некоторые ученые, чтобы помешать смешению различных видов (скрещение лошадей и ослов — одно из немногих исключений) или самооплодотворению. В любом случае сегодня эти метки стали неотъемлемой частью ДНК, и их сохранение необходимо для нормального функционирования организма. Соответственно нарушение меток импринтинга может привести — и порой приводит — к тяжелым заболеваниям. Врачи давно знали, но не могли объяснить странные случаи, когда один из двух идентичных, однояйцовых близнецов совершенно нормален, а другой заболевает шизофренией. Сегодня установлено, что причиной этого является наличие у больного близнеца мутации, вызывающей нарушение нормального импринтинга.