ДНК. История генетической революции - Джеймс Д. Уотсон

Одной из причин моего оптимизма по поводу охоты на эти «неуловимые гены» является технологическое совершенствование методов секвенирования ДНК, тех самых методов нового поколения. Чтобы обнаружить небольшой эффект, обусловленный конкретным геном, нам нужны сверхчувствительные методы статистического анализа, которые сами по себе требуют обработки огромных массивов данных. Только теперь с появлением высокопроизводительных методов секвенирования и генетического типирования есть возможность собрать данные по огромному числу маркеров у достаточного числа людей; численный состав обследуемых принципиально важен для статистической полноценности выборки. Биотехнологические компании, например de CODE Genetics в Исландии, идентифицировали гены, связанные с нейромедиаторами, ответственные за формирование шизофрении. Сегодня биотехнологические фирмы нового поколения, включая упомянутую ранее Human Longevity, основанную моим старым другом Крейгом Вентером, приступают к секвенированию геномов сотен тысяч людей с целью выявления генов, связанных с геронтологическими заболеваниями. Исследования такого масштаба как раз и потребуются для выявления генетических факторов риска развития шизофрении, БАР и других психических расстройств. Будем надеяться, что это приведет к улучшению методов лечения, а также поможет лучше понять, как гены контролируют работу нашего мозга.

При попытке проанализировать вопрос возникновения клинических признаков заболевания, о нейрохимической основе которых мы не имеем никакого представления, мы должны честно признать, что до финиша нам еще очень далеко и на этом сложном отрезке пути нас, скорее всего, ожидает череда эйфории и разочарований. Это уже довольно часто случалось в сфере исследований непатологических нарушений поведения. Примером может служить скандальный анализ генетической основы мужской гомосексуальности, проведенный в 1993 году Дином Хемером. Тогда он выявил конкретный участок Х-хромосомы, который, предположительно, коррелирует с гомосексуальностью, и это вызвало крупную шумиху в обществе. Неожиданно оказалось, что нетрадиционная сексуальная ориентация так же обусловлена генами, как, скажем, цвет кожи. Однако вывод Дина Хемера не выдержал испытания временем. Тем не менее я подозреваю, что по мере разработки все более эффективных методов статистического анализа, в котором мы научимся распознавать и отбрасывать слабые корреляции, будут выявлены те генетические факторы, которые предрасполагают человека к определенной сексуальной ориентации. Это не следует воспринимать как абсолютную предопределенность; влияние среды никогда не стоит сбрасывать со счетов, а предрасположенность еще ни к чему не обязывает. Мой бледный цвет лица может предрасполагать меня к раку кожи, но при отсутствии воздействия ультрафиолетового излучения окружающей среды мои гены не более чем потенциал.

Другой вывод Дина Хемера, привлекший огромное внимание, кажется более надежным. Хемер исследовал генетическую основу стремления к новизне или «поиска острых ощущений», одного из пяти ключевых параметров личности, выявленных психологами. Вы забиваетесь в угол, когда ваш привычный уклад жизни рушится? Или всеми силами стараетесь не увязнуть в рутине и постоянно стремитесь к новым приключениям? Это, конечно, крайности. Обнаруженные Дином Хемером факты свидетельствовали о небольшом, но значительном влиянии вариации в гене, кодирующем рецептор дофамина, сигнальной молекулы мозга. Этот же ген был задействован при таких способах поиска острых ощущений, как злоупотребление наркотиками.

Насилие тоже можно рассматривать через призму генетики. Некоторые люди более жестоки, чем другие. Это неоспоримый факт. Жестокое поведение может быть обусловлено единственным геном плюс факторами окружающей среды. Это, конечно, не означает, что у всех нас есть «ген насилия», хотя у большинства жестоких индивидов есть особенности Y-хромосомы. Нами выявлено по меньшей мере одно простое генетическое изменение, приводящее к вспышкам ярости. В 1978 году Ханс Бруннер, врач-генетик из Университетской больницы в голландском Неймегене, изучил семью, где у мужчин из поколения в поколение проявлялись агрессия и умственная отсталость. Ханс Бруннер выявил в роду восьмерых мужчин, которые, несмотря на принадлежность к разным нуклеарным семьям, проявляли сходные формы насилия. Один из них изнасиловал свою сестру, а впоследствии ударил ножом тюремного охранника; другой сбил на автомобиле своего начальника после легкого выговора за лень; двое других членов семьи были поджигателями.

Тот факт, что агрессивное поведение демонстрировали только мужчины, предполагало наследование, сцепленное с полом. Наследование агрессии было ассоциировано с геном, возможно находящимся в Х-хромосоме и являющимся рецессивным, это означало, что данный ген не экспрессируется у женщин, у которых другая (нормальная) копия на второй X-хромосоме купирует влияние дефектного гена. У мужчин с их единственной X-хромосомой рецессивный вариант гена экспрессировался автоматически. Работая вместе с Ксандрой Брикфилд из Массачусетской больницы общего профиля, Ханс Бруннер обнаружил, что все эти восемь агрессивных мужчин имели мутантную нефункциональную копию X-сцепленного гена, кодирующего моноаминоксидазу. Этот белок, обнаруженный в мозге, регулирует уровни целого класса нейромедиаторов, называемых моноаминами, к числу которых относятся адреналин и серотонин.

История моноаминоксидазы интересна не только случаем с восемью агрессивными голландцами. Как оказалось, она позволяет составить впечатление о взаимодействии между генами и окружающей средой, дает представление о сложной взаимосвязи наследственности и воспитания, которая полностью обусловливает наше поведение. В 2002 году Авшалом Каспи и его коллеги из Института психиатрии Кингс-колледжа Лондона попытались выяснить, почему некоторые мальчики из неблагополучных семей вырастают нормальными, в то время как другие становятся асоциальными личностями. Речь шла о тех, для кого характерны реальные поведенческие нарушения, а не просто о застенчивых парнях, предпочитающих виртуальное общение в интернете контактам с живыми людьми. Такие ребята на вечеринке любят в одиночестве лакомиться бутербродами, сидя в уголке. По итогам исследования был выявлен генетический предиктор того или иного варианта развития: наличие или отсутствие мутации на участке, прилегающем к гену моноаминоксидазы. Это переключатель, регулирующий количество продуцируемого фермента. Мальчики, страдавшие от жестокого обращения, но обладающие высоким уровнем этого фермента, с меньшей вероятностью станут асоциальными личностями, чем мальчики из этой же среды с низким уровнем фермента. В последнем случае гены и факторы окружающей среды предрасполагают мальчиков к конфликтам с законом. В случае с девочками эта вероятность меньше: поскольку ген расположен в Х-хромосоме, они должны унаследовать не одну, а две копии гена. Девочки, обладающие двумя копиями, скорее всего, будут демонстрировать такое же асоциальное поведение, как и мальчики. Но опять-таки ни в случае с мальчиками, ни в случае с девочками речь не идет о стопроцентной вероятности: плохое обращение в детстве и низкий уровень моноаминоксидазы никоим образом не гарантируют того, что человек станет преступником.

Среди самых удивительных открытий моногенного (определяемого только одним геном) воздействия на сложную форму человеческого поведения есть и так называемый грамматический ген. В 2001 году Тони Монако (в то время работавший в Оксфорде) обнаружил редкие мутации в гене FOXP2, приводящие к ухудшению способности использовать и воспринимать язык. Мало того что люди с такой мутацией имеют сложности с артикуляцией, их также ставят в тупик простые грамматические рассуждения, не представляющие проблемы для обычного четырехлетнего ребенка: «Я каждый день гуляю; вчера я…» Напомним, что ген FOXP2 кодирует фактор транскрипции – генетический регулятор, который, по-видимому, играет решающую роль в развитии мозга. Ген FOXP2 не оказывает непосредственного влияния на поведение (в отличие от моно-аминоксидазы), а воздействует на поведение опосредованно, формируя центральный поведенческий механизм. Я считаю, что ген FOXP2 в будущем позволит сделать множество важных открытий. Если я прав, то среди наиболее важных генов, управляющих поведением, окажутся те, которые участвуют в формировании самого удивительного органа, по-прежнему являющегося в высшей степени непостижимой массой материи, я веду речь о человеческом мозге. Роль этих генов заключается в том, как они кодируют сложнейшую «машинерию», опосредующую все наши действия.