Если, скажем, в силу генетических причин узловые реснички работают неправильно, баланс эмбрионального развития нарушается – совсем как у серфера, скег которого обломился с доски, когда он налетел на риф или вошел в слишком сильную волну. При таких нарушениях меняется количество белков, которые достаются разным частям эмбриона.
Например, если слишком много белка Sonic Hedgehog попадает в участки, где его быть не должно, он, фигурально выражаясь, съест селезенку и она вовсе не разовьется. Или наоборот, если Lefty2 не работает и Sonic Hedgehog не справляется, у человека может в итоге оказаться больше одной селезенки. Такое отклонение называют полиспленией.
Неправильно работающие узловые реснички могут даже вывернуть все шиворот-навыворот. Если водоворот закручен не в ту сторону, у человека и органы окажутся не там. Например, сердце и селезенка – справа, а печень – слева.
И этот дефект куда серьезнее, чем кажется на первый взгляд. Нарушенное расположение органов может влиять практически на все – от кровеносно-сосудистой системы до нервной системы. А поправить такие отклонения совсем не просто, а зачастую и вовсе нельзя.
Именно поэтому специалисты по планированию семьи так заостряют внимание на необходимости исключить алкоголь при беременности. Подавляющее число исследователей считает, что не существует допустимой, безвредной для плода дозы алкоголя. Правда, известно немало случаев, когда у матерей-алкоголичек рождались практически совершенно здоровые дети.
В чем тут дело? Все мы генетически различаемся. В особенности это заметно в случае метаболизма алкоголя. В зависимости от генов матери и отца и, соответственно, того, какие гены достались ребенку, воздействие алкоголя на плод может варьироваться от слегка токсичного до сравнимого с действием очень сильного яда. Но, учитывая неопределенность, присутствующую в развитии ребенка на самом раннем этапе, я считаю, что будущим матерям следует совсем отказаться от употребления спиртного, особенно в начале беременности, когда трезвая работа ресничек жизненно необходима. (Кстати, в это время лучше отказаться от всего неоднозначного, включая нездоровую пищу.)
Узловые реснички – своего рода дирижеры эмбрионального развития. И если вы хоть раз видели, как дирижер управляет симфоническим оркестром, не надо объяснять, что дело это непростое даже для трезвого человека. А теперь представьте, что кто-то пытается справиться с оркестром, приняв хорошенько на грудь. Вот почему многие исследователи, изучавшие воздействие алкоголя на детей пьющих матерей, описывают проблемы, связанные с латерализацией. Например, потерю слуха правым ухом или трудности с распознаванием речи. А ведь и первое, и второе связаны с работой левого полушария мозга.
Вместо того, чтобы генетически управлять эмбриональной симфонией с надлежащими гармониями, мелодией и ритмом, неправильно работающие реснички создают что-то сродни работам Тору Такэмицу. Дисгармоничные произведения этого японского композитора интересно изучать, но вот слушать их невероятно сложно. В этом же проблема цилиопатии – генетического заболевания, при котором реснички не работают так, как надо.
Чтобы понять цилиопатию, надо понимать, как функционируют реснички, и какой генетический аппарат за этим стоит. А потому я начну с самого начала. Так вот, реснички есть везде. Абсолютно везде! И даже если вы об этом ничего никогда не слышали, именно реснички работали на ваше благополучие, причем еще до того, как вы были зачаты. А некоторые клетки используют реснички как определенную форму осязания, чтобы нащупать свой путь в микромире.
Впрочем, осязание используют для познания мира не только клетки.
Американский скульптор Майкл Наранхо в 22 года ослеп и потерял способность двигать правой рукой из‑за взрыва гранаты. Это случилось с ним, когда он солдатом служил во Вьетнаме. Майк родом из Нью-Мексико. Его родители занимались живописью. И вот во время лечения в японской клинике он как-то попросил медсестру принести ему небольшой комок глины. Девушка выполнила его просьбу. Так начался его путь в искусстве. Он побывал со своими скульптурами почти во всех странах мира. А однажды его пригласили в Италию, где во Флоренции в Академии изящных искусств воздвигли специальные леса, чтобы слепой художник смог руками ощутить красоту лица Давида Микеланджело. Так, с помощью осязания, Наранхо видит теперь мир вокруг себя.
Наши клетки слепы – подобно этому выдающемуся скульптору. И чтобы понять, как устроен мир, они используют реснички, которые закодированы в их генах. Несмотря на огромную роль в нашей жизни, реснички очень малы, и потому большинство людей о них никогда не задумывается. Однако то, что реснички не добирают размером, они берут числом.
Они начинают влиять на человеческую жизнь очень рано. Даже еще раньше, чем приступают к перемешиванию околозародышевой жидкости. Дело в том, что они играют ключевую роль в зачатии.
Для начала, хвост сперматозоида – это та же, хоть и модифицированная, но ресничка, которая называется жгутиком. Если жгутик будет неправильно двигаться, сперматозоид неправильно поплывет и тогда не попадет туда, куда должен попасть. А на другом конце ресничками окружен вход в фаллопиеву трубу. И во время овуляции они убыстряют свое движение, тем самым вытягивая яйцеклетку из яичника.
Реснички постоянно работают, поддерживая наши легкие в чистоте и порядке. Это позволяет нам получать кислород из окружающей среды и отдавать в воздух углекислый газ, образующийся как побочный продукт нашей жизнедеятельности. Совсем как фанаты музыкальной группы, качающие и передающие своего кумира на вытянутых руках над толпой, реснички выносят слизь, пыль и бактерий из наших легких. Согласитесь, не самая простая задача. А если вы курите, вдыхая химические вещества, мешающие работе ресничек, она становится еще труднее. Каждый раз, слыша кашель курильщика, можете поблагодарить свои реснички. Ведь если бы они не выполняли своей генетически предопределенной роли, все люди бы кашляли так.
Но далеко не обязательно курить табак, чтобы этот процесс сломался. Достаточно быть носителем мутаций в определенных генах. Например, мутации в DNAI1 и DNAH5 меняют работу ресничек. Наследственное отклонение, вызванное такими мутациями, называется синдромом Картагенера. Так что работа ресничек, хоть она не видна на первый взгляд, очень важна. Ведь если они перестают функционировать как надо, мышечная и эластичные ткани легких постепенно разрушаются, пазухи носа отекают и в итоге дыхание становится весьма затрудненным. Все эти симптомы, которые вместе часто называют первичной цилиарной дискинезией, – результат наследственных патологий, при которых реснички по той или иной причине не получают сигнала, заставляющего их двигаться так, как положено.
А еще у людей с синдромом Картенгера часто бывает транспозиция органов, что дает прекрасную возможность старым профессорам проверить навыки молодых студентов-медиков. Мне и самому приходилось пройти такой тест, когда я был еще студентом. Во время учебного осмотра преподаватель велел мне пальпировать печень больной женщины. Эта техника ручного осмотра пациентов веками применялась для определения размеров печени. И даже сегодня, когда есть возможность ультразвукового исследования, пальпация не теряет своего значения. Преподаватель, конечно же, не предупредил меня, что у пациентки полная транспозиция органов. А значит, все основные органы расположены не там, где должны быть.
– Моалем, что-то не так? – спросил он меня, в то время как я неловко пытался нащупать печень, следуя процедуре, сотню раз проделанной при подготовке к экзаменам на друзьях, родственниках и пациентах.
– Ну… это… я…
– Давай же, это просто, и ты сто раз так уже делал.
– Тут это. в смысле. в общем, мне кажется. эээ.
К этому моменту я уже настолько растерялся, что не заметил, как пациентка, которая, конечно, заранее знала о розыгрыше, уже с большим трудом сдерживала смех. В итоге она таки не сдержалась и расхохоталась. Я сперва решил, что в попытке найти, как мне показалось, ее отсутствующую печень, я просто пощекотал пациентке бок. И только когда все в комнате тоже засмеялись, до меня наконец дошло, что же происходит.
Тогда мне было просто ужасно стыдно, а сегодня, вспоминая это происшествие, я понимаю, что на самом деле оно было чуть ли не одним из лучших уроков за все мое обучение. Ведь именно тогда я научился перед осмотром больного выкидывать из головы все заранее сделанные предположения.
Медику не так-то просто начать думать с чистого листа. Некоторые вещи мы принимаем за данность, особенно если в процессе обучения нам их преподнесли как нерушимые факты о человеческой анатомии и физиологии.
И с тех пор, как я стал практикующим врачом, делать это становится только труднее. И гораздо важнее, чем в студенческую пору. Чем ближе мы к персонифицированной медицине, тем важнее не иметь суждений, основанных на общих правилах, на среднем.
Тем не менее есть вещи, которые справедливы для всех. Когда речь идет о здоровье, генетика, определяющая работу ресничек, невероятно важна. Их роль куда больше, чем просто определение положения органов при развитии эмбриона. Они отвечают за правильное формирование внутренней структуры почек, печени и даже сетчатки глаз . Руки Наранхо, пробегая по гладкой поверхности мрамора, позволяют ему понять все детали формы, а видоизмененные реснички помогают правильно осуществить формирование костей, ориентируя клетки в пространстве относительно друг друга. Если присмотреться повнимательнее, нет ни одного места в человеческом организме, где реснички бы не играли важную роль в тот или иной момент. А между тем в сравнении с другими структурами человеческого тела им посвящено очень мало фундаментальных исследований.
Без генов, дающих нам работающие реснички, у людей не было бы латерализации, а без нее мозг и другие внутренние органы не могли бы правильно сформироваться. В каком-то смысле, латерализация лежит в самом сердце нашей жизни. И, как вы увидите дальше, латерализация имеет глубокие генетические корни. Такие, что они могут быть буквально не от мира сего.
Иногда нам просто необходимо сделать правильный выбор между правым и левым. Великолепный тому пример я видел пару лет назад. Тогда я как раз собирался пересечь приграничную реку по мосту, соединяющему Таиланд и Лаос. У тайцев левостороннее движение, а в Лаосе – правостороннее. В результате как только утром переправа открылась, люди на границе растерялись. Водители не знали, по какой стороне моста им следует ехать.
В наших организмах происходит примерно то же самое. Без правильного определения где право, а где лево, и развитие нашего тела, и вся наша биохимия очень быстро бы скатились к полному хаосу. Поэтому почти все сориентировано в ту или иную сторону. И что бы там вам ни говорили правши, наша биохимия почти всегда использует "левые" молекулярные конформации.
Возьмем, например, те 20 аминокислот, из которых получаются миллионы белков. На самом базовом уровне наш организм использует аминокислоты как кирпичики, из которых строится материальная основа формы и функции. То, в каком порядке аминокислоты собираются в цепочку, предопределено информацией, закодированной в генах. Изменение всего одной буковки в ДНК может поменять одну из аминокислот белка. А это в свою очередь может полностью изменить его работу. Да и будет ли он тогда работать вообще? Так что, несомненно, их порядок очень важен.
Аминокислоты (за исключением глицина) хиральны. Это значит, что они могут быть "правыми" и "левыми". Когда мы искусственно синтезируем аминокислоты в лаборатории, мы получаем смесь тех и других в примерно равной пропорции.
"Правые" аминокислоты ничем не хуже левых. Они могут делать все то же самое. И их соединения столь же стабильны. Просто по какой-то непонятной причине жизнь на нашей планете использует левосторонний вариант.
Все это, наверное, звучит немного как "не от мира сего". В чем-то, возможно, так и есть. И ученые из НАСА как раз работают над одной такой внеземной теорией.
Зимой 2000‑го года в озеро Тагиш (северо-запад Канады) упал метеорит. Ученые исследовали его состав и опознали содержавшиеся там молекулы, используя сочетание методов жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Сегодня химики часто применяют эти методы, чтобы выделить отдельные молекулы из сложной смеси.
Среди прочего, ученые нашли и аминокислоты. В этом, собственно говоря, нет ничего удивительного. Уже не одно десятилетие известно, что очень разные молекулы попадают на Землю с метеоритами из космоса. И ученые давно предположили, что вещества, ставшие основой жизни, могли попасть на Землю тем же путем.
Но исследователи пошли дальше и стали разделять право-и левосторонние аминокислоты. И, как выяснилось, левосторонних оказалось значительно больше. После такого открытия очень легко предположить, что избыток "левых" аминокислот Земля в свое время получила из какой-то далекой галактики. Что в свою очередь может говорить о том, что весь тот кусочек Вселенной, в котором мы живем, слегка закручен в левую сторону.
А теперь позвольте мне посвятить вас в одну из страшнейших тайн витаминной индустрии: некоторые из тех витаминов, что мы покупаем и пьем, приносят больше вреда, чем пользы. И все дело в хиральности. Прекрасный тому пример – витамин Е. Вы наверняка слышали, что он очень хороший антиоксидант. В 1922 году витамин Е был широко известен как токоферол, от греческого "приносить дитя". В те годы единственное, что мы знали о нем, так это то, что недостаток этого витамина приводит к стерильности у крыс.
Витамин Е есть в очень многих продуктах питания. В частности, в зелени. Известно, что он защищает мембраны клеток от пагубного воздействия химических окислителей. Примерно как антикоррозийная обработка спасает днище машины от воды и соли, попадающих туда с дорожного полотна. Но этим, конечно, действие витамина Е не ограничивается. Еще он, по всей видимости, не дает слипаться вместе клеткам крови. А кроме того, похоже, он влияет на экспрессию различных генов. В частности, тех, что связаны с регуляцией клеточных делений, происходящих миллионы раз в день и совершенно необходимых для поддержания работы организма.
Так откуда же берется витамин Е, который мы потом принимаем в капсулах? Как и почти все химические вещества, доступные сегодня в продаже, его делают на химических заводах. В пищевых добавках витамин Е обычно присутствует в виде альфа-токоферола, который существует в восьми формах, называющихся стереоизомерами. Только одна из этих форм встречается в натуральных продуктах питания. А уже много лет известно, что избыток альфа-токоферола снижает уровень гамма-токоферола. Другими словами, синтетическая капсула витамина Е вытесняет одну из его хороших природных форм. Так что я бы настоятельно рекомендовал вам вместо капсул и разноцветных таблеток просто есть пищу, богатую витамином Е. Например, абрикосы, шпинат, клубни таро или некоторые орехи. Ведь природа, что не удивительно, – хороший и сбалансированный источник именно тех форм витамина Е, которые нам нужны.
Получать витамины с пищей очень хорошо и по еще одной причине. Так труднее перейти ту грань, когда витамины нужны и полезны, и получить гипервитаминоз.
Здесь я, наверное, даже не буду еще раз напоминать, что усвоение различных витаминов очень сильно зависит от вашего генотипа. Например, одно из недавних исследований показало, что есть целых три генетических вариации, определяющих, как у мужчин усваивается витамин Е из витаминных комплексов и добавок. Однако для большинства людей достаточно просто поддерживать некоторую равномерность и стабильность. Ведь именно на отсутствии перекосов в какую бы то ни было из сторон и строится хрупкое равновесие наших тел, жизни, а по большому счету и всей Вселенной.
Глава 8
Все мы Люди-Х
Что мы можем узнать о самих себе от шерпов, шпагоглотателей и спортсменов с генетическим допингом
На вершине Фудзиямы есть автомат по продаже кока-колы.
И, в общих чертах, этим ограничиваются мои впечатления о самой знаменитой горе Японии. К несчастью, я помню довольно много подробностей самого подъема. Я начал восхождение сразу после захода солнца. Большинству людей требуется около шести часов, чтобы добраться до вершины. Если вы собираетесь идти ночью (а я именно так и сделал, намереваясь с высоты Фудзи вдоволь полюбоваться восходом), то вам наверняка порекомендуют заложить солидный запас времени.
Но я тогда был молод, здоров и уверен, что легко обгоню всех, оставив своих коллег по восхождению глотать вулканическую пыль далеко позади себя. Я собирался ненадолго остановиться в одном из переполненных гостевых домиков и быстро съесть чашку супа удон. Ну в крайнем случае еще и чуточку вздремнуть перед тем, как продолжу путь на вершину, где, несомненно, обрету красивейшие воспоминания, которыми смогу гордиться всю жизнь.
Как же я ошибался!