История донора 7042 и его незадачливых потомков привлекла широкое внимание общественности и привела к быстрым и радикальным переменам в законах, определяющих, скольких детей может иметь донор спермы. Однако для многих семей было уже слишком поздно. Дети уже родились. Гены уже унаследованы. А принцип менделевской генетики, пришедшей из XIX века, не сработал в веке XXI.
Как же вышло, что сам Ральф не страдал от заболевания, которое передал потомкам?
Грегор Мендель не особо интересовался горохом. По крайней мере, сначала. Сперва этот любознательный монах хотел экспериментировать на мышах.
И только влияние строгого старика по имени Антон Эрнст Шаффготч изменило его намерения. А тем самым и ход истории.
Во времена Менделя не было места лучше для молодого монаха, увлеченного искусством или поиском научной истины, чем монастырь Святого Фомы в городе Брюнне (ныне – чешский Брно). Монахи этого монастыря, не забывая о своей основной миссии – служении Господу, – основали в стенах старого аббатства сообщество ищущих знания. Рука об руку с молитвой шла философия, а рядом с медитацией – математика. Монахи занимались музыкой, искусством и даже поэзией.
А еще они занимались наукой.
Даже сегодня их труды, споры и вообще взгляды на жизнь вызвали бы у глав Церкви негодование. А уж во времена долгого авторитарного правления папы Пия IX происходящее было неслыханным и казалось подрывающим все устои. И уж конечно, епископа Шаффготча все это не радовало.
Как Мендель писал в своих дневниках, Шаффготч терпел происходившее в аббатстве лишь потому, что многое ему было просто непонятно.
Вначале опыты Менделя с мышами – он наблюдал их брачное поведение – были весьма просты. Но вот для Шаффготча это было уже слишком. Во-первых, клетки с грызунами в келье Менделя сильно пахли, что казалось епископу несовместимым с духовной чистотой, которая должна присутствовать в жизни истинного августинца. Во-вторых, эта работа была связана с сексом!
Мендель, как и все монахи монастыря Святого Фомы, давал обет безбрачия. На этом фоне интерес к половому поведению животных казался неуместным. По крайней мере, в глазах Шаффготча.
В итоге консервативный епископ приказал прикрыть "мышиный бордель". Если интерес Менделя и вправду лежал в области передачи признаков в череде поколений, сказал Шаффготч, работу можно продолжить на менее вызывающих объектах.
На горохе, например.
Для Менделя все это было просто злой шуткой. Ведь, хотя старый епископ этого и не понимал, растения тоже размножаются половым путем.
В результате следующие 8 лет Мендель выращивал горох. За это время он изучил более 30 000 растений гороха и по итогам тщательных наблюдений и скрупулезных записей выявил закономерности, по которым наследуются некоторые признаки. Размер стебля, цвет стручка и многие другие признаки передаются потомкам по определенным законам. Именно так родилось современное понимание парного взаимодействия генов. Того, как доминантные подавляют проявление рецессивных. И того, как сочетание двух рецессивных может давать особое строение.
Невозможно сказать, чем бы все закончилось, если бы Мендель продолжил работать на мышах. Изучая этих, куда более сложно, чем горох, устроенных животных, он мог бы упустить те закономерности, что так очевидны при выведении гороха со стабильно длинным стеблем, длинными стручками и гладкими зелеными горошинами. С другой стороны, мы не знаем, что бы понял одаренный монах, если бы продолжал опыты с мышами. Ведь он мог открыть нечто еще более выдающееся. Что-то из того, что его последователи начали понимать только век спустя. Позже мы обязательно к этому вернемся.
Как бы то ни было, работа Менделя, опубликованная в никому не интересном журнале "Труды Общества естественной истории города Брно", была не замечена научным сообществом. А в начале XX века, когда ученые вновь заинтересовались законами наследственности, Мендель уже давно покоился на центральном городском кладбище.
Работы многих провидцев, опередивших свое время, обретают новую жизнь после их смерти. Так и откровения Менделя ожили после открытия хромосом и генов, а затем и секвенирования ДНК. И на каждом этапе этого пути сохранялась неизменной главная мысль: всегда можно предсказать, кем мы станем, зная, какие гены мы унаследовали от наших предков.
Законы, которые он открыл, Мендель назвал законами наследственности. И со временем люди привыкли именно так и думать о генетике – как о закодированной двоичным кодом инструкции, передающейся из поколения в поколение. Так, будто это какая-то древняя семейная реликвия. Может быть, она и не нужна, но и просто так выбросить ее нельзя. Ведь никто не хочет такого наследства, как то, что получили несчастные дети Ральфа. Но почему у самого Ральфа не проявились жуткие признаки, которые были у стольких его потомков?
Наследственное заболевание, поразившее потомков Ральфа, наследуется по аутосомно-доминантному типу. Это значит, что достаточно, чтобы только одна из копий гена была повреждена. И если у вас такая сломанная копия есть, вы с шансом около 50 % передадите ее каждому из своих детей. В рамках привычных всем законов Менделя должно получаться так, что если уж не повезло и такая копия у вас есть, то проявления болезни тоже непременно должны быть.
Ведь именно так про это рассказывают в школе. Все просто и логично. И легко поверить, что ты понимаешь, как происходит это волшебство – волшебство молекул, которые делают нас теми, кто мы есть. Со временем представления о генетике усложнились, но строятся они все равно на том же фундаменте. И догма, гласящая, что гены всегда идут в парах, никуда не делась. А если один из пары доминантен по отношению к другому, проявляются признаки, характерные для доминантного. Все признаки мы привыкли видеть именно в таком ключе. Карие глаза, способность сворачивать язык в трубочку, форма ушной мочки и наличие волос на тыльной стороне пальцев – все получается так потому, что доминантные гены подавляют рецессивные. А если встречаются два рецессивных, мы видим более редкие варианты, к примеру голубые глаза или умение отгибать фалангу большого пальца в другую сторону.
Но если все и вправду так, почему про Ральфа никто ничего не знал? Ведь его тщательно обследовали во всех клиниках, где он сдавал сперму. На самом деле Мендель, несмотря на огромный вклад в современную науку, упустил важнейшую деталь.
Изменчивость экспрессивности.
Нейрофиброматоз первого типа, как и многие другие наследственные болезни, может проявляться очень по-разному. В том числе и столь слабо, что его невозможно распознать. И именно поэтому никто и не подозревал, что популярный донор спермы болен. Не подозревал об этом и сам Ральф.
Болезнь Ральфа оставалась невидимой по причине изменчивости экспрессивности. По этой же причине одни и те же гены могут оказывать совершенно разное влияние на нашу жизнь. Одинаковые гены совершенно не обязательно проявляются одинаково. Даже если у двух людей совершенно одинаковая ДНК.
Вот, например, Адам и Нил Пирсоны. Они – однояйцевые близнецы и должны, по идее, иметь абсолютно одинаковый геном. В том числе и ген, определяющий нейрофиброматоз первого типа, у них одинаковый. Но у Адама лицо распухшее и деформированное. Причем настолько, что его иногда принимали за маску. А вот Нил внешностью немного похож на Тома Круза, но при этом страдает от потери памяти и приступов судорог. Совершенно одинаковые гены экспрессируются по-разному. Тогда зачем мы вообще говорили про все те признаки в первой главе?! Там шла речь о типичных проявлениях определенных наследственных отклонений. Однако описанные проявления вовсе не покрывают весь спектр проявлений, вызванных такими отклонениями.
Неизбежно возникает вопрос, почему гены экспрессируются по-разному? Ответ прост. Это происходит оттого, что они реагируют на внешнюю среду не переходом из состояния "работает" в состояние "не работает". Да, набор генов задан еще до рождения, но это вовсе не предопределяет уровень их экспрессии. Раньше наследственность виделась нам в черно-белой гамме законов Менделя. Сейчас же мы начинаем постигать всю многоцветность палитры экспрессии.
В этом – новые трудности, которые современная наука создает медицинским генетикам. Пациенты приходят к нам за ответами и лечением, выраженным в ясных и понятных понятиях. Безобидно или злокачественно. Излечимо или неизлечимо. И совсем нелегко объяснить пациентам: то, что раньше считалось предопределенным и подчиненным двоичной логике, на самом деле устроено иначе. И знать это каждому больному необходимо, потому что только так можно принять самые важные решения в жизни.
И то, как человек живет, очень часто определяет его генетическую судьбу.
Вот поэтому я и хочу рассказать вам про Михаэля. Ему было 20 лет. Высокий и здоровый молодой человек. Красивой внешности, харизматичен и умен. Если бы в тот момент кто-то из знакомых девушек искал достойного жениха, я бы свел молодых людей вместе.
Не могу сказать почему, но мы сразу подружились. Может, дело было в одинаковом возрасте и похожем прошлом. Или в том, что оба мы занимались здравоохранением, пусть и пришли в него совершенно разными путями.
Я познакомился с Михаэлем вскоре после того, как его мать умерла, не выдержав долгой и безнадежной борьбы с метастазирующей нейроэндокринной опухолью поджелудочной железы. Перед самой ее смертью один прозорливый онколог предложил ей пройти генетическое тестирование. Так была обнаружена мутация, которая и нанесла несчастной женщине роковой удар, – она сидела прямо посередине гена супрессора опухолевого роста VHL.
Болезнь Гиппеля – Линдау – наследственное заболевание, вызывающее повышенный риск развития опухолей и врожденных патологий. Чаще всего затронуты бывают головной мозг, глаза, внутреннее ухо, кишечник и почки. Некоторые исследователи полагают, что печально известная история вражды Маккоев и Хаттфилдов была вызвана отчасти именно болезнью Гиппеля – Линдау. Многие потомки Маккоев страдают от опухолей надпочечников, что может приводить к серьезному ухудшению характера. Конечно, не у всех носителей синдрома он проявляется подобным образом.
Это еще один пример переменчивой экспрессивности. И точно так же, как ген, вызывающий NF1, которым страдали потомки Ральфа, ген VHL передается по аутосомно-доминантному типу наследования. Таким образом, болезнь будет проявляться, если даже одна копия гена сломана, а вторая – цела. И зная, как наследуется болезнь Гиппеля – Линдау, мы сразу же заподозрили, что и у Михаэля с вероятностью 50 % есть дефектная копия гена, которая передалась ему от матери. Он прошел соответствующий генетический тест, подтвердивший все наши опасения.
Болезнь Гиппеля – Линдау неизлечима, но если знать, что пациент ею страдает, можно специально искать опухоли еще до того, как проявятся последствия их развития, на начальной стадии заболевания. Именно так я и предложил Михаэлю поступать. В конце концов, достаточно и одной работающей копии гена VHL, чтобы контролировать рост клеток и держать в узде опухоли и злокачественные новообразования. Даже в случае, если вторая копия сломана или вовсе потеряна.
Существует гипотеза Кнудсона, согласно которой сочетание двух или более мутаций создает предрасположенность к развитию рака. Если вы, как Михаэль, знаете про себя, что вы на один шаг ближе к раку, чем остальные, следует предпринимать особые меры предосторожности. Радиация, органические растворители, тяжелые металлы и токсины – все это способно повредить ваши гены. И тем самым внести изменения, которые вы, вероятно, передадите вашим детям.
Проблема в том, что болезнь Гиппеля – Линдау может проявляться самыми разными способами и на любом этапе жизни. И даже если она диагностирована, никогда не знаешь, чего ожидать, то есть необходимо следить практически за всем. На практике это приводит к тому, что всю оставшуюся жизнь этот пациент должен делать неисчислимое множество тестов и анализов, и помогать ему в этом будет целая армия врачей и ассистентов.
Конечно, Михаэлю очень хотелось знать, чего ему ждать от будущего. И на его вопросы мне было очень нелегко ответить. Я мог только предложить ему продолжить обследование, чтобы выявить, каким типам опухолей и нарушений он подвержен в первую очередь.
– То есть, другими словами, – сказал он мне тогда, – мы не знаем, от чего я умру?
– Многие опухоли, вызванные болезнью Гиппеля – Линдау, легко поддаются лечению, особенно если их рано обнаружить, – заметил я. – И, конечно, мы не знаем, от чего ты умрешь.
– Все от чего-нибудь умирают, – рассмеялся он в ответ.
Я смутился.
– Да, но ведь при правильной терапии…
– Которая займет всю мою оставшуюся жизнь.
– Возможно, но всё же.
– Непрерывные обследования. Постоянный присмотр. Анализы крови. Рентген. И все равно неизвестность.
– Да, это непросто, но выбора ведь нет.
– Выбор есть всегда, – сказал он с улыбкой. И я понял, что он уже свой выбор сделал.
Я тогда очень расстроился и совершенно не удивился, когда через несколько лет узнал, что у Михаэля обнаружена ярко выраженная метастазирующая ренальная карцинома – один из типов рака почек. И снова он отказался от традиционного лечения и вскоре умер.
Вы, наверное, не понимаете, при чем тут вариации в экспрессивности? Ведь Михаэль умер рано и трагически, точно так же, как и его мать. Но он умер от рака совершенно другого типа и гораздо раньше ее. Разница в экспрессивности может приводить и к тому, что в следующем поколении гены экспрессируются или, наоборот, ломаются сильнее, чем в предыдущем. Если бы Михаэль воспользовался всеми преимуществами раннего обнаружения и позволил врачам следить за его здоровьем, его рак почек выявили бы и начали лечить намного раньше. Но он решил этого не делать. Если речь идет о вашей жизни и здоровье, только вы сами вправе принимать решения. Но дабы не ошибиться, надо знать, какие вопросы задавать и что делать с ответами.
Чтобы лучше понять базовую концепцию гибкой наследственности, обратимся к истории библиотеки Реми в городе Нанте во Франции. Именно там несколько лет назад, разбирая старые записи, библиотекарь наткнулся на всеми забытый фрагмент нотного листа.
Бумага пожелтела и рассыпалась в руках. Чернила выцвели и стали почти невидимы. Однако ноты все еще можно было разобрать – и сыграть мелодию. Исследователям потребовалось совсем немного времени на изучение старого, более чем на столетие забытого всеми кусочка бумаги. Оказалось, что это подлинный и очень редкий образец записей, сделанных рукой самого Вольфганга Амадея Моцарта. Считается, что Моцарт написал это и более 600 других своих известных сегодня произведений за несколько лет до смерти. И найденные в нантской библиотеке ноты в D‑мажоре – инструкция для современных музыкантов от гениального классического композитора, дошедшая до нас через века.
Моцарт любил использовать долгие форшлаги. Это такое мелодическое украшение, при котором основной ноте такта предшествует другая. Именно этот прием добавляет особого шарма щемящей сердце балладе Адель "Такого, как ты" ("Someone Like You"). Большинство современных композиторов используют вместо него шестнадцатую ноту, но на самом деле это всего лишь небольшой шаг в эволюции музыки. Поэтому для пианистов не составит труда воскресить давно забытую мелодию. С этим справился Ульрих Лезингер – директор по исследованиям Фонда Моцарта в Зальцбурге. Более того, счастливчик Лезингер может исполнить мелодию на том самом 61‑клавишном клавесине, на котором сам Моцарт сочинял свои мелодии 220 лет назад. И вот теперь старинный мотивчик, пронзая пространство и время, предстает перед нами во всем своем очаровании. Опытное ухо Лезингера, несомненно, распознало в получившейся музыке кредо – церковное песнопение. И это знание превращает нотный листок в своего рода письмо в бутылке. Ведь, несмотря на то, что в юности Моцарт писал много религиозной музыки, многие музыковеды убеждены, что позже вера играла незначительную роль в его жизни.
По почерку исследователи датировали записи 1787 годом. В то время Моцарт имел стабильный доход от своих опер и финансовых причин написания церковной музыки быть не могло. Лезингер считает, что находка в Нантской библиотеке подтверждает интерес Моцарта к теологии и в его последние годы.