В-третьих, в мутации нет ничего плохого. Она идет на пользу не только Людям Икс. Мутация попросту означает изменение – плохие мутации не выживают, в то время как хорошие приводят к развитию нового признака. Качество мутации определяется в ходе процесса, именуемого естественным отбором. Если какой-нибудь ген мутирует так, что это помогает организму выживать и размножаться, то этот ген распространяется по всему генофонду вида. Если же мутация вредит способности организма выживать и размножаться, то этот ген отмирает. Разумеется, все относительно – мутации, помогающие бактериям сопротивляться действию антибиотиков, губительны для нас, однако с точки зрения бактерий они полезны.
Наконец, ДНК – это не судьба, это история [5]. Ваша жизнь не определяется вашим генетическим кодом. Конечно, он на нее влияет – как именно, однако, будет сильно зависеть от ваших родителей, окружающей среды и того, что вы будете выбирать на своем жизненном пути. Ваши гены – это эволюционное наследство, доставшееся вам от всех организмов, что были до вас, заканчивая вашими родителями и начиная первыми живыми существами.
Где-то в вашем генетическом коде запрятаны следы каждой эпидемии, каждого хищника, каждого паразита и каждого катаклизма, которые удалось пережить вашим предкам. Здесь записана каждая мутация, каждое изменение, которые помогли им адаптироваться к изменяющимся внешним обстоятельствам.
Великий ирландский поэт Шеймас Хини написал, что один раз в жизни надежда может рифмоваться с историей. Когда же история и перемены рифмуются друг с другом, то получается эволюция:
Глава 1
Железная хватка
Жажда соревноваться и побеждать у Арана Гордона в крови. Он работает финансовым директором крупнейшей компании, участвует в соревнованиях по плаванию с шестилетнего возраста и успешно бегает на длинные дистанции. Спустя чуть больше дюжины лет после того, как он пробежал свой первый марафон в 1984 году, Аран замахнулся на самый грандиозный и жестокий марафон на свете – Песчаный Марафон, 250-километровую гонку через пустыню Сахару, где зверский зной и бесконечный песок не на шутку испытывают выносливость бегунов.
Когда он начал готовиться к этому испытанию, то столкнулся с тем, с чем ему никогда не доводилось иметь дело раньше, – с физическими трудностями. Он постоянно выбивался из сил. Его суставы болели, а сердце, казалось, замирало от перегрузки. Он сказал своему партнеру по бегу о неуверенности в том, что сможет продолжить тренировки и бегать вообще. И тогда он пошел к врачу.
На самом деле он пошел по врачам. Врач за врачом – они не могли найти причин наблюдавшихся у него симптомов либо приходили к ложным заключениям. Когда из-за болезни у него началась депрессия, ему сказали, что дело в стрессе, и порекомендовали поговорить с психотерапевтом. Когда анализы крови выявили проблемы с печенью, ему сказали, что он слишком много пьет. Наконец, три года спустя врачам удалось обнаружить истинную проблему. Анализы обнаружили огромное количество железа в крови и печени – запредельное количество железа.
Аран Гордон ржавел на глазах.
Гемохроматоз – это наследственное заболевание, при котором нарушается процесс обмена железа в организме.
Обычно, когда организм обнаруживает, что в крови содержится достаточное количество железа, интенсивность его всасывания из пищи в кишечнике снижается.
Сколько бы вы ни запихивали в себя пищевых добавок с железом, его переизбытка в вашем организме наблюдаться не будет. Как только вашему телу будет достаточно накопленного количества железа, все избытки будут выводиться из него, а не усваиваться. Организм же больного гемохроматозом человека постоянно думает, что ему недостаточно железа, и продолжает с прежним напором его усваивать. Со временем это приводит к смертельно опасным последствиям. Излишки железа откладываются по всему организму, что, в конечном счете, приводит к повреждению суставов, основных внутренних органов и нарушению общего химического баланса. При отсутствии предпринятых мер гемохроматоз может привести к отказу печени и сердца, диабету, артриту, бесплодию, психическим расстройствам и даже раку. Если никак не бороться с гемохроматозом, в конечном итоге он приводит к смерти.
На протяжении более чем ста двадцати пяти лет после того, как гемохроматоз был впервые описан Армандом Труссо в 1865 году, эта болезнь считалась чрезвычайно редкой. Но в 1996 году впервые в истории удалось выделить основной ген, отвечающий за развитие этой болезни. После этого было установлено, что аллель[1], приводящая к болезни, чаще всего встречается в ДНК у людей, чьи предки были выходцами из Западной Европы. Если ваши предки были западными европейцами, то с вероятностью один к трем или один к четырем вы являетесь носителем по крайней мере одной копии гена гемохроматоза. Тем не менее гемохроматоз со всем характерным набором сопутствующих симптомов наблюдается лишь в одном случае из двухсот среди выходцев из Западной Европы. На языке генетиков степень того, насколько сильно тот или иной ген проявляет себя в каждом отдельном человеке, называется пенетрантностью этого гена. Если наличие одного-единственного гена означает, что у всех его носителей будет ямочка на подбородке, то это значит, что у этого гена очень высокая или полная пенетрантность. С другой стороны, если для проявления гена требуется ряд других обстоятельств, как в случае с геном гемохроматоза, то считается, что у него низкая пенетрантность.
У Арана Гордона был гемохроматоз [6]. На протяжении более тридцати лет в его организме накапливалось железо. При отсутствии лечения, как сказали ему врачи, болезнь бы убила его в течение следующих пяти лет. К счастью для Арана, ему смог помочь один из старейших в истории человечества способов лечения. Но перед тем, как поговорить об этом, нам следует вернуться немного назад.
С какой стати такая опаснейшая болезнь проникла в наш генофонд? Видите ли, гемохроматоз – это не инфекционная болезнь, как малярия, он не связан с вредными привычками, как, например, рак легких, вызываемый курением, и вирусы, как в случае с оспой, тут тоже ни при чем. Гемохроматоз передается по наследству, и отвечающий за него ген очень распространен среди определенных популяций людей. С точки зрения эволюции это означает, что мы сами его выпросили.
Вспомните, как работает естественный отбор. Если тот или иной генетический признак делает особь сильнее – особенно если он делает ее сильнее до того, как она обзаведется потомством, – то это повышает шансы особи на выживание, размножение и передачу этого признака по наследству. Если тот или иной признак делает особь слабее, то шансы ее на выживание, размножение и передачу этого признака падают.
Со временем различные особи «отбирают» те признаки, которые делают их сильнее, и избавляются от тех, которые делают их слабее. Так почему же этот прирожденный убийца по имени «гемохроматоз» как ни в чем не бывало живет в нашем генофонде? Чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо проанализировать связь между жизнью – не только человеческой, но и практически в любой другой форме – и железом. Но перед этим давайте подумаем вот о чем: с какой стати вы бы стали принимать лекарство, которое гарантированно убьет вас через сорок лет? Причина может быть только одна, верно? И заключается она в том, что это лекарство не даст вам умереть завтра.
Практически любая форма жизни питает слабость к железу. Человечеству железо необходимо почти для каждой функции обмена веществ. Железо переносит кислород от легких по кровеносным сосудам, высвобождая его там, где организм в нем нуждается. Из железа строятся ферменты, выполняющие основную тяжелую химическую работу в организме по его детоксикации и преобразованию сахаров в энергию. Рацион питания с низким содержанием железа и дефицит железа в целом являются основной причиной анемии – недостатка красных кровяных телец, который может привести к усталости, одышке и даже отказу сердца (до 20 % женщин из-за менструации могут столкнуться с железодефицитной анемией – настолько много железа они теряют вместе с кровью ежемесячно. Подобное явление характерно и для доброй половины беременных женщин – менструации у них нет, однако сидящий в них пассажир весьма голоден до железа!).
При нехватке в организме железа плохо работает наша иммунная система, кожа бледнеет, люди испытывают дезориентацию, головокружения, озноб и чрезвычайную усталость.
Железо даже объясняет то, почему некоторые участки Мирового океана голубые, кристально-прозрачные и практически лишены жизни, в то время как другие – ярко-зеленые и кишат ею. Оказывается, океаны становятся усеяны железом, когда в них оседает пыль с суши, гонимая потоками ветра. В тех участках океана, которые лишены этих несущих железо ветров, образуется очень мало фитопланктона – одноклеточных живых существ, находящихся в самом низу океанической пищевой цепи. Нет фитопланктона – нет зоопланктона. Нет зоопланктона – нет анчоусов. Нет анчоусов – нет тунца.
Вместе с тем другие участки Мирового океана, такие как Северная Атлантика, находящаяся прямо на пути богатой железом пыли из пустыни Сахара, представляют собой просто утопающий в зелени водный мегаполис.
Между прочим, это даже повлекло за собой появление одной идеи по борьбе с глобальным потеплением [7], которая заключалась в следующем: предлагалось выбросить в океан миллиарды тон растворенного в воде железа, что приведет к массивному росту растений, которые, благодаря фотосинтезу, смогут компенсировать огромные выбросы углекислых газов в атмосферу человеком. В рамках проверки теории в 1995 году участок океана в районе Галапагосских островов был за один день превращен из сияюще-голубого в темно-зеленый, так как железо привело к росту огромного количества фитопланктона.
Поскольку железо играет в нашей жизни такую важную роль, большинство исследований сосредоточено на людях с дефицитом железа. Ряд врачей и специалистов по питанию исходили из соображений, что чем больше железа, тем лучше. В настоящий момент пищевая промышленность добавляет железо во все подряд, начиная от муки и хлопьев для завтрака и заканчивая детским питанием.
Но не зря же говорят, что все хорошо в меру, так ведь?
Наши взаимоотношения с железом гораздо более замысловатые, чем это всегда было приятно считать. Железо играет в нашем организме жизненно важную роль, однако также подставляет плечо практически каждой биологической угрозе в нашей жизни.
За очень редкими исключениями в виде нескольких бактерий, использующих в своем обмене веществ другие металлы, практически всем формам жизни на Земле, чтобы выжить, нужно железо.
Паразиты преследуют нас ради нашего железа; раковые клетки выживают за счет нашего железа. Поиск, контроль и использование железа – это своего рода соревнование жизни.
Для бактерий, грибов и простейших человеческая кровь и ткани нашего тела являются неиссякаемым источником железа. Добавляя в свой организм слишком много железа, мы тем самым только превращаем себя в шведский стол для всех этих существ.
В 1952 году Юджин Вайнберг был одаренным ученым-микробиологом со здоровым любопытством и больной женой [10]. Ей диагностировали легкую инфекцию и прописали антибиотик тетрациклин. Профессор Вайнберг пытался понять, мог ли ее рацион питания как-то повлиять на эффективность антибиотиков. Наше понимание бактериальных инфекций сейчас находится в зародышевом состоянии, поэтому в 1952 году знания медицины в этом вопросе были практически нулевыми. Вайнберг решил проверить, как будут реагировать антибиотики на наличие или отсутствие тех или иных веществ, которые поступали в организм его жены вместе с пищей.
В своей лаборатории Индианского университета он поручил своему помощнику добавить в дюжину чашек Петри три компонента: тетрациклин, органическое или элементарное питательное вещество, свое для каждой чашки, и затем высадить туда бактерии. Несколько дней спустя одна из чашек была настолько переполнена бактериями, что ассистент профессора Вайнберга решил, что забыл добавить в эту чашку антибиотик. Он повторил эксперимент для этого ростового компонента и получил точно такой же результат – массовый рост бактерий. Питательное вещество в этом образце настолько стимулировало размножение бактерий, что им удалось практически нейтрализовать действие антибиотика. Наверное, вы уже догадались, что в чашке было железо.
Затем Вайнберг решил доказать, что доступ к железу помогает почти всем бактериям размножаться практически беспрепятственно. Оставшуюся часть жизни он посвятил изучению негативных последствий употребления избыточного количества железа для людей и тому, как с ним связаны другие формы жизни.
Обмен железом в организме человека – сложнейший процесс, в котором задействованы практически все части тела. У здорового взрослого в организме находится, как правило, от трех до четырех граммов железа. Большая его часть содержится в гемоглобине крови и помогает в переносе кислорода, однако железо можно найти по всему организму. С учетом того, что железо не только необходимо нам для выживания, но и может поставить нашу жизнь под угрозу, неудивительно, что у нас есть свои механизмы защиты, ориентированные именно на железо.
Мы наиболее всего уязвимы перед инфекцией, когда у нее есть прямой доступ к нашему организму. У взрослого без ран и повреждений кожи путями этого доступа служат рот, глаза, нос, уши и гениталии. Поскольку болезнетворным организмам для выживания необходимо железо, наше тело предусмотрительно установило запрет на железо на этих участках. Более того, эти входные отверстия постоянно патрулируются так называемыми хелаторами – различными группами веществ, которые, присоединяясь к ионам металла и молекулам железа, не дают им быть кем бы то ни было использованными. Слезы, слюна, слизь – то есть все те жидкости, которые находятся в этих отверстиях, – богаты хелаторами.
Но на этом наша система противодействия использованию железа вражескими организмами не заканчивается. Когда нас впервые осаждает болезнь, наша иммунная система начинает работать на полную мощность и дает отпор так называемой реакцией острой фазы. Наша кровь наполняется специальными противодействующими болезни белками, и одновременно с этим железо изолируется так, чтобы биологические захватчики не могли использовать его против нас. Нечто подобное происходит в тюрьме при угрозе бунта заключенных – коридоры заполняет охрана, надежно защитив оружейную.
Похожая реакция происходит, когда здоровые клетки становятся раковыми и начинают бесконтрольно делиться.
Раковым клеткам для роста нужно железо, вот организм и пытается ограничить к нему доступ. Сейчас проводятся фармакологические исследования с целью создания лекарств, борющихся с раком аналогичным способом – за счет ограничения раковым клеткам доступа к железу.
По мере того, как мы стали больше понимать зависимость бактерий от железа, некоторые методы лечения народной медицины вновь заслужили уважение. Раньше люди накладывали на раны смоченное в яичном белке сено с целью защиты их от инфекций. Оказалось, что это была не такая уж и плохая идея – яичный белок, собственно, и предназначен для того, чтобы не дать развиться инфекции. Яичная скорлупа пористая по своей структуре – это необходимо для того, чтобы находящийся внутри куриный зародыш мог «дышать». Очевидная проблема с пористой скорлупой в том, что не только воздух может через нее проникать – всевозможные микробы тоже не упустят возможности воспользоваться такой лазейкой. Однако яичный белок не даст им пройти, потому что в нем содержится огромное количество белков-хелаторов (тех самых изолирующих железо белков, которые патрулируют входы в наш организм), таких как овотрансферрин, защищающих эмбрион, который находится в желтке, от инфекций.