От гена до человеского качества
С сегодняшней точки зрения, время Карла II давно прошло, и с тех пор были разработаны многие вещи, которые однозначно могли бы улучшить его жизнь: личная гигиена, знакомства в интернете и современная генетика, а вместе с ней и предстоящее появление возможности вмешиваться в генетический материал человека. Необходимым условием для переписывания кода жизни, нашей ДНК, является возможность его прочтения.
Хоть это и нелегко, мы стали в этом довольно хороши. Книгу можно просто открывать и заглядывать в нее снова и снова. Но если вы повторите то же самое с человеком, вы окажетесь в тюрьме. Чтобы считать ДНК, нужно действовать мудрее, хотя на первый взгляд она кажется довольно незамысловатой. Наша генетическая информация записана всего лишь в 4 буквах, которые также называются основаниями: A (аденин), T (тимин), G (гуанин) и C (цитозин). Четыре буквы находятся на нитевидном костяке, состоящем из молекул сахара и фосфата.
Таким образом, ДНК человека формирует код длиной три миллиарда букв, который живет в форме так называемой двойной спирали, свернутой в ядрах клеток нашего тела. Если выцепить эту нить из одной ячейки, распутать ее и вытянуть в прямую линию, ее длина составит почти два метра. Эта молекула является результатом почти четырех миллиардов лет естественного отбора. Бесчисленные поколения, благодаря своей доблестной борьбе за выживание и неукротимой одержимости сексом, позволили постоянно совершенствующейся копии этой молекулы беспрерывно двигаться от первого живого существа в мире к вам. Все, что определяет человека до того момента, когда окружающая среда добавляется в качестве второго определяющего фактора, записывается в этой нити, которая слишком мала даже для того, чтобы можно было охарактеризовать ее словом «микроскопическая». Многие знают это, но очень немногие могут представить, как эта безжизненная, незаметная молекула способна влиять на такие личные качества человека, как эмпатия. Для наглядности, пожалуйста, прочитайте вслух следующий абзац:
Наша генетическая информация записана всего лишь в 4 буквах, а длина цепочки ДНК в ядре одной клетке – почти два метра.
GGGAGGGAGCCCTGTGGGGTTGCCTTTGCTTCCAAAAGTTGCCAGGGCAAGGTGGTAAGGTCAGCAGGTGGGCCAGTGCCTCAGGTCACACCCAGACACGCCAGCCCGGGGCCACAGACCTCACCCAGCCTCCACAGACAGTGTGATGCAGCCAGGGCACCTGCTAATCTCCTCCTGATCCGAGGCCCTCCACAACCCCTCTTCCCCTCCTCACCCCTCCCGAAACCCACACAGACAGCCATCAAATGGAAACATGATGTAGCAGGGCCTCACCCAAGAGGCTGGTTTGGGGTTAGCTTTTGAGTTTTTTGATTTTGGATTTTTGTTTTTTAGCTGTTATTTATCAAACCTTTGGGGGGAAAAGAAGTGAAATCACCACAGGGCAGAAACCCTAAGGGAAAACATTAACATTAGCTAAGAACATAAAAGAACACACAATTACTTAATCATATAAGTGTCTGAAGTTAACTGTCCATCTAATTGTGATTTGTACCCAGAAGGGCCGAGCTTGTGCACTCTTCATGGCCCAGAGTGAATATCCTGTCCAAGCTTCTCCTGCCGGCCCACCATGCTCTCCACATCACTGGGTCACCTCAAGAAAAAGCCCCTCCAAGGGGCCTGGTCCCCCACACCTCGGGCACAGCATTCATGGAAAGGAAAGGTGTACGGGACATGCCCGAGGTCCTCAGTCCCACAGAAACAGGGAGGGGCTGGGAAGCTCATTCTACAGATGGGGAAACAGTTCAAACCAGGCCTCCTGTGCCTGTCAGCCTTCCTCCCAGTCCAACGCTCCTGACAGATGTTTGGTTGCCCCAGTGATGGGGCGCTCCTTTCTTTTCCAGGTTGCCAGTTCTGTTTRCAGACAGCTGCTTAGAAAGTCCCTATTCCTCCTGAGTCCAGCTCTTCATGGCCATCCCTGCCCCGTCTCACTCACCTCTCTGCTCCCATTTTCCACGTATTTGGCAAGCACTGGTTGAGCTATCAATGACTGTGCAGCCTTGTGCCAGGCATCCCCTGGGGTAAAAGGCATCCCCTGGAGTTGTGCCACAAAACAGCCCACACATTGGACTTGGGCTTAACAAGTAGGGAACAGGACAAGCAGCGTCCCTGCTGTGATAGGGCTCATAGTCCACCTCTCCGGCCTTAACAAGCTTCTCTCCCACCTCCCAGCCTCCCCGGACACATCACCTGCTGTCCACTCCCATTCCCTCCACCCAGGCTCAAGACAAGAATCCCCATCTTGTCCATCAGGAAGGGGCCATAGGTCACACCATTTAATCCTCACATCAACCCCAGGCAGTGAGCCGTGCTATCCTTATTACATGGAGGAGGAGGTGGAGGCTCAGAGCAGGTAAAGCAACTGGCTTAAGGACACTGG
Заметили что-то? Правильно, в середине салата из букв стоит буква R. Я выделил ее жирным шрифтом, потому что вы слишком хороши для того, чтобы сидеть и внимательно читать несколько строк. Этот абзац составляет около 7 % последовательности ДНК гена, называемого OXTR, который кодирует рецептор гормона окситоцина. Наличие этого рецептора – необходимое условие для того, чтобы клетки мозга реагировали на гормон, различными способами влияющий на наше социальное поведение. Буква R в середине последовательности в данном случае не означает, что мы получим Нобелевскую премию за открытие нового элемента ДНК. Он просто служит заполнителем, потому что на этом участке ДНК может находиться либо А, либо G. В зависимости от того, чью ДНК проверять. «Да боже мой, – подумали вы сейчас, – одна буква из трех миллиардов, на это даже радикальные граммар-наци смотрели бы сквозь пальцы».
Но в генетике малейшие изменения могут оказать большое влияние. Многие исследования показали, что эта единственная буква влияет на функцию рецептора окситоцина и, следовательно, также меняет наше социальное поведение – в зависимости от того, находится ли в этой точке G или A.
Люди, у которых в обеих копиях гена OXTR в этом месте стоит G, в среднем более эмпатичны, реже чувствуют себя одинокими и более деликатно взаимодействуют со своими детьми, по сравнению с людьми, у которых в обеих копиях находится А. И это только один пример из многих. В одном только гене OXTR известно огромное количество мутаций, влияющих на наше поведение. Наше мышление и действия основываются на множестве гормонов и нейромедиаторов, функции и скоординированность которых могут зависеть от крошечных изменений в ДНК.
Мы несем в себе две копии почти всех наших генов – одну от матери и одну от отца.
Делает ли последовательность ДНК из нас придурков?
Все это мы можем исследовать только потому, что удивительно преуспели в считывании нашей генетической информации.
Чтобы расшифровать последовательность ДНК первого человеческого генома, более 1000 ученых по всему миру работали над этим в течение 13 лет и растранжирили 3 миллиарда долларов.
Результат появился в 2003 году. Сегодня уверенно растет тенденция секвенирования[5] полного человеческого генома – это происходит каждые 10 минут. Между тем уверенно снижается тенденция высокой стоимости процедуры: стоит она менее 1000 долларов за геном. Таким образом, считывание генома человека очень близко к тому, чтобы стать рутинной медицинской процедурой. По крайней мере, с технической точки зрения, это скоро перестанет быть проблемой. Правда, еще неизвестно, не станет ли это проблемой с точки зрения человеческой. Можно ли уже сейчас изменить человека, рассказав ему кое-что о его генах?
«Эксперты в области генетики человека рассказали нам, что небольшая численность популяции тутси связана с тем, что они женятся только друг на друге… Таракан не может произвести на свет бабочку. Таракан рождает другого таракана», – говорится в заметке газеты хуту «Кангура» от марта 1993 года. В следующем году за несколько месяцев представители хуту, которых было подавляющее большинство, убили сотни тысяч живших в Руанде людей, принадлежавших к меньшинству тутси. Задолго до того как был секвенирован первый человеческий геном, намек на генетические различия уже использовался для того, чтобы настроить группы населения друг против друга. Исследователи смогли доказать, что мы отдаем предпочтение людям, которые, по нашему мнению, генетически похожи на нас. Это нечестно, но иногда эволюция ведет себя, как бесчувственный эгоист. Поддерживать кого-то, кто генетически похож на тебя, – вторая лучшая стратегия распространения своего генетического материала после прямой его передачи.
Чем более схожи существа друг с другом, тем чаще между ними наблюдаются альтруистические отношения, поскольку это увеличивает шанс передачи своих генов последующим поколениям.
Между тем стало легко получить грубый генетический анализ, который сравнивает идентичность собственной ДНК с популяциями по всему миру. Провайдеру «23andMe» достаточно для этого небольшого количества слюны, шести недель и 99 евро. В условиях все большего распространения генетических анализов напрашивается вопрос, как люди относятся к их результатам. В исследовании 2016 года ученые проверили, какое влияние на людей оказывает обнаружение того факта, что их ДНК похожа или не похожа на другую группу. Чтобы сделать исследование более интригующим, они отобрали участников из двух групп населения, известных своей нелюбовью друг к другу, – евреев и арабов. Им давали газетные статьи, содержащие информацию либо о генетических различиях между этими группами населения, либо о генетических сходствах. Затем исследователи проверили, изменились ли предубеждения участников касательно другой группы в зависимости от того, какую статью они прочитали. Участники, проинформированные о генетических различиях, охарактеризовали другую группу как более жестокую и недружелюбную, хотя в газетной статье ни о чем подобном не упоминалось.
Задолго до того как был секвенирован первый человеческий геном, намек на генетические различия уже использовался для того, чтобы настроить разные социальные группы друг против друга.
Но меняет ли это их отношение? В другом эксперименте организаторы ввели в заблуждение участников еврейского происхождения: они должны были играть в компьютерную игру с человеком по имени Мухаммед, который якобы находится в другой комнате. В игре еврейские участники эксперимента после каждого выигранного раунда должны были наказывать проигравшего Мухаммеда шумом, интенсивность которого они выбирали сами – от приемлемо низкого до неприемлемо громкого. Если прежде испытуемые читали статью о генетических различиях, то выбирали более высокий уровень громкости по сравнению с теми, кто был проинформирован о генетическом сходстве. Однако ученые пошли еще дальше и продолжили исследования в Израиле, в месте, где конфликт между двумя национальностями наиболее выраженный. Евреи-израильтяне, читавшие о генетических различиях, были менее склонны идти на политические компромиссы с палестинцами и более склонны поддерживать их политическое исключение, а также выказывали четко выраженную готовность к коллективным наказаниям.
Какой вывод мы можем из этого сделать? Люди неустанно ищут причины дистанцироваться от неугодных социальных групп, как Гаргамель от смурфиков. Тем не менее исследование также показало, что подчеркивание генетического сходства в некоторых случаях привело к поддержке мирных настроений. Неясно, являются ли эти эффекты краткосрочными или оказывают длительное влияние на отношения конфликтующих групп. Даже если все ДНК-тесты в мире не смогут склонить Александра Ван дер Беллена[6] к желанию обзавестись лысиной, берцами и курткой-бомбером, исследование говорит нам, что не следует опрометчиво судить о вещах, которые столь же существенны для человеческого самопонимания, как наша собственная ДНК. Если кто-то решит исследовать свое происхождение с генетической точки зрения, чтобы получить результат, говорящий о полном отсутствии совпадений с определенными группами населения, – это абсолютно нормально. При этом следует помнить, что эти сравнения основаны на менее чем 0,1 % нашей ДНК, которая у каждого человека индивидуальна. Вы все правильно поняли: Дональд Трамп, Рихард Люгнер[7] и вы делите более чем 99,9 % генетической информации. Носите с гордостью свои 0,1 %! Кроме того, нельзя делать однозначные выводы об отдельных людях только потому, что определенная черта в одной группе проявляется иначе, чем в другой. Это было бы статистическим невежеством, которое, к сожалению, часто перетекает в расизм и сексизм. Тот факт, что женщины в среднем меньше мужчин, не наводит вас на мысль о специфичном росте человека, с которым вы собираетесь отправиться на свидание вслепую. Так же и тот факт, что упомянутая ранее версия рецептора окситоцина с буквой G особенно широко распространена в Европе, ничего не говорит о чувствительности продавца ваших шницелей. Наконец, обладая этими знаниями, мы можем решить заняться одной из самых каверзных и одновременно актуальных тем генетики.
Изменение человеческого генома
Смотрите, я вообще не хочу убеждать вас, что мы должны генетически изменять людей. Моя задача состоит в том, чтобы показать вам, насколько мы далеки от возможности сделать это. Об этом пока не может быть и речи. Мы разберемся с тем, что в настоящее время возможно, а что нет и что будет возможно в ближайшее время. Говоря о генетическом изменении человека, нужно разделять две вещи, принципиально отличающиеся друг от друга: изменение взрослого человека и изменение крошечного сгустка клеток, из которого однажды разовьется человек.
В отличие от изменений взрослых людей, у генетиков гораздо больше возможностей для творчества при изменении эмбрионов, потому что многие из свойств, которые уже закрепились у взрослого человека во время развития, у эмбрионов все еще достаточно «гибкие» для внесения корректировок.
При условии, конечно, что эти свойства имеют значительную генетическую основу. Но на какие свойства это распространяется? И сколько вообще свойств у человека? При случае пригласите своего соседа на кофе и посмотрите, сколько его качеств вы можете описать. Растут ли волосы из ушей? А на пальцах ног? Он один из тех людей, что чихают, когда смотрят на яркий свет? Насколько чувствительной будет реакция на тепловое воздействие, если вы прольете кофе ему на промежность? Чем тщательнее вы осматриваете человека, тем больше его качеств вы можете описать. Их общее количество нельзя уложить ни в одну цифру, потому что оно зависит от того, насколько старательно вы ищете.
Что наследуется, а что – нет
Если вы хотите узнать, какие из наблюдаемых черт в большей степени обусловлены генетикой, лучший способ выяснить это – спросить у человека, к которому постоянно обращаетесь за советом, – у мамочки. Женщины лучше мужчин способны оценивать, какие свойства имеют прочную генетическую основу. При этом родители с двумя или более детьми показывают лучшие результаты в своей оценке. Предположительно потому, что они буквально собственными глазами видят, на какие качества могут значительно повлиять в ходе воспитания, а на какие – нет. Возможно, вы не потерпели неудачу как родитель, и ваш паршивец постоянно пытается пописать на кошку только лишь потому, что в генной рулетке вам не повезло с любовью к животным.
Научный подход, конечно, выглядит иначе, и даже самые внимательные, полностью посвящающие себя детям родители не слишком точны. Например, генетическое влияние на сексуальную ориентацию мирян, как правило, переоценивается, в то время как избыточный вес подвержен генетическому влиянию зачастую больше, чем предполагается. Поэтому самые точные сведения о наследственности человеческих свойств вы получаете от генетиков, которые интенсивно занимаются генетической основой человеческих характеристик около 50 лет. Наиболее полный обзор этой темы на сегодняшний день был опубликован в 2015 году, он обобщает результаты около 3000 научных исследований, посвященных наследованию более 17 000 характеристик человека. Как следует из этого обзора, ни одна из изученных черт не избежала генетического влияния. Пожалуйста, позвольте этому факту работать на вас.