Генетика: как поправить ДНК

«Ой, какая пластичная — вся в маму!», «Эх, в математике ты не в отца», «Да что тут говорить, генетика!». Что из того, что мы считаем «генетикой», действительно ею является? Передаются ли по наследству черты характера? Можно ли предсказать внешность ребенка? А редактировать человеческий геном? Рассказывает Олег Тиходеев, кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики и биотехники СПбГУ.

— Олег Николаевич, насколько можно говорить о генетической предрасположенности в смысле характера, здоровья и так далее?

Олег Тиходеев

— Для начала нужно пояснить: с точки зрения современной науки и внешность, и здоровье, и характер — косвенные результаты сотен тысяч сложнейших биохимических процессов. Это с достоверностью доказано на подопытных мушках, мышах, крысах, собаках и многих других лабораторных животных: с помощью генной инженерии получены разнообразные мутанты, полностью лишенные того или иного конкретного гена. В результате можно видеть, за что этот ген отвечает. Например, у мушек-дрозофил получены мутанты со строго определенными нарушениями памяти, причем разные гены отвечают за разные типы памяти (краткосрочную, долгосрочную и т.п.). А у некоторых мутантов наблюдаются гомосексуальные наклонности.

Биохимические процессы у человека очень похожи на те, что протекают у животных, но изучать человека намного труднее. Ведь человека, в отличие от животных, нельзя поместить в лабораторию и проводить там над ним опыты. Поэтому пока мы знаем о самих себе намного меньше: в общих чертах понимаем, какие гены за что отвечают, но имеющиеся доказательства не настолько строгие, как ученым бы хотелось. Поэтому о генетической предрасположенности у человека мы можем говорить, но достаточно аккуратно.

Сузим вопрос. Говорят, аллергия передается по наследству. Почему тогда аллергия на рыбу, например, имеется у отца — но никак не проявляется у дочери. Или это до поры до времени?

Человек — это сложнейший химический реактор. Когда в этом реакторе что-то портится (либо со здоровьем, либо с поведением, либо с памятью), человек начинает принимать лекарства, то есть добавлять в свой реактор вещества, которых на данный момент в нем не хватает. Сама идея лекарств означает, что все, что есть в человеке, — это взаимодействие веществ (и энергии, разумеется). Но в этом взаимодействии нет каких-то специальных процессов отдельно для ума, отдельно для памяти, отдельно для настроения и так далее: это единая система, где каждый признак обычно зависит от многих сотен генов. Поэтому не существует одного единственного «гена аллергии», «гена памяти» или «гена характера». И аллергия, и память, и характер — все это результат взаимодействия сотен разных химических реакций, совместно оказывающих на человека определенное сложное влияние.

Возвращаясь к вашему вопросу: у родителя все эти взаимодействия сошлись так, что у него возникла аллергия на рыбу. Но когда он передал свои наследственные задатки ребенку, то, во-первых, он передал только один набор своих хромосом, то есть не все, что у него было. А во-вторых, к этому набору добавился еще набор хромосом от мамы. От отца, допустим, передалась склонность к аллергии на рыбу, но от матери могли прийти такие задатки, что эта склонность оказалась практически незаметной или стала другой. Поэтому ребенок может оказаться совершенно здоровым или иметь аллергию, но уже не на рыбу, а на что-то другое.

Можно ли говорить об обратной ситуации: если оба родителя здоровы на 100%, то у ребенка точно не будет никакой аллергии?

Здесь нужно оговорить два важных момента. Во-первых, рассуждая о любых прогнозах, будь то погода, валютный курс или особенности будущего ребенка, мы всегда описываем ситуацию с точки зрения вероятности. Мы можем сказать: вероятность такого-то события велика или, напротив, очень мала. Но утверждать с абсолютной уверенностью мы не можем, ведь мы никогда не знаем всех обстоятельств.

Во-вторых, здесь важны конкретные детали. Например, у разных людей одна и та же медицинская проблема может быть результатом нарушений в разных генах. Тогда ребенок с большой вероятностью будет здоровым (наследственные задатки одного родителя скомпенсируют проблемы, доставшиеся от другого, и наоборот: большинство биохимических дефектов рецессивны, то есть не проявляются в присутствии соответствующих нормальных — доминантных — задатков). Если же оба родителя имеют нарушения в одних и тех же генах, та же проблема с высокой вероятностью окажется и у потомка. Но и здесь результат будет во многом зависеть от того, «как карта ляжет»: что именно достанется от папы, а что от мамы, ведь возможны миллиарды разных вариантов. Так что слово «точно» к прогнозам неприменимо. Можно оценить лишь вероятность.

«Результат будет во многом зависеть от того, как «карта ляжет»: что именно достанется от папы, а что от мамы, возможны миллиарды вариантов».

По этой логике кажется, что нужно выбирать партнера с максимально противоположным генетическим набором, чтобы дети были здоровыми, так?

Повторю: живые объекты настолько сложны, что здесь не бывает стопроцентных гарантий, возможны хотя бы редкие «неожиданности» (если хотите, это то же самое, что и «пути Господни неисповедимы»). Но описываемый вами расклад многократно уменьшает вероятность того, что какие-то плохие наследственные задатки придут одновременно от обоих родителей и проблемы у потомка будут неизбежны. Поэтому очень часто дети от максимально разных родителей — например, в межнациональном браке — это здоровые, красивые ребята. На уровне биологии это просто понятие гетерозиса: увеличение жизнеспособности гибридов вследствие объединения наследованных задатков от генетически далеких друг от друга родителей.

«Ямочки можно предсказать с достаточно высокой вероятностью».

Но если учесть все-все-все доминантные гены обоих родителей, то в современных условиях можно предсказать внешность ребенка?

Теоретически — да. Например, ямочки на щеках: они доминантны, потому что возникают из-за наличия определенного мышечного окончания, которое оттягивает на себя кусочек кожи щеки. Поэтому ямочки можно предсказать с достаточно высокой вероятностью.

Некоторые отмечают, что в определенных странах Европы мало красивых женщин. Это разрушенный генофонд?

Трудно сказать. Возможно, это какие-то далекие отголоски Средневековья, когда очень красивые женщины нередко становились жертвами инквизиции (слишком много мужского внимания, слишком яркая внешность — наверняка ведьма). В современном европейском обществе причины иные. Мужчина нередко боится проявить себя «настоящим мужиком», чтобы не получить в ответ феминистских выступлений. А женщины все чаще занимают лидерские позиции, что их огрубляет, они все меньше отличаются от мужчин. В результате уменьшается взаимный интерес, желание нравиться друг другу. Тут уже не до женской красоты…

Изменяет ли структуру ДНК образ жизни? Например, пишут, что в США ученые пришли к выводу: бедность из поколения в поколение приводит к генетическим изменениям, вызывающим склонность к депрессии. А если народ из поколения в поколение ведет греховную жизнь?

Никаких мутаций непосредственно от того, что люди грешат, по-видимому, не бывает. Могут быть какие-то сложные косвенные эффекты. Например, если человек долгое время пребывает в стрессовом состоянии от того, что он согрешил (как и от того, что нет денег), то эта длительная тяжелая депрессия вполне может повлиять на его гормональную систему и в итоге — на его гаметогенез (процесс образования половых клеток). Особенно на сперматогенез (развитие мужских половых клеток – сперматозоидов). А возникшие аномалии уже могут сказаться и на потомстве. Но если человек живет в грехах в свое удовольствие и никакими переживаниями по этому поводу не страдает, подобных  аномалий у него не случится. Поэтому прямого влияния греха на гены нет.

Чисто технически можно разработать методы, которые позволят влиять на характер потомства?

Сейчас в целом ряде стран официально разрешена программа, которая так и называется: редактирование человеческого генома. Что имеется в виду? Есть два человека, оба страдают одной и той же болезнью и не могут родить здорового ребенка. При этом оба находятся в щадящей части спектра проявлений своей болезни, то есть их здоровья хватает, чтобы жить, зачать и, возможно, даже выносить ребенка. Однако про будущего ребенка невозможно заранее выяснить, в какой части спектра проявлений болезни он окажется. Болезнь он унаследует точно и, может быть, даже в самой тяжелой форме. И тут в дело вступает ситуация, когда на уровне одноклеточного зародыша, зиготы, можно исправить один конкретный ген. Это возможно в тех случаях, когда четко известно, что вот эта патология связана вот с этим геном.

Невероятно.

«В Англии уже несколько лет разрешено «тройное родительство» – и уже родились первые дети».

Есть и более невероятные вещи: в Англии уже несколько лет разрешено так называемое «тройное родительство» — и в рамках этой практики уже родились первые дети. Поясняю: есть женщина, которая относится к тому спектру болезни, при которых люди худо-бедно живут. И, допустим, известно, что дефект в ее генах находится не в ядре клетки, а в митохондриях — «энергетических батарейках». Поскольку ребенок получает митохондрии только от матери, тут вариантов нет: какой бы ни был отец, ребенок унаследует болезнь матери, и степень тяжести этой болезни опять-таки под вопросом.

Какое решение задачи? Привлекается другая согласная женщина, у которой здоровые митохондрии. И генные инженеры делают следующее: от второй женщины берется яйцеклетка, из нее убирают ядро — и вводят вместо него ядро той женщины, которая больна. Получается гибридная яйцеклетка с ядром реальной будущей матери и с цитоплазмой от второй матери. Таким образом, у ребенка будут две матери и один отец.

Когда вы говорите «берется яйцеклетка» — это происходит внутриутробно или в условиях лаборатории вне организма?

Конечно, это все собирается и «монтируется» вне организма, а уже потом вживляется в ту женщину, которой принадлежит ядро. И которая будет вынашивать, если она на это способна. Все счастливы и довольны.

Уточню: вмешательство в человеческий геном допустимо только тогда, когда выполняются три условия: 1) это технически возможно, 2) есть явная необходимость, 3) есть уверенность, что риск ошибиться и навредить (а он есть всегда) минимален.

С расширением возможностей и потребностей мера вмешательства в геном, безусловно, будет расширяться.

Про изменения на уровне клетки понятно. А как быть с другими процедурами? Сейчас медицина шагнула так далеко вперед, что можно делать переливание крови на внутриутробном уровне. На что это может повлиять?

Вопрос сложный. По канону, по которому мы учились десятилетиями, переливание крови влиять на наследственность не должно. Однако есть факты, которые указывают, что все не так-то просто. В нашей стране в 1950-х годах проводили различные экзотические опыты, например, переливали кровь от черных кур к белым и иногда получали потомство с черными пестринами. Потом, к 1970-м годам, когда генетика в нашей стране возродилась, такие результаты были названы лженаукой и забыты. Но похоже, что этот эффект действительно был!

Что это означает? Пока нет ответа. И на вопрос о внутриутробном переливании крови ответа тоже нет. Если какой-то механизм и существует, он должен лежать вне классической генетики. Сейчас активно развивается новая область биологии — эпигенетика: оказывается, кроме канонического наследования через ДНК есть иные варианты наследования, и их очень много. То есть при определенных условиях могут наследоваться некоторые молекулярные изменения, не связанные с ДНК. Кстати, возвращаясь к теме стресса в жизни человека: вполне возможно, что он способен повлиять на последующие поколения именно через какие-то эпигенетические механизмы.

Беседовала Ольга Немчикова