Арман Мари Леруа - Мутанты. О генетической изменчивости и человеческом теле.

• Название: Мутанты. О генетической изменчивости и человеческом теле.
• Автор: Арман Мари Леруа
• Издательство: ООО "Издательство Астрель"
• Жанр: Биология
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-271-24665-4

Для того, чтобы посмотреть, как развивается зародыш, Клеопатра приказывала вспарывать животы беременным рабыням. Сегодня мы знаем о механизмах, которые заставляют одну-единственную клетку превращаться сначала в эмбрион, после – в ребенка, а затем и во взрослого человека, несравненно больше, чем во времена жестокой египтянки, однако многие вопросы по-прежнему остаются без ответов. Один из основных методов исследовать пути формирования человеческого тела – это проследить за возникающими в этом процессе сбоями или, как говорят ученые, мутациями. Именно об этих "неполадках", приводящих к появлению сиамских близнецов, двухголовых ягнят и прочих мутантов, рассказывает в своей увлекательной и порой шокирующей книге британский биолог Арман Мари Леруа.

Используя истории знаменитых "уродцев" в качестве отправной точки для своих рассуждений, автор подводит читателя к пониманию сложных законов, позволяющих человеческим телу на протяжении многих поколений сохранять относительную стабильность, оставаясь при этом поразительно многообразным.

УДК 575-2

ББК 28.704

ISBN 978-5-271-24665-4 (ООО "Издательство Астрель")

© Armand Marie Leroi, 2003

© Фонд Дмитрия Зимина "Династия", российское издание, 2009

© Е. Година, перевод на русский язык, 2009

© А. Бондаренко, оформление, 2009

Фонд некоммерческих программ "Династия" основан В 2002 году Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании "Вымпелком". Приоритетные направления деятельности Фонда – развитие фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение. В рамках программы по популяризации науки Фондом запущено несколько проектов. В их числе – сайт elementy.ru, ставший одним из ведущих в русскоязычном Интернете тематических ресурсов, а также проект "Библиотека "Династии" – издание современных научно-популярных книг, тщательно отобранных экспертами-учеными. Книга, которую вы держите в руках, выпущена в рамках этого проекта. Более подробную информацию о Фонде "Династия" вы найдете по адресу:

WWW.DYNASTYFDN.RU

---

Эволюционное объяснение того, почему мы, а также большая часть других живых существ, стареем, базируется на двух доводах, скрытых в холдейновском объяснении частоты распространения заболевания. Первый состоит в том, что вредные последствия некоторых мутаций ощущаются лишь в поздние периоды жизни. Совершенно очевидно, что мутация может вызвать медленно прогрессирующее заболевание. Гентингтоновская мутация как раз и является такой бомбой с включенным часовым механизмом. Так же, как и мутация SOST, вызывающая склеростоз у белых жителей Южной Африки: дети от нее практически не страдают, но к зрелому возрасту чрезмерный рост костной ткани становится настоящим убийцей. Сходным образом действуют мутации гена BRCA1, семейного гена рака молочной железы, пагубные последствия которого обычно проявляются у женщин только в тридцати-сорокалетнем возрасте. Так же ведет себя и вариант гена АРОЕ, называемый ε-4, предрасполагающий пожилых людей к развитию инфарктов и болезни Альцгеймера.

Список подобных примеров можно продолжить, но вместе с тем следует признать, что нам мало что известно о бомбах суперзамедленного действия,таких, которые детонируют после окончания периода зрелости и вызывают старение. Сейчас давайте просто предположим, что они существуют. Однако даже такого допущения недостаточно для объяснения старения. Необходимо также понять, каким образом эти мутации, выступающие в роли бомб с часовым механизмом, смогли стать неотъемлемой частью человеческой жизни. Холдейн предложил объяснение этому факту, сославшись на то, что мутация Гентингтона невидима для естественного отбора. Ту же самую логику он применил шире. Представим себе доминантную мутацию, которая делает двадцатилетнего мужчину импотентом на всю оставшуюся жизнь. В Британии, по крайней мере в XXI веке, довольно мало мужчин становятся отцами до двадцати лет, а после этого возраста жертва такой мутации уже никогда не сможет иметь детей. Каковы бы ни были его достижения в ходе дальнейшей жизни, с точки зрения сохранения генетической преемственности он вообще мог бы и не родиться. Такая мутация может встречаться много раз у многих мужчин, но, если не принимать во внимание отцов-подростков, передаваться следующим поколениям она не будет и поэтому навсегда останется редкой. Вообразите теперь другую доминантную мутацию, которая тоже делает своего носителя импотентом, но лишь по достижении им девяностолетнего возраста. Такой мужчина имеет превосходные шансы вообще не заметить потери своих мужских качеств по той простой причине, что, скорее всего, умрет раньше, став жертвой рака, инфаркта миокарда, гриппа или дорожного происшествия, если, скажем, не увидит приближающегося автобуса. Лежа в земле, о "виагре" не думают. Однако пока он был жив и считался здоровым мужчиной, у него появились дети, часть из которых унаследовала мутантный ген и передала его своим потомкам, а те – своим и так далее. Фактически вполне вероятно, что мутация, просто по воле случая, распространится по всей популяции, и через много поколений окажется, что все мужчины, дожившие до девяноста лет, импотенты, – по существу, так сегодня и происходит.

Приведенные выше рассуждения попросту повторяют сказанное Холдейном о том, что сила естественного отбора по уничтожению вредной мутации ослабевает с течением жизни. Еще один британский ученый, сэр Питер Медавар, впервые применил этот принцип для объяснения причин того разнообразия способов, с помощью которых наши тела разрушаются в процессе старения. На поздних этапах онтогенеза одни мутации ухудшают функции сердечно-сосудистой системы, другие – способность противостоять раку и различным патогенным факторам, третьи ослабляют половые свойства, четвертые разрушают разум. Такие мутации замедленного действия всегда поражали человечество. Не подверженные действию естественного отбора, они широко распространились в популяции и сделались универсальными.

Гипотеза Медавара относительно окончательных причин старения, конечно же, имеет много сильных сторон, но есть в ней одно слабое место: она не объясняет действия случая. Легко понять, почему мутации, вызывающие ряд тяжелых нарушений в старческом возрасте, не устраняются отбором, но достаточно ли этой причины для объяснения их повсеместного распространения в популяции? Возможно. Существуют, наверное, тысячи различных мутаций, оказывающих вредоносное воздействие на организм в конце жизни, причем каждая из них, должно быть, возникала бессчетное число раз в человеческой истории. Безусловно, можно предположить, что некоторые из них распространились случайно, в особенности в те времена, когда размеры человеческих популяций были небольшими.

Но апеллировать к случайности – неблагодарная задача; мы предпочитаем детерминистскую теорию. В 1957 году одну из них выдвинул американский биолог-эволюционист Джордж Уильямс. По его утверждению, мутации, вызывающие старение, распространяются не по воле случая, а потому, что несут некоторые преимущества, хотя бы лишь молодым особям. Вообразите еще раз мутацию, которая приводит к импотенции в девяностолетнем возрасте, но зато обеспечивает необычайную плодовитость двадцатилетним. Носитель такой мутации наверняка обгонит других мужчин по числу детей, что обеспечит широкое распространение мутантного гена. В калькуляциях естественного отбора небольшие преимущества, проявляющиеся на ранних стадиях развития особи, часто перевешивают жестокие издержки, которыми приходится расплачиваться позже. Пожилой возраст с этой точки зрения есть та цена, которую мы платим за чрезмерную красоту и буйные излишества юности.

Некоторые генетики воспользовались логикой подобных рассуждений для объяснения широкого распространения хореи Гентингтона. Они утверждают, что женщины с таким заболеванием на ранних стадиях его развития отличаются чрезвычайной неразборчивостью в связях, или уступчивостью, или, по крайней мере, необычайной плодовитостью. В одном исследовании было показано, что женщины с болезнью Гентингтона имеют больше детей, рожденных вне брака, чем их здоровые сестры. Возможно, продолжают ученые в развитие своей аргументации, болезнь вызывается необычно высоким содержанием гонадотропина, гормона, определяющего половое поведение. Однако в поддержку этой точки зрения почти нет доказательств.[270]

Вообще говоря, о генах, вызывающих старение у человека, известно так мало, что трудно понять, которая из точек зрения – Медавара или Уильямса – является более правильной. В каком-то смысле различия между двумя теориями на самом деле не важны; обе они могут оказаться верными, поскольку выявляют сходные причины и последствия явлений. Обе теории утверждают, что старение происходит не просто так, а является побочным продуктом эволюции. В конечном итоге оно развивается вследствие неспособности естественного отбора противостоять мутациям, вызывающим заболевания у стариков. Ни одна из теорий подробно не разъясняет молекулярные причины старения или их механизмы. Они не говорят о каком-либо одном молекулярном механизме, который можно было бы отрегулировать, обеспечив тем самым наше с вами бессмертие. Скорее обе теории приходят к выводу о невозможности обнаружения подобного механизма, подразумевая под этим, что процесс старения является совокупным последствием множества различных мутаций, постепенно изнашивающих и в конечном итоге разрушающих наш организм.[271]

Возможно, поэтому, несмотря на массу предпринятых усилий, механистические причины старения до сих пор остаются нераспознанными. Время от времени корнем зла становится любой из десятков факторов биологии человека. По утверждению одних, старение обусловлено ферментацией бактерий в нашем кишечнике; по мнению других – снижением скорости клеточного деления; третьи во всем винят тяготы вынашивания и выращивания потомства. Есть и такие, кто считает старение последствием истощения некоей жизненной энергии, или накопления химических веществ, которые производятся клетками и в конце концов отравляют нас. Некоторые из этих идей наверняка абсурдны, однако в других определенно содержится какое-то зерно истины. Ниже следует обзор наиболее убедительных теорий: краткая история распада.

Геронтократы

На закате своих дней, купаясь в богатстве и славе после изобретения телефона, Александр Грэм Белл обратил свое внимание на генетику. Его первые попытки на новом поприще были довольно скромными. Он вывел породу овец с четырьмя сосками вместо обычных двух. Затем, сочетая свой интерес к звуку с увлечением генетикой, занялся изучением наследования глухоты. Однако его страстью была генетика долгожительства. Он начал с семейства одного из американских отцов-пилигримов, некоего Уильяма Хайда (который обосновался в Нориче, штат Коннектикут, в 1660 году). Все его потомки, общим числом 8797 человек, были отслежены составителями родословных. Анализируя эти записи, Белл пришел к заключению, что тенденция к долгожительству в основном наследуется. Ни его данные, ни статистика не подтверждали этот вывод. Но в целом он оказался прав: по современным оценкам, наследственность определяет долгожительство у европейцев на 20-50 процентов. В тот момент этих изысканий было достаточно, чтобы Белл приступил к реализации куда более грандиозных прожектов.[272]