Происхождение тебя. Как детство определяет всю дальнейшую жизнь

16. Эпигенетика, или Гены как зависимые переменные

На протяжении первых пятнадцати глав книги, рассказывая о своих исследованиях, посвященных росту и развитию тысяч детей, мы старались как можно реже использовать научный сленг. Тем не менее нам придется, как вы уже наверняка поняли по названию главы, немного отойти от этого правила. Говоря научным языком, когда мы изучаем, влияет ли какое-то обстоятельство (например, темперамент в раннем возрасте) или опыт (допустим, травля в школьном возрасте) на вероятность некоторого исхода (например, на развитие антисоциального поведения или депрессии), определяющее условие – это независимая переменная, а определяемое – зависимая. По умолчанию ясно, что исход (например, степень агрессии) определяется независимой переменной (например, тем, травили человека в детстве или нет).

Во всех генетических исследованиях, которые мы обсуждали в главах с двенадцатой по пятнадцатую, гены рассматривались по традиции как независимая структура, влияющая на фенотип. Как мы увидели, гены могут проявляться и сами по себе (о чем мы говорили в двенадцатой главе, посвященной курению и тринадцатой – об успехе в жизни), и под воздействием определенных обстоятельств (что мы обсуждали в 14-й главе, о жестоком обращении с детьми, и 15-й – о жизненных потрясениях). По правде говоря, ген обычно рассматривается как первопричина, поскольку находится в организме человека с рождения и, получается, в любом случае предшествует фенотипу. Поэтому считается, что гены во многом, если не во всем, влияют на развитие личности, пусть даже и не являются единственным источником воздействия. Однако в этой главе мы допустим, что внешний опыт и обстоятельства в самом деле способны влиять на гены – и, будто по волшебству, независимые переменные, которые являются причиной, превратятся в зависимые переменные! Большинство исследователей в области человеческого развития сочли бы подобный взгляд на то, как гены влияют на психологию и поведение, чрезвычайно непривычным. В действительности такой взгляд на влияние внешней среды уместен в рамках совершенно новой области генетики – эпигенетики. Хотя ученые в области человеческого развития начали обращаться к эпигенетике совсем недавно, сама по себе она не нова. На самом деле именно эпигенетика позволила ученым решить некогда неразрешимую загадку: как клетки глаза, уха, кости или сердца, развиваясь, «узнают», какими им необходимо стать? Почему клетки сердца не появляются в глазу, а клетки глаза – в сердце? Оказывается, эмбриологам давно известно, что дело в дифференциальной экспрессии генов. То есть если клетке необходимо стать клеткой сердца, а не, скажем, клеткой бицепса или бедренной кости, она «будит» соответствующие гены (благодаря чему происходит экспрессия генов и вырабатываются белки, необходимые для развития клетки нужного вида), в то время как все остальные гены «отключает». Скажем, у любой клетки есть в распоряжении целый «алфавит» генов, однако в каждом отдельном случае для написания того или иного «слова» она использует только некоторые «буквы». Образно говоря, чтобы написать слово «сердце», понадобятся одни буквы, «бицепс» – другие, а «бедренная кость» – третьи. Клетки эмбриона развиваются еще в утробе матери – в тот краткий промежуток беременности, когда образуются все части тела. Это происходит вскоре после того, как оплодотворенная яйцеклетка, ооцит, прикрепляется к внутриматочной стенке.

С эмбриологической и эпигенетической точки зрения стоит клетке стать клеткой сердца, бицепса или бедренной кости, как ничто не способно ее изменить (кроме рака). Следовательно, когда она (перед смертью) «порождает» новую клетку (чтобы она заняла ее место), та наследует все ее свойства. Таким образом, экспрессия генов в каждом последующем поколении клеток сердца, бицепса или бедренной кости происходит точно так же, как и в первом. До недавнего времени мы понимали эпигенетику так: некие клетки, в которых содержится полный набор генов, в течение эмбрионального периода превращаются в определенные части тела, «включая» одни гены и «отключая» другие навсегда.

Однако в начале XXI века произошел настоящий переворот в представлении об эпигенетике. Группа канадских исследователей во главе с Майклом Мини из Университета Макгилла обнаружила: от того, как мать-крыса обращается с новорожденным крысенком, зависит экспрессия генов в его организме, из-за чего он может вырасти как менее, так и более тревожным. Если крыса часто вылизывает и чистит новорожденного, то у него отключается ген, который усиливает отклик на потрясения, благодаря чему он вырастает не таким тревожным. В частности, большое количество заботы со стороны матери приводит к тому, что к связанному с откликом на потрясения гену присоединяется метильная группа, что и «выключает ген», из-за чего у крысенка не развивается повышенной тревожности. Хотя существуют и другие способы воздействия на экспрессию генов, процесс метилирования ДНК, который как раз отключает гены, у людей изучен подробнее всего, а потому в этой главе мы сосредоточимся на нем. Для начала поясним: «метилирование» не равно «эпигенетика» или «экспрессия генов». Это скорее один из нескольких эпигенетических механизмов, влияющих на экспрессию генов. Возможно, именно поэтому на него могут влиять внешние обстоятельства и опыт развития, тем самым определяя развитие фенотипических признаков.

Трудно передать то волнение, которое исследование Мини вызвало у тех, кто изучает человеческое развитие. Один выдающийся ученый даже написал в журнале Ассоциации психологических наук (который ежемесячно читают тысячи ученых-психологов и бихевиористов) о том, как воспитание влияет на экспрессию генов и тем самым – на психологическое и поведенческое развитие. Однако упомянутый ученый упустил, что исследование проводилось на крысах, – настолько ему не терпелось перенести его итоги на людей! Такое почти бессовестное обобщение – даже без необходимых оговорок – тогда не было редкостью. Кроме того, стоит отметить, что сведения о том же исследовании с участием грызунов и о том, как особенности развития крыс можно перенести на людей, оказались на обложке журнала Newsweek от 26 июня 2009 года. Легко понять, почему. Ведь выяснилось, что не только гены могут влиять на развитие (то есть быть независимыми переменными), но и опыт развития (например, воспитание) – на метилирование ДНК, экспрессию генов и, наконец, развитие человека. Гены стали зависимой переменной! Никто не отрицал того, что они влияют на развитие человека, однако в то же время на них, в свою очередь, могли влиять опыт развития и воздействие внешней среды. Итак, в этой главе мы вновь проверим, как на человеческое развитие влияет опыт детства, однако на этот раз рассмотрим роль эпигенетики в связи с опытом развития в подростковом возрасте и психопатологией в дальнейшей жизни.

По мере того как ученые вслед за предшественниками – авторами исследования с участием грызунов находили все больше свидетельств в пользу того, что окружающая среда влияет на метилирование ДНК у людей, мы начали задумываться: можно ли доверять опубликованным результатам и особенно – поспешным выводам исследователей. Как и многие другие, мы переживали, что эпигенетика изменит наши представления о врожденном и приобретенном на корню и окажется, что приобретенное способно влиять на (то, как выражается) врожденное. Однако в то же время мы сомневались, окажутся ли достаточно надежными, то есть воспроизводимыми, итоги эпигенетических исследований, связанных с метилированием ДНК. Несмотря на то что литературы об очевидном влиянии среды на генетику (выявленном благодаря исследованиям, посвященным метилированию) становилось все больше, исследователи никак не могли сойтись в методологии. Они изучали не только разнообразные внешние обстоятельства (например, раннюю потерю родителей, жестокое обращение или психические заболевания у родителя), но и метилирование самых разных генов.

Также ученые лишь изредка указывали, сколько именно внешних обстоятельств и/или различных генов было изучено в ходе их исследования. Одно дело – обнаружить, что некое обстоятельство через метилирование ДНК связано с экспрессией некого гена, и другое – обнаружить такую же связь между одним из четырех разных обстоятельств (например, бедностью, сексуальным насилием, суровыми наказаниями и травлей) и экспрессией одного из сорока пяти различных генов. Это одно попадание из ста восьмидесяти! Можно ли назвать достоверными выводы, основанные, так сказать, на случайности?

Своими наблюдениями мы не хотим унизить тех, кто поспешил опубликовать исследования о влиянии окружающей среды на эпигеном (или на метилирование генов) человека. Часто бывает так, что на ранних этапах исследователям имеет смысл копать в самых разных направлениях. Однако в конце концов приходит время очнуться от суматохи и сосредоточиться на чем-то одном в угоду строгости. Именно это мы собирались сделать, обратившись к данным исследования E-Risk и отправившись в эпигенетическое приключение, которому и посвящена эта глава. Поясним сразу: наша цель заключалась не в том, чтобы опровергнуть чужие выводы. Мы были готовы к любым наблюдениям и надеялись взглянуть на человеческое развитие еще с одной точки зрения. Возможно, лучше всего это доказывает то, сколько времени, денег и усилий мы вложили в это эпигенетическое исследование.

С самого начала своего эпигенетического приключения мы понимали: если нам хочется исследовать влияние опыта развития и внешних обстоятельств на метилирование ДНК и, как следствие, на психологию и поведение, то первым делом необходимо определиться с независимой переменной – внешним обстоятельством, которое могло влиять на зависимую переменную. Это было необходимо, потому что в основе эпигенетического исследования человеческого развития лежит следующее правило: опыт развития и внешние обстоятельства (А) влияют на метилирование ДНК (В) и, как следствие, на психологию и поведение (С).

Чтобы проверить свою гипотезу, нам, согласно положениям зарождающейся (пусть и на основании ограниченных данных) теории, предписывалось допустить, что A влияет на C через B, а потому мы решили провести исследование в пять этапов. На первом мы собирались выяснить, по какому внешнему (фенотипическому) признаку можно определить, как на участнике отразился детский опыт; на втором – определить, правда ли исследуемое обстоятельство влияет на исследуемый фенотип. Если уже на втором этапе связи между обстоятельством и фенотипом бы не обнаружилось, путешествие пришлось бы прервать; в ином же случае – приступить к третьему этапу и проверить, можно ли по исследуемому внешнему обстоятельству (А) предсказать возникновение обстоятельства-посредника, а именно метилирования (В). Следовательно, на четвертом этапе мы собирались выяснить, можно ли по обстоятельству В предсказать исход С. Наконец, если на третьей и четвертой стадиях обнаружились бы необходимые связи, мы приступили бы к пятой и определили, правда ли обстоятельство А влияет на вероятность исхода С через обстоятельство В (по схеме A → B → C).