Она смеется, как мать. Могущество и причуды наследственности

Карл Циммер, 2018

Книга о наследственности и человеческом наследии в самом широком смысле. Речь идет не просто о последовательности нуклеотидов в ядерной ДНК. На то, что родители передают детям, влияет целое множество факторов: и митохондриальная ДНК, и изменяющие активность генов эпигенетические метки, и симбиотические микроорганизмы… И культура, и традиции, география и экономика, технологии и то, в каком состоянии мы оставим планету, наконец. По мере развития науки появляется все больше способов вмешиваться в разные формы наследственности, что открывает потрясающие возможности, но одновременно ставит новые проблемы. Технология CRISPR-Cas9, используемая для редактирования генома, генный драйв и создание яйцеклетки и сперматозоида из клеток кожи – список открытий растет с каждым днем, давая достаточно поводов для оптимизма… или беспокойства. В любом случае прежним мир уже не будет. Карл Циммер знаменит своим умением рассказывать понятно. В этой важнейшей книге, которая основана на самых последних исследованиях и научных прорывах, автор снова доказал свое звание одного из лучших научных журналистов в мире.

Переводчики Мария Багоцкая, Павел Купцов

Научный редактор Яна Шурупова

Редактор Анастасия Ростоцкая

Руководитель проекта И. Серёгина

Корректоры И. Астапкина, М. Миловидова

Компьютерная верстка А. Фоминов

Арт-директор Ю. Буга

Дизайн обложки Pete Garceau

Иллюстрация на обложке Sandra Culliton

© Carl Zimmer, 2018

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2020

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

* * *

Посвящается Грейс, которая была со мной в этот промежуток времени между прошлым и будущим

Эта книга издана в рамках программы «Книжные проекты Дмитрия Зимина» и продолжает серию «Библиотека «Династия». Дмитрий Борисович Зимин — основатель компании «Вымпелком» (Beeline), фонда некоммерческих программ «Династия» и фонда «Московское время».

Программа «Книжные проекты Дмитрия Зимина» объединяет три проекта, хорошо знакомые читательской аудитории: издание научно-популярных переводных книг «Библиотека «Династия», издательское направление фонда «Московское время» и премию в области русскоязычной научно-популярной литературы «Просветитель».

Подробную информацию о «Книжных проектах Дмитрия Зимина» вы найдете на сайте ziminbookprojects.ru.

Явление наследственности вообще удивительно.

Чарльз Дарвин^[1]

Пролог

Самые пугающие события в моей жизни обычно происходили в незнакомых местах. Меня охватывает паника, стоит лишь вспомнить, как я, путешествуя по джунглям Суматры, узнал, что мой брат Бен болен лихорадкой денге. У меня перехватывает дыхание, как только я подумаю о той ночи в Бужумбура, когда на нас с другом напали. Мои пальцы до сих пор сжимаются, когда я вспоминаю, как одержимый окаменелостями палеонтолог на Ньюфаундленде в поисках следов докембрийской жизни повел меня к скалистому обрыву, покрытому скользким мхом. Однако наиболее сильный страх, от которого весь мир вокруг внезапно показался чужим, настиг меня, когда мы с Грейс, моей женой, удобно сидели в кабинете акушера-гинеколога.

В то время Грейс была беременна нашим первым ребенком, и врач настаивал, чтобы мы сходили на консультацию к генетику. Мы считали это бессмысленным. Мы беззаботно думали о будущем, каким бы оно ни оказалось. Мы знали, что внутри Грейс бьется второе сердце, причем здоровое, и нам этого было достаточно. Мы даже не хотели выяснять, мальчик там или девочка. Мы обсуждали имена сразу для обоих возможных вариантов: Лиам или Генри, Шарлотта или Кэтрин.

Тем не менее наш врач настаивал. И вот однажды мы собрались и отправились в Нижний Манхэттен, где в одном из офисов нас встретила женщина средних лет, возможно, старше нас лет на десять. Она бодро и доступно рассказывала нам о здоровье малыша, а именно о том, чего нельзя узнать по биению его сердечка. Мы были прохладно вежливы, желая, чтобы эта встреча закончилась как можно скорее.

Мы уже обсудили риски, с которыми можем столкнуться, заводя семью в 30 лет, и обдумали вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна. Мы решили, что справимся с любой проблемой, которая затронет нашего ребенка. Тогда я гордился своей позицией. Сейчас же, оглядываясь назад, я не так в ней убежден. В то время я ничего не знал о том, каково это на самом деле — растить детей с синдромом Дауна. Несколько лет спустя я познакомился с родителями, которые занимались именно этим. Общаясь с ними, я чуть-чуть заглянул в их жизнь: нескончаемые операции на сердце ребенка; значительные усилия, чтобы научить ребенка вести себя в обществе; беспокойство о том, что с ним будет, когда они умрут.

В тот день, когда мы сидели на приеме у генетика-консультанта, я был еще беспечным и самонадеянным. Консультант, скорее всего, поняла, что мы не хотели с ней встречаться, но ей удалось продолжить беседу. Она говорила, что синдром Дауна — не единственное, о чем должны подумать будущие родители. Вполне вероятно, что у нас обоих есть одинаковые аллели генов, которые могут вызвать и другие генетические заболевания, если мы оба передадим их нашему ребенку. Консультант взяла лист бумаги и нарисовала на нем генеалогическое древо, чтобы показать нам, как передаются гены.

Я заверил ее: «Нам не надо объяснять все это». В конце концов, я же сам писал о генах у живых организмов. И мне не нужна лекция на эту тему.

Она ответила: «В таком случае я хотела бы немного расспросить вас о ваших семьях».

Шел 2001 г. За несколько месяцев до нашего визита к консультанту в Белый дом пришли два генетика — чтобы стоять рядом с президентом США Биллом Клинтоном в тот момент, когда он торжественно оглашал: «Мы здесь, чтобы отпраздновать завершение первого картирования всего человеческого генома. Без сомнения, это самая важная и самая дивная карта, которую когда-либо составляло человечество»^[2].

«Весь человеческий геном», как назвал его Клинтон, на самом деле не был взят у какого-то одного человека. Это был черновик с кучей ошибок, некий коллаж из фрагментов генетического материала, полученного от разных людей^[3]. А обошелся он в 3 млрд долл. Однако, каким бы неточным он ни был, завершение этой работы стало важной вехой в истории науки. Грубо нарисованная карта лучше, чем ее отсутствие. Ученые начали сравнивать геном человека с геномами других видов, чтобы понять, как мы эволюционировали на молекулярном уровне от общего предка. Теперь исследователи могли изучить один за другим все 20 000 с лишним генов, кодирующих человеческие белки, с целью узнать, как они делают нас людьми и как влияют на наши заболевания.

В 2001 г. мы с Грейс не могли даже и думать о том, чтобы увидеть геном нашего ребенка, чтобы рассмотреть в деталях, как наши ДНК объединились в новом человеке. Это было все равно что мечтать о покупке атомной подводной лодки. Вместо этого наш генетик-консультант выполнила нечто подобное устному секвенированию генома. Она расспросила нас о родственниках. Эта информация могла бы подсказать ей, не скрываются ли в наших хромосомах такие мутации, которые способны привести к опасным последствиям для ребенка.

История Грейс была короткой: ирландка до мозга костей. Ее предки прибыли в США в начале XX в., одни — из Голуэя, а другие — из Керри и Лондондерри. В моей же истории, насколько я понимал, все было запутано. Отец мой был евреем; его семья переселилась в США из Восточной Европы в конце XIX в. Поскольку Циммер — немецкая фамилия, я решил, что у отца были предки и в Германии. Родственники моей матери были в основном англичанами с небольшой примесью немецкой и ирландской кровей — хотя из поколения в поколение передавалась легенда, что наш предок, который называл себя ирландцем, в действительности был валлийцем. Также я добавил к рассказу, что кто-то по материнской линии прибыл на корабле «Мейфлауэр». У меня сложилось впечатление, что он падал за борт и его вылавливали из Атлантического океана.

Продолжая рассказывать, я начал чувствовать, как моя самоуверенность тает прямо на глазах. Что я на самом деле знал о людях, которые жили до меня? Я с трудом вспоминал их имена. Как мне понять, что я унаследовал от них?

Наш консультант объяснила, что из-за моего еврейского происхождения может оказаться повышенной вероятность болезни Тея — Сакса — заболевания, при котором повреждается нервная система. Оно возникает при наличии двух мутантных копий гена hexa^[4]. Нееврейское происхождение моей матери уменьшало опасность этой мутации у меня. Но при любом раскладе ирландские корни Грейс скорее всего означали, что нам не о чем беспокоиться.

Чем больше мы говорили о наших генах, тем более чужими я их ощущал. Казалось, что мои мутации вспыхивали в ДНК как красные предупредительные огни. Может быть, один такой огонек — это моя копия гена hexa. А может быть, у меня есть какие-то другие тревожные сигналы в тех генах, для которых у ученых еще нет названия, но которые могут тем не менее причинить вред моему ребенку. Я добровольно стал передатчиком наследственной информации, позволив биологическому прошлому проявиться в будущем. Но я понятия не имел, какие гены передаю.

Консультант старалась найти еще зацепки. Кто-нибудь из родственников умер от рака? Если да, то от какого именно? Сколько им было лет? Был ли у кого-нибудь инсульт? Я пытался составить для нее медицинскую родословную, но все, что мне удалось припомнить, было лишь пересказом чужих слов. Я вспомнил Уильяма Циммера — моего деда по отцовской линии, про которого я думал, что он умер в 40 лет от сердечного приступа. Но разве его пожилой двоюродный брат не сказал мне как-то, что дед очень много работал и был погружен в отчаянье? Я знал, что его жена, моя бабушка, умерла от какого-то рака. Был ли это рак яичников или лимфоузлов? Она умерла за несколько лет до моего рождения, а когда я был ребенком, никто не хотел посвящать меня в онкологические подробности.

Я спрашивал себя, как может кто-то вроде меня, столь мало разбирающийся в своей наследственности, хотеть завести ребенка? Именно тогда я в панике вспомнил о дяде, с которым никогда не встречался. Я даже не знал о его существовании, пока не стал подростком, — мать мне однажды рассказала, как она заглядывала в кроватку к своему братику Гарри каждый день, чтобы сказать ему: «Привет!» Однажды утром кроватка опустела.

Эта история расстроила меня и разозлила. Если бы я в то время был старше, то посмотрел бы на это по-другому. Понял бы, почему врачи в 1950-х гг. рекомендовали отправлять таких детей, как Гарри, в интернат, чтобы позволить родителям жить дальше своей жизнью. Тогда я не понимал той неловкой жалости, которая делала подобных детей еще более невидимыми.

Я попытался описать дядю Гарри нашему генетику-консультанту, но с тем же успехом мог бы попытаться нарисовать призрака. Неся этот вздор, я убедил самого себя, что наш ребенок в опасности. Что бы ни унаследовал Гарри от наших предков, оно скрытым образом попало ко мне. И через меня передалось моему ребенку, у которого может проявиться катастрофически.

Казалось, консультанта совсем не обеспокоил мой рассказ. Меня это задело. Она спросила, знаю ли я что-нибудь о болезни Гарри. Был ли это синдром ломкой X-хромосомы? Как выглядели его кисти и ступни?

Мне нечего было ответить. Мы с дядей Гарри никогда не встречались. Я даже не пытался его разыскать. Думаю, я боялся, что он будет смотреть на меня как на незнакомца. У нас были общие гены, но объединяло ли нас что-то действительно важное?

«Дело в том, — спокойно сказала консультант, — что синдром ломкой X-хромосомы находится на X-хромосоме. Поэтому нам не о чем волноваться».

Теперь ее спокойствие показалось мне полнейшим непрофессионализмом. Я спросил: «Почему вы так уверены?»

«Мы бы знали», — заверила она меня.

«Откуда бы мы знали?» — потребовал я объяснения.

Консультант улыбнулась со стойкостью дипломата перед диктатором.

«У вас была бы умственная отсталость», — сказала она.

Она снова начала рисовать — просто чтобы убедиться, что я понимаю, о чем она говорит. У женщин две X-хромосомы, а у мужчин только одна. Женщина, у которой в одной из них есть мутация, приводящая к синдрому ломкой X-хромосомы, не заболеет, потому что другая — здоровая — X-хромосома компенсирует нарушение. А у мужчин нет резервной копии. Если бы такая мутация была у меня, это стало бы заметно еще в раннем детстве.

Оставшуюся часть урока я выслушал не перебивая.

Через несколько месяцев Грейс родила нашего ребенка, это оказалась девочка. Мы назвали ее Шарлоттой. Когда я увозил дочку из родильного отделения в автокреслице для новорожденных, я не мог поверить, что теперь эта жизнь вверена нам. У девочки не было никаких признаков наследственных заболеваний. Она росла и расцветала. Я искал в облике Шарлотты печать наследственности. Я исследовал ее лицо, сравнивая его по фотографиям с фотографиями Грейс в детстве. Иногда мне чудилось, что я могу слышать наследственность в смехе Шарлотты — ведь она смеется, как мать.

Сейчас, когда я пишу эту книгу, Шарлотте 15 лет. У нее есть 13-летняя сестра Вероника. Наблюдая, как они растут, я еще больше размышлял о наследственности. Я спрашивал себя, в чем причина различий в оттенке кожи и цвете радужки, почему Шарлотта страстно увлечена темной материей Вселенной, а у Вероники есть способности к пению («Это она не от меня получила». «Ну и совершенно точно не от меня»).

Подобные мысли заставили меня задуматься и о самой сути наследственности. Мы все знаем это слово. Нам не нужно его разъяснять — в отличие от, например, слов «мейоз» или «аллель». Нам кажется, что мы впитали это понятие с молоком матери. Мы используем его, чтобы сделать понятными некоторые наиважнейшие явления жизни. Но у наследственности много разных значений, которые часто не совпадают. Наследственность — это и объяснение, почему мы похожи на своих предков. Наследственность — это и передача дара или проклятья. Наследственность формирует нас на основе нашего биологического прошлого. А также она дает нам шанс на бессмертие, передавая наши черты в будущее.

Я углубился в историю наследственности во всех ее смыслах и откопал целый подземный дворец. Тысячелетиями люди рассказывали о том, как прошлое порождает настоящее, как люди походят на своих родителей — или почему-то не походят. Но до начала XVIII в. никто не использовал слово «наследственность». Современный же подход к наследственности как предмету, достойному научного изучения, появился спустя еще столетие. Смог сформулировать научную проблему Чарльз Дарвин, он же и попытался ее решить. Но его представления оказались абсолютно несостоятельными. Сформировавшаяся в начале XX в. генетика, казалось, наконец предложила ответ. Старые трактовки и значения слов, касающихся наследственности, постепенно были переведены на язык генов. По мере того как технологии изучения генов дешевели и убыстрялись, людям становилось проще изучать свою собственную ДНК. Теперь они заказывают генетические анализы, чтобы подтвердить родство с пропавшими родителями, более дальними родственниками или определить свои расовые особенности. Гены стали благословением и проклятьем, которые нам даровали предки.

Но очень часто гены не могут рассказать нам того, что мы хотим узнать о наследственности. Каждый из нас — носитель сплава фрагментов ДНК, полученных от разных предков. Любой такой фрагмент имеет собственное происхождение, берущее свое начало в самых глубинах человеческой истории. Некоторые фрагменты иногда могут стать причиной для беспокойства, но, как правило, влияние ДНК на наши внешний вид, рост, пристрастия осуществляется непостижимо хитрым образом.

Ожидая слишком многого от унаследованных генов, мы недооцениваем всю широту понятия наследственности. Мы считаем, что наследственность — это те гены, которые родители передают своим детям. Но наследственность продолжается и внутри нас, поскольку одна клетка дает начало миллиардам других, составляющих наше тело. И если мы говорим, что унаследовали гены от наших предков, используя при этом слово, которое раньше связывали с царствами и собственностью, то нам следует рассматривать возможность наследования и многого другого, не менее важного для нашего существования, — от микробов, населяющих наши тела, до технологий, которые мы используем, чтобы сделать свою жизнь более удобной. Нужно попытаться дать новое определение понятию «наследственность», чтобы оно больше соответствовало действительности, а не нашим желаниям и страхам.

Проснувшись как-то ясным сентябрьским утром, я взял из кроватки Шарлотту, которой тогда было два месяца. Грейс продолжала спать, и я, стараясь не потревожить дочку, отнес ее в гостиную. Она была раздражительной и сохраняла спокойствие, только если ее укачивали на руках. Чтобы заполнить чем-то время, я включил телевизор. Там обсуждали местные новости и перемывали косточки знаменитостям, озвучили благоприятный прогноз погоды; также проскочил отчет о небольшом пожаре в одном из офисов Всемирного торгового центра.

Поскольку я уже два месяца был отцом, то внимательно относился к окружающему нашу семью океану слов. Они изливались потоком из телевизора и струились из уст друзей, смотрели на нас с газетных полос и спрыгивали с рекламных щитов. Пока Шарлотта не могла увидеть в этих словах никакого смысла, но так или иначе они омывали ее, формируя способность к языку в ее развивающемся мозге. Наряду с генами в клетках она унаследует от нас английский язык.

Она унаследует также мир — созданную человечеством среду обитания, которая поможет определить возможности и установить ограничения ее жизни. До того утра я ориентировался в нем. Это был мир хирургических операций на мозге и космических зондов, изучающих Сатурн. Одновременно это был мир распространяющегося повсюду асфальта и сокращающихся лесов. Но тем утром разгорался пожар, и телеведущие сообщили о самолете, который врезался в этот мир. Я укачивал Шарлотту, когда между рекламой и кулинарными советами прозвучало сообщение о втором самолете, который взрезался во вторую башню. День превратился в катастрофу.

Шарлотта затихала, погружаясь в сонный покой. Она смотрела на меня, а я на нее. Я осознал, насколько был поглощен вопросом, какие гены она получила от меня. Я крепко прижал дочку к себе, теперь размышляя о том, что за мир она унаследует.

Примечания

1

Darwin 1868. Русский перевод: Дарвин Ч. Изменение животных и растений в домашнем состоянии (под ред. К. А. Тимирязева). — М.-Л.: ОГИЗ — Сельхозгиз, 1941.

2

National Human Genome Research Institute 2000.

3

Wade 2002.

4

US National Library of Medicine 2017.