Папы передают по наследству не только гены

Материнство начинается как физический процесс и завершается как политический. Как только беременность перестаёт быть тайной для окружающих, случается буря. Не ешь много: ребёнок будет страдать ожирением! Не ешь слишком мало: родится слабеньким! Ради бога, не употребляй алкоголь! Впрочем, немного вина позволительно. И, главное, никогда не серчай: гормоны стресса посеют хаос в нервной системе эмбриона!

Всё это понятно, ибо матери создают ту первоначальную среду, в которой растёт будущий человек. Но и отцы формируют будущих детей, причём не только путём одалживания генов! Дело в том, что, какими бы генами ни обладал будущий отец, все его решения, все состояния тела и ума, пережитые на протяжении жизни, тоже окажут влияние на потомство.

Здесь и ниже иллюстрации Paul Blow.

Врачи устали твердить, что курение, алкоголь и наркотики приводят к снижению качества спермы. Кроме того, на здоровье будущих детей влияет, сколько вы едите, какие поглощаете токсины, какие переживаете травмы, невзгоды и разочарования. Наконец, имеет значение возраст мужчины на момент зачатия. Короче говоря, весь ваш жизненный опыт оставляет отпечаток на детях. Самое удивительное, что это может перейти и на внуков.

Это эпигенетика, то есть такая форма наследственности, которая некоторым образом меняет генетику — например, решает, какой ген включить или выключить.

В последнее десятилетие изучение эпигенетической наследственности стало особенно популярным. Психологам и социологам очень нравится узнавать о том, что экспрессия или подавление гена становится в той или иной мере результатом воздействия окружающей среды. Выясняется, что она играет определённую роль в развитии темперамента человека, формы тела, предрасположенности к болезням. Всего выделяют три фактора: то, что мы принимаем внутрь (еда, питьё, воздух, токсины), что мы переживаем (эмоциональный опыт, физические травмы) и как долго мы живём.

Эпигенетика означает, что наши физические и умственные характеристики не были высечены в плейстоцене, как иногда думают эволюционные психологи. Скорее они формировались в ногу с нашей жизнью и миром вокруг нас. Эпигенетика свидетельствует о том, что мы продукты не только биологической эволюции, но и истории — как государственной, так и частной. (Ещё в XVIII столетии натуралист Жан-Батист Ламарк считал, что приобретённые черты могут наследоваться. Генетики-дарвинисты XX века его высмеяли, но сейчас, кажется, ламаркизм возвращается.)

Наиболее известный пример воздействия питания на гены отцов и сыновей предоставило исследование жителей шведской глуши — коммуны Оверкаликс на крайнем севере страны. До XX века этот регион был отрезан от остального мира: до него нельзя было добраться ни дорогой, ни поездом, ни (в зимнее время) на лодке, ибо Балтийское море замерзало. Поэтому в неурожайные годы тамошние дети голодали (никто не помогал), а в сытные — объедались (никто не отбирал).

Более десяти лет назад трио шведских исследователей откопало архивные данные о населении Оверкаликса вплоть до 1799 года и сопоставило с информацией об урожаях. Учёным открылось нечто странное. Если мальчики плохо питались непосредственно перед половой зрелостью, то есть в 9−12 лет, их сыновья, становясь взрослыми, реже страдали сердечными заболеваниями. Если же мальчики ели чересчур много, у их внуков чаще встречался диабет.

После публикации результатов исследования, в 2002 году, один британский генетик высказал мысль о том, что количество пищи, съедаемой в предпубертатный период, перепрограммирует эпигенетические переключатели, регулирующие производство спермы. А потом, в ходе процесса настолько сложного, что он не вполне понят до сих пор, репродуктивные клетки с соответственно настроенными переключателями переходят по наследству сыновьям и внукам.

Десять лет спустя исследования на животных подтвердили, что питание самцов сказывается на потомстве. Голодавшие самцы крыс производили детёнышей с меньшим содержанием сахара в крови и изменёнными уровнями кортикостерона (который защищает от стресса) и инсулин-подобного фактора роста-1 (который помогает детям развиваться).

Жители Юго-Восточной Азии, жующие орех катеху (бетелевой пальмы), который содержит химикаты, влияющие на обмен веществ, имеют больше шансов родить ребёнка с ненормальной массой тела и болезнями сердца. Исследования на животных показали, что этот эффект может распространяться и на внуков.

Токсины влияют на внуков и правнуков ещё более витиеватым образом. Винклозин (фунгицид, который некогда распыляли по всей Америке) известен как эндокринный разрушитель: он блокирует выработку тестостерона. Самцы крыс, матери которых получали дозу этого вещества в конце беременности, часто рождались с дефектами яичек и более низкими шансами на произведение потомства. Этот эффект проявлялся аж в четырёх поколениях.

Но всё это не так удивительно, как психологические аспекты эпигенетики. В лаборатории Эрика Нестлера Медицинского центра «Гора Синай» (США) ставят следующие эксперименты на мышах. Крупным самцам позволяют по пять минут в день нападать на самцов поменьше. Если двух самцов разделяет экран, то мучитель царапает его в попытке добраться до жертвы, которая в этот момент испытывает ужасающий уровень стресса. Процесс повторяется в течение десяти дней, после чего бедняги демонстрируют признаки депрессии, тревоги и посттравматического стрессового расстройства. Затем их спаривают с нормальными самками. Потомство таких мышей, как правило, остро реагирует на социальный стресс, даже отказывается пить сладкую воду и старается избегать других грызунов.

Г-н Нестлер не знает, каким образом душевные травмы, пережитые отцами, передаются потомству: то ли через сперму, то ли путём сложного природного танца, в котором принимает участие и воспитание. Когда оплодотворение производилось искусственно (отцов предварительно убивали), потомство было в основном нормальным. Но, возможно, сперма собиралась неправильным образом. Есть шансы и на то, что, занимаясь сексом с неблагополучным самцом, самка воспринимает некие феромоны или звуковые сигналы, исходящие от партнёра, которые заставляют её организм отказываться от нормального вынашивания потомства и последующего ухода за ним. Это известный приём: зачем тратить ресурсы на неудачника?

Что касается эпигенетики старения, то нет никаких сомнений, что химические и социальные потрясения повседневной жизни накапливаются в сперме. Женщина рождается сразу со всеми своими яйцеклетками. А к тому времени, когда мужчине исполняется сорок, его гонады, производящие сперматозоиды, делятся по 610 раз. К пятидесяти годам это число увеличивается до 840. Всякий раз, когда клетки копируют себя, есть вероятность появления ошибок в цепи ДНК. Некоторые исследователи считают, что процент тех ошибок отражает количество не только случайных мутаций, но и эпигенетического опыта, который затем передаётся потомству и влияет на развитие головного мозга плода. Другая теория гласит, что стареющие гонады больше подвержены ошибкам, ибо те части ДНК, которые отвечают за исправление ошибок, эпигенетическим образом слегка уплотняются. Так или иначе, известно, что дети немолодых отцов демонстрируют больше признаков шизофрении, аутизма и биполярного расстройства.

Популяционный метаанализ, охвативший более миллиона человек и опубликованный в прошлом году Кристиной Хультман из Каролинского института (Швеция), показал, что дети мужчин старше пятидесяти в 2,2 раза чаще страдают аутизмом, чем дети 29-летних, несмотря на учёт возраста матери и факторов аутизма. К тому моменту, когда мужчине исполняется 55, риск удваивается (в 4,4 раза чаще). Может ли общее старение населения объяснить увеличение числа детей с аутизмом? Расшифровка генома 78 исландских семейств (результаты увидели свет этим августом) показала: чем старше отец, тем больше мутаций в сперматозоидах, и некоторые из них связаны с аутизмом и шизофренией.

Джей Гингрич из Психиатрического института штата Нью-Йорк (США) выяснил также следующее. Он сравнивает потомство молодых самцов мышей (примерно трёх месяцев от роду) с детёнышами старых отцов (12−14 месяцев). Поначалу различий не видно: они весят и развиваются приблизительно одинаково. Но впоследствии потомство стариков демонстрирует признаки шизофрении (например, реагирует на громкие звуки необычным образом) и в целом проявляет меньше любознательности.

Учёный отмечает, что преувеличивать тоже не стоит: подавляющее большинство детёнышей старых мышей были совершенно нормальными. Различия касаются лишь концов кривой нормального распределения: если мышь имеет когнитивные или поведенческие отклонения, то вероятность того, что это потомок старика, в шесть раз выше. Напротив, наиболее смышлёные особи в шесть раз чаще являются отпрысками молодёжи.

Остаётся, правда, непонятным, как потомки неблагополучных отцов умудряются найти себе пару и одарить мир столь же неблагополучными детьми. С точки зрения жёсткого дарвинизма объяснить это трудно.

Но ясно одно: мы переживаем смену парадигмы, отмечает Долорес Маласпинья из Университета Нью-Йорка (США), пионер исследований о связи между возрастом отцов и шизофренией у их детей. Имеет значение возраст не столько матери, сколько отца. Г-жа Маласпинья вспоминает, что до поступления в медицинский институт она работала на радиоактивном производстве (да, вместе с равенством полов женщины получили весь набор эпигенетических рисков, которым мужчины привыкли наслаждаться в одиночку). Женщин там постоянно контролировали: не дай бог что-то случится с яичниками. Пора бы и о мужчинах позаботиться.

Подготовлено по материалам New York Times.