«По моему мнению, величайшей моей ошибкой было то, что я не придал достаточного значения непосредственному воздействию, которое окружающая среда, т. е. пища, климат и т. д., оказывает независимо от естественного отбора... Когда я писал «Происхождение видов» и в последующие годы у меня не было надежных свидетельств прямого воздействия среды; теперь же подобные свидетельства многочисленны».
Ученые — последователи Дарвина наступают на те же самые грабли. Беда недооценки среды в том, что она ведет к генетическому детерминизму — убеждению, будто гены «управляют» всем живым. Это убеждение не только вынуждает нерационально тратить деньги на научные исследования (о чем я собираюсь говорить в одной из последующих глав), но и, что гораздо более важно, искажает наши представления о жизни. Когда вы убеждены, что вами управляют гены, которыми вас облагодетельствовали при зачатии, вы получаете удобную возможность объявить себя жертвой наследственности: «Я не виноват в том, что не успел сделать работу в срок. Просто я такой медлительный — это все гены!»
С самого начала Эпохи Генетики нам внушают, что мы бессильны перед мощью скрытых в нас генов. Великое множество людей живет в постоянном страхе перед тем, что однажды их гены вдруг возьмут и «включат» в них Нечто Ужасное. Представьте себе человека, воображающего себя бомбой с тикающим часовым механизмом и ожидающего, что вот-вот в нем взорвется рак — так же, как он взорвался в его брате, сестре, дяде или тете. Миллионы других винят в своем плохом самочувствии не сочетание умственных, физических, эмоциональных и духовных причин, а нарушения биохимической механики своего организма. Ваш ребенок перестал слушаться? Сегодня врач, вместо того чтобы как следует разобраться, что происходит с его телом, сознанием и духом, предпочтет выписать ему таблетки для исправления «химического дисбаланса».
Разумеется, я нисколько не оспариваю тот факт, что некоторые заболевания, такие, как хорея Гентингтона, бетаталассемия и кистозный фиброз, обусловлены тем или иным дефектным геном. Но такие нарушения встречаются менее чем у 2% населения. Подавляющее же большинство людей рождается с генами, с которыми вполне можно быть здоровыми и жить счастливо. Те напасти, которые ныне одолевают человечество, — диабет, сердечно-сосудистые заболевания, рак — отнюдь не вызываются конкретным геном. Они — результат сложного взаимодействия множества генетических и экологических факторов.
Но как тогда быть с газетными статьями, которые то и дело трубят об открытии очередных генов всего чего угодно — от депрессии до шизофрении? Прочитайте эти статьи внимательно, и вы увидите, что факты, скрытые за броскими заголовками, куда скромней. Да, ученые связывают гены с различными заболеваниями, но крайне редко бывает так, что то или иное заболевание обусловлено одним-единственным геном.
СМИ постоянно путают эти две вещи — связанность и обусловленность, тем самым создавая неразбериху. Одно дело быть связанным с заболеванием, и совсем другое — обусловливать его, то есть служить причиной и осуществлять направленное, управляющее воздействие.
Если я покажу вам ключ зажигания и скажу, что он имеет отношение к управлению автомобилем, вы, вероятно, согласитесь со мной. В самом деле — без этого ключа я не смогу включить зажигание и, значит, мое заявление в каком-то смысле верно. Но можно ли сказать, что этот ключ автомобилем «управляет»? Будь это так, вы не рискнули бы, выходя из машины, оставлять его в замке зажигания — из опасения, что он, чего доброго, одолжит ее у вас и уедет. Ключ зажигания связан с управлением автомобилем; управляет же им человек, который этот ключ поворачивает. Определенные гены связаны с теми или иными паттернами поведения организма и его характеристиками — но эти гены не активируются, пока что-то не приведет их в действие.
Но что приводит в действие гены? Достаточно тонкий и откровенный ответ на этот вопрос дал в 1990 году Фредерик Ниджхаут в статье, озаглавленной «Метафоры и роль генов в развитии организмов» [Nijhout 1990]. По словам Ниджхаута, идея, будто гены управляют всем живым, высказывалась так часто и долго, что ученые забыли о том, что это всего лишь гипотеза, но никак не установленная истина. В действительности же научные исследования последнего времени данную гипотезу скорее опровергают. Всевластие генов, пишет Ниджхаут, это популярная в нашем обществе метафора. Нам хочется верить, что генные инженеры — новые волшебники, способные лечить болезни и между делом конструировать новых Эйнштейнов и Моцартов. Но метафора — отнюдь не то же самое, что научная истина. Вывод, к которому приходит Ниджхаут, таков: «Когда в гене возникает необходимость, его экспрессию* активирует сигнал, поступающий из окружающей среды, а вовсе не какая-то там спонтанно возникшая характеристика самого гена». После этих слов остается еще раз обратиться к тем, кто считает, что нами управляют гены: «Это же среда, тупицы!»
Белок: стройматериал живого
Чтобы уяснить, почему восторжествовала метафора всевластия генов, нужно разобраться, как понимают ДНК те, кто их с таким рвением изучают.
В свое время химики-органики установили, что клетки состоят из очень крупных молекул четырех типов: полисахаридов (сложных сахаров), липидов (жиров), нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и белков. И хотя клетке необходимы все эти четыре типа молекул, наиболее важным их компонентом является белок. По существу, клетки представляют собой сооружения из ста тысяч белковых «кирпичей». И один из способов описания наших состоящих из триллионов клеток тел — представить их в виде белковых машин (надеюсь, вы уже поняли, что лично я считаю нас чем-то большим, нежели машины!).
Давайте присмотримся к тому, как соединены друг с другом в наших клетках эти сто с лишним тысяч белков. Каждый белок представляет собой линейную цепочку связанных друг с другом молекул нуклеиновых кислот наподобие игрушечного детского ожерелья на втулках (см. рисунок).
«Бусины» в «ожерелье» белка — это молекулы одной из двадцати используемых клетками аминокислот. По правде говоря, при всей своей наглядности, аналогия с ожерельем не совсем верна, поскольку молекула каждой аминокислоты несколько отличается по форме. Так что ради точности нам придется сказать, что наше ожерелье помяли на фабрике.
А если быть еще более точным, следует принять во внимание то, что аминокислотный остов клеточного белка гораздо мягче и податливей детского игрушечного ожерелья, которое распадается, если его чересчур сильно перегнуть. Скажем так: структура аминокислотных цепочек в белках напоминает позвоночник змеи, позволяющий ей и вытягиваться в струну, и сворачиваться в клубок.
Благодаря гибким сочленениям (пептидным связям) между аминокислотами в белковой «змейке» белки могут принимать множество форм. То, какую из них примет такая «змейка», определяется преимущественно двумя факторами. Первый фактор — физическая структура белка, обусловленная последовательностью составляющих его бусинок-аминокислот (которые, как уже было сказано выше, немного отличаются друг от друга по форме). Второй фактор — взаимодействие положительных и отрицательных электрических зарядов на концах связанных друг с другом аминокислот. Благодаря такому взаимодействию, аминокислоты ведут себя как магниты. Одноименные заряды заставляют их отталкиваться друг от друга, в то время как разноименные — притягиваться. Как показано на рисунке вверху, гибкий остов белковой цепи легко принимает ту или иную форму, когда его аминокислотные «позвонки» поворачиваются и изгибают соединяющие их сочленения, чтобы уравновесить силы, возникающие из-за имеющихся положительных и отрицательных зарядов.
Каждая из 21 аминокислоты, составляющих каркас белковой цепи, отличается собственной конфигурацией Обратите внимание на то, как отличаются друг от друга «ожерелье», собранное из одинаковых шариков, и «змейка», составленная из трубчатых сегментов различной формы.
Молекулярные цепи некоторых белков бывают такими длинными, что для сворачивания им необходима «помощь» особых вспомогательных белков, называемых хаперонами. Неправильно свернутые белки, подобно людям с дефектами позвоночника, не могут функционировать должным образом. Такие белки клетка маркирует как подлежащие уничтожению; их аминокислотные цепи разлагаются на составляющие и заново собираются в процессе синтеза новых белков.
Белковые каркасы на рис. А и Б имеют одну и ту же последовательность аминокислот [трубчатых сегментов], но кардинально отличаются по своей форме. Вариации формы каркаса возникают из-за поворота соседних сегментов в сочленениях относительно друг друга. Разные по форме аминокислоты поворачиваются относительно соединяющих их «сочленений» (пептидных связей), из-за чего аминокислотный каркас белка приобретает способность извиваться, как змея. Форма белков не задана жестко, но обычно они принимают две-три конкретные конфигурации. Какую же из показанных конфигураций, А или В, предпочтет наш гипотетический белок? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно принять во внимание то, что две концевые аминокислоты на своих концах заряжены отрицательно. Поскольку одноименные заряды отталкиваются, конфигурация белка будет тем более устойчивой, чем дальше друг от друга они окажутся. Поэтому предпочтение будет отдано конфигурации А.
