Она смеется, как мать - читать онлайн книгу. Автор: Карл Циммер cтр.№ 141

Чтобы мыши связали запах с ударом тока, хватало трех дней, по пять таких опытов в день. Когда Диас давал обученным животным понюхать ацетофенон, они замирали на месте. Кроме того, Диас обнаружил, что запах ацетофенона повышал пугливость мышей при громких звуках. В других опытах Диас вводил в камеру иной запах (спирта пропанола) или не давал мышам удара током. В этих случаях мыши не обучились бояться запаха ацетофенона.

Через десять дней после окончания мышиного обучения коллеги из другого отдела зашли к Диасу, собрали сперму у обученных мышей и отнесли ее в свою лабораторию. Там они ввели сперматозоиды в мышиные яйцеклетки, которые затем имплантировали самкам. Позже, когда родившиеся детеныши подросли, Диас протестировал их поведение. Как и их отцы, новое поколение мышат оказалось чувствительно к ацетофенону. Если им в клетку подавали этот запах, они сильнее пугались громкого звука – при том, что их никогда не обучали такой связи. Когда особи из этого поколения спарились и у них родилось потомство, то чувствительность к ацетофенону сохранилась и у внуков мышей, которых изначально обучали бояться этого запаха.

Затем Диас исследовал нервную систему мышей в надежде найти физические следы этой памяти. Когда мышь чувствовала ацетофенон, информация о нем проходила в нервной системе по определенному пути. В носу у мыши молекулы запаха соединялись только с одним типом нервных окончаний, затем импульсы поступали в один небольшой участок в передней части мозга. Предыдущие исследования показали, что, когда мышь обучалась бояться ацетофенона, этот участок увеличивался в размере.

Сектор мозга, который был увеличен у обученных мышей, оказался увеличенным также и у их потомков. При этом единственной связью между напуганными отцами и их детьми и внуками были сперматозоиды. И каким-то образом через эти клетки потомкам передались не только гены. Животные передали детям не только ту информацию, которую получили по наследству, но и жизненный опыт.

Работа Диаса позволила предположить, что поведение может быть сначала выучено, а затем унаследовано ^[944]. К схожим выводам пришли и другие исследователи, проведя собственные эксперименты. Стрессовые ситуации, с которыми встречаются молодые мыши, могут изменить их реакцию на стресс и когда они станут взрослыми. Например, поведение мышат, разлученных с матерями на несколько часов кряду, похоже на поведение людей с депрессией. Если таких мышат положить в воду, они быстро перестанут барахтаться и станут беспомощно дрейфовать. Самцы мышей могут передать эту беспомощность своим детям, а потом и дальше – внукам.

Особенно удивительно, что самцы могут влиять на будущие поколения так же, как и самки. При этом, в отличие от самок, у них нет прямой связи с эмбрионом. И действительно – самец может передавать детям поведенческие признаки даже при искусственном оплодотворении ^[945]. И если эти результаты достоверны, то следует вывод, что в сперматозоидах (и, по-видимому, в яйцеклетках) должно быть нечто, способное передать эту таинственную информацию. А поскольку тут влияет жизненный опыт, то это не могут быть гены.

__________

Для объяснения такой странной наследственности некоторые ученые обратились к эпигеному, т. е. набору молекул, окружающему наши гены и контролирующему их работу. К концу XX в. стало абсолютно ясно, что эпигеном необходим для правильного развития организма из зиготы. Наши клетки сматывают свою ДНК и изменяют расположение метильных групп, когда клетка делится. Определенные комбинации включенных генов помогают клетке стать мышечной, превратиться в клетку кожи или другой части тела. Эти комбинации сохраняются довольно долго, выдерживая деление за делением. Именно поэтому из зачатков сердец вырастают сердца, а не почки.

Однако эпигеном – не просто жесткая программа переключения генов в развивающемся организме. Он чувствителен и к окружающим условиям. Например, в течение дня наш эпигеном управляет биологическим циклом нашего тела. Мы бываем сонными и бодрыми, теплыми и прохладными на ощупь, наш уровень метаболизма может повышаться или понижаться. Внутренние циклы совпадают с 24-часовым периодом вращения нашей планеты вокруг своей оси, потому что в разное время суток нам в глаза попадает разное количество света. В дневные часы работают те определенные гены, с которых клетка синтезирует белки, нужные для активной жизни. Когда приходит вечер, вокруг этих генов скапливается все больше белков, скручивающих ДНК и меняющих расположение метильных групп. Ночью эти гены остаются выключенными и беспомощными, пока их снова не разбудит армия утренних молекул ^[946].

Эпигеном может изменять работу генов в ответ не только на такие регулярные сигналы, как восход и закат, но и на непредсказуемые. Когда у нас развивается инфекция, в боевой режим переходят, сталкиваясь с патогеном, иммунные клетки ^[947]. Они начинают выделять смертельные вещества или посылать сигналы соседним кровеносным сосудам – пусть те запустят отек с воспалением. Чтобы эти изменения произошли, клетки реорганизуют свою ДНК, позволяя определенным генам синтезировать белки и одновременно подавляя работу других генов. А когда иммунные клетки делятся, они передают потомкам свой боевой эпигеном как своего рода клеточную память ^[948].

Воспоминания в нашем мозге тоже могут сохраняться отчасти благодаря изменениям, которые вносятся в эпигеном ^[949]. Начиная с середины XX в. нейробиологи стали замечать, что в процессе формирования памяти образуются новые связи между нейронами. Некоторые из этих связей обрезаются, другие становятся сильнее, и эти изменения могут сохраняться годами. Недавно исследователи выяснили, что создание новых воспоминаний тоже сопровождается эпигенетическими изменениями. Например, перестраиваются витки, в которые смотана нить ДНК, и присоединение метильных групп происходит по новой схеме. Эти устойчивые изменения гарантируют, что нейрон продолжит синтезировать белки, необходимые для укрепления связи, и тем самым сохранит свою долговременную память.

У растений нет мозга, но есть своя память об инфекциях, опасной концентрации соли или засухе. Борьба с этими природными вызовами может помочь растениям быть готовыми к повторным неприятностям в будущем. Если пострадавшее от засухи растение сейчас наслаждается проливным дождем, оно все равно будет помнить об отсутствии воды. Даже через неделю это растение среагирует на засуху сильнее, чем то, для которого никогда не возникало подобной угрозы ^[950]. Исследователи выяснили, что в основе такой длительной готовности растения к неприятностям лежит долговременное изменение его эпигенома.