Почему близнецы с возрастом все больше различаются
Почему близнецы с возрастом все больше различаются
Лиззи Йэгер и Кэте Бурлунд 81 год. Первые два десятилетия своей жизни датчанки большую часть времени провели вместе — как и положено однояйцевым близнецам. Но затем их пути разошлись, обе вышли замуж и с тех пор жили так далеко друг от друга, что встречались лишь от случая к случаю. Эти энергичные женщины до сих пор походят друг на друга внешностью, манерой одеваться, мимикой и жестами, но все же гораздо меньше, чем можно было бы ожидать. Однако более всего они отличаются друг от друга болезнями: Кэте страдает от диабета, а Лиззи — нет.
Точно такая же ситуация у других датчанок — Дорис Нельсен и Герды Хансен, 77-летних однояйцевых близнецов. Они все еще похожи друг на друга, как две капли воды, любят одни и те же цвета, у них одинаковые прически и почти одинаковые очки — но лишь Дорис больна сахарным диабетом. Интересна также судьба Анны Марии и Клотильды Родригес. Этим однояйцевым близнецам из Испании по 70 лет. Несмотря на возраст, дамам по-прежнему нравится дурачить людей одинаковыми прическами и макияжем. Правда, Анна Мария считает Клотильду гораздо более общительной. Но самое большое отличие, как и в случае с обеими парами близнецов из Дании, касается здоровья: у Анны Марии рак груди, а у Клотильды — нет.
Некоторые близнецы уже в раннем возрасте могут явно отличаться друг от друга в том, что касается биохимии их организмов. Например, 23-летняя испанка Патрисия Гарсия-Рама Пачеко страдает заболеванием крови под названием псевдогемофилия, а ее сестра Консепсьон — нет. И вообще они похожи не во всем: у Консепсьон длинные прямые темные волосы, она носит симпатичный розовый свитер. Ее сестра Патрисия предпочитает модную короткую стрижку, черную одежду и броские серьги. Но попытка отличаться друг от друга не удается из-за поразительно схожих лиц: большие карие глаза и одинаковые прекрасно очерченные полные губы.
В 2007 году фотограф Андреас Тайхманн снял всех этих близнецов для журнала «Гео». Вышеперечисленные женщины участвуют в эпигенетических экспериментах, проводимых в Дании и Испании. В обоих случаях ставилась цель выяснить, различаются ли близнецы с возрастом все больше — и если да, то почему. Ученые целенаправленно изучали второй код испытуемых. И нашли то, что искали.
Марио Фрага из Национального онкологического центра в Мадриде вместе с международной командой ученых проанализировал срезы тканей сорока пар однояйцевых близнецов. Самым младшим было по три, самым старшим — по семьдесят четыре года. Первый анализ показал, что все близнецы в парах действительно генетически идентичны. Как и предполагалось, не в генах причина того, что близнецы всегда немного отличаются друг от друга внешностью, характером и состоянием здоровья.
Большинство экспертов полагали, что разница между близнецами объясняется различными факторами воздействия окружающей среды. Поэтому однояйцевые близнецы уже давно рассматриваются наукой как идеальный эксперимент природы, ведь на них так ясно видно, какая часть наших свойств наследственная, а какая — приобретенная. В соответствии с этой теорией различия могут иметь только негенетическую причину, поскольку гены близнецов идентичны. Поэтому эксперименты с близнецами — излюбленное исследовательское поле генетиков. Благодаря их опытам сегодня практически о каждом свойстве можно сказать, насколько оно унаследовано, а насколько — приобретено.
Однако вопрос, как внешним факторам вообще удается оказывать устойчивое влияние на человеческую психологию, всегда оставался открытым. Фрага и его коллеги предположили существование эпигенетических переключателей, поскольку они надолго закрепляют в клеточных ядрах результаты воздействия образа жизни и других внешних факторов. Итак, они исследовали ДНК близнецов, обращая внимание, насколько она метилирована в определенных местах и нет ли там различающихся привесков на гистонах.
Результат этого исследования — одно из лучших доказательств, что второй код действительно обеспечивает сообщение клеток организма с окружающей средой. «Самые молодые пары близнецов эпигенетически идентичны, а вот у самых старых больше всего отличий», — таков вывод Фрага. Чем старше тот или иной близнец, заключил ученый, тем дольше он подвергался воздействиям внешней среды и тем чаще эти влияния меняли его эпигеном. Различия между близнецами с возрастом неизбежно увеличиваются, поскольку накапливается неодинаковый опыт, меняющий второй код.
Опрос близнецов убедительно подтвердил это предположение: примерно у трети пар ученые обнаружили отчетливые эпигенетические различия. Это касалось почти всех пожилых близнецов, а среди них наиболее выраженными отличия оказались у тех, кто большую часть жизни прожил в разных социальных условиях или имел отличную от брата или сестры «медицинскую историю».
Так что разные, несмотря на их молодость, болезни у 23-летних сестер Патрисии и Консепсьон — скорее исключение. А вот отличающаяся судьба пожилых испытуемых — практически норма: если кто-то из близнецов страдает диабетом, то лишь в каждой третьей паре заболевает и второй. Перед нами не просто еще одно доказательство, что массовые заболевания обусловлены скорее внешними факторами, чем геномом. Мы видим, какова власть второго кода. «Даже небольшие изменения эпигенома могут оказывать огромное влияние на фенотип человека», — пишут ученые из команды Фрага.
Пернилла Поульсен из Диабетического центра «Стено» (Гентофте, Дания) решила более пристально изучить этот аспект. В 2007 году она совместно с Фрага и другими учеными исследовала эпигеномы тех пар датских близнецов, в которых у одного наблюдался старческий недуг, а у другого — нет. Их вывод таков: эпигенетические изменения, которые в старости могут привести к развитию болезни, происходят частью совершенно случайно, а частью — вследствие внешних воздействий.
Помимо всего прочего результаты испанских и датских исследований доказывают: эпигенетика — нечто большее, чем программа, управляющая процессом развития, индивидуализации и дифференцирования отдельных клеток организма. Второй код меняется на протяжении всей нашей жизни, а не только в период эмбрионального развития. Даже в преклонном возрасте мы можем влиять на него — и положительно, и, конечно же, отрицательно.
На серьезные размышления по этому поводу наводят также результаты, полученные датско-испанской группой эпигенетиков: в клетках слизистой оболочки рта близнецов-курильщиков, по сравнению с аналогичными клетками их некурящих братьев и сестер, обнаружено гораздо больше метильных групп — блокировщиков генов, которые кодируют подавляющие рак белки. Очевидно, смолы, проникающие в ткани при курении, меняют эпигеном курильщиков, и их клетки теряют способность достаточно эффективно противодействовать перерождению. Это всего лишь одна из причин, почему курильщики намного чаще заболевают раком, чем некурящие.
Разумеется, о том, что курение значительно повышает риск рака легких и многих других видов онкологических заболеваний, говорят уже давно. Тем не менее лишь немногие заставляют себя отказаться от опасной привычки. Может быть, помогут работы эпигенетиков. Ибо они выявляют новые биологические связи: человек, отравляющий себя никотином, ведет опасную игру с переключателями на своем геноме. Он трансформирует их настолько, что рак со временем почти не встречает сопротивления на клеточном уровне и одерживает легкую победу.
Сегодня многие молекулярные биологи убеждены: эпигенетические изменения, в течение жизни накапливающиеся в клетках каждого из нас, — одна из основных причин развития старческих недугов. Однако до самого последнего времени не было доказано, существуют ли вообще такие изменения. Эту ситуацию, наряду с работами по близнецам из Испании и Дании, изменила группа под руководством Ханса Бьернсона из Университета Джонса Хопкинса (Балтимор, США).
В 2008 году эта команда исследователей опубликовала результаты эпигенетического анализа наследственного материала 111 исландцев и 126 жителей США. Испытуемых обследовали два раза с интервалом в 11 и 16 лет. Результат однозначный: с течением времени биохимические переключатели на ДНК большинства участников заметно изменились.
Теперь ясно, что отличаться могут не только эпигеномы двух генетически идентичных людей, но и второй код одного и того же взрослого человека. Эндрю Фейнберг, один из соавторов упомянутой работы, таким образом интерпретирует эти революционные результаты: «Мы начинаем понимать, что эпигенетика лежит в основе современной медицины, поскольку питание и другие внешние факторы могут модифицировать эпигенетические структуры, а не одинаковые во всех клетках тела последовательности ДНК».
Это открытие, без сомнения, повлечет за собой массу важных последствий для нашей повседневной жизни и будущего биомедицины.