Как же «засучить рукава» регуляторных белков? Необходим внешний сигнал, побуждающий белок «рукава» изменить конфигурацию, отделиться от двойной спирали ДНК и открыть ген для «прочтения». Когда ген оказывается открыт, клетка делает его копию. Таким образом, активность генов управляется присутствием или отсутствием покровных регуляторных белков, что, в свою очередь, обусловливается сигналами внешней среды.
Разобраться в тонкостях эпигенетического воздействия — значит разобраться в том, как сигналы окружающего мира управляют активностью генов. Сегодня уже понятно, что схема «верховенства ДНК» устарела; новую схему информационного потока следовало бы назвать «главенство среды». Согласно этой новой, более сложной схеме, распространение биологической информации начинается с сигналов среды, действующих через регуляторные белки, и лишь затем в игру вступают ДНК, РНК и, наконец, белок.
Эпигенетика также установила, что есть два механизма — генетический и эпигенетический, посредством которых организмы передают из поколения в поколение наследственную информацию. Этот факт открывает возможность исследовать вклад в человеческое поведение как природы-nature (генов), так и воспитания-nurture (эпигенетических механизмов). Если же принимать во внимание только генетические программы (как это делалось многие десятилетия), механизм влияния среды понять невозможно [Dennis 2003; Chakravarti and Little 2003].
Настроечная таблица на экране телевизора — аналог белковой структуры, закодированной в гене. При помощи ручек управления телевизором можно изменить вид настроечной таблицы, не оказывая влияния на сам телевизионный сигнал (т. е. в нашем случае — на ген). Эпигенетическое управление изменяет характер реализации гена, не меняя ДНК-кода.
Приведу аналогию, которая, возможно, прояснит отношения между эпигенетическим и генетическим механизмами. Если вы не слишком молоды, то, вероятно, помните те дни, когда телевизионные программы передавались только до полуночи. По окончании телепрограмм на экране телевизора появлялась так называемая «настроечная таблица». Большинство таких таблиц представляли собой что-то вроде концентрических мишеней для стрельбы (см. рисунок). При помощи ручек и переключателей телевизионного приемника, можно было добиться появления или исчезновения настроечной таблицы, а также подстраивать целый ряд ее характеристик: цвет, оттенок, яркость, контрастность, положение по вертикали и горизонтали. Иными словами, имелась возможность изменять характер изображения на экране, никак не воздействуя при этом на сигнал, поступающий из телецентра. Так вот, то же самое делают и регуляторные белки. Благодаря этим эпигенетическим «ручкам» одна и та же генная программа может реализоваться в виде двух и более тысяч вариантов белков [Вгау 2003; Schmuker, et al, 2000].
Как жизненный опыт родителей влияет на генетику детей
Как теперь известно, тонкие эпигенетические подстройки, вызванные влиянием окружающей среды, могут передаваться из поколения в поколение. В замечательной работе, опубликованной в номере журнала Molecular and Cellular Biology за 1 августа 2003 г., исследователи из университета Дьюка доказывают, что за счет воздействия внешней среды можно даже преодолеть генные мутации у мышей [Waterland and Jirtle 2003]. Ученые исследовали влияние пищевых добавок на беременных мышей — носительниц аномального «гена агути». Такие мыши имеют золотистую окраску, страдают ожирением и особо подвержены диабету, а также сердечно-сосудистым и онкологическим заболеваниям.