Когда мыши F1 произвели следующее поколение (F2), Ракель обнаружила, что у мышат наблюдались те же признаки, и это продолжалось на протяжении еще двух поколений (F3 и F4). Если говорить о людях, дети женщин, подвергавшихся воздействию ТБТ во время беременности (F1), а также их внуки (F2), правнуки (F3) и праправнуки (F4) будут иметь одни и те же особенности развития. Рассуждая логически, можно заключить, что ТБТ вызвал постоянные генетические мутации в поколении F1, которые затем передавались будущим поколениям, но это не так. Мы следили за многими пометами мышей F0. Невозможно, чтобы одна и та же мутация возникала случайным образом в каждом из них. Произошло что-то другое, и мы обсудим это далее.
Знакомьтесь, эпигенетика
Почему же мы решили искать последствия воздействия ТБТ у потомства подопытных животных? На это вкратце ответил профессор Майкл Скиннер, известный специалист по репродуктивной биологии из Университете штата Вашингтон. В 2005 году группа Майка опубликовала исследование, которое повергло биологов в шок. Его последствия ощущаются до сих пор. Майк и его коллеги вводили беременным крысам относительно высокие дозы популярного фунгицида винклозолина (он противодействует тестостерону и широко используется при выращивании винограда, других фруктов и овощей, а также на полях для гольфа) или пестицида метоксихлора (он имитирует эстроген и в настоящее время запрещен, но до сих пор сохраняется в окружающей среде). В обоих случаях они обнаружили, что мужское потомство имело более низкое количество сперматозоидов по сравнению с обычными взрослыми особями, а также заболевания простаты и почек, нарушения иммунной системы, аномалии семенников, предрасположенность к развитию опухоли, а также высокий уровень холестерина. Когда этим особям удавалось оплодотворить самок, крысята мужского пола рождались с дефицитом сперматозоидов и тем же набором дефектов.
Группа Майка продолжала разводить потомство этих животных и обнаружила, что эффекты сохранялись до поколения F4 (и далее). Это была первая демонстрация того, что химические вещества в окружающей среде вызывают наследственные изменения, которые передаются по наследству. Поскольку эти недостатки усиливаются в группе F3 и у ее потомства, генетические мутации здесь однозначно ни при чем. Такие последствия являются эпигенетическими (это слово буквально означает «поверх генетики». Майк считает, что дело здесь в изменении метилирования ДНК, то есть в ее негенетических мутациях. Сейчас я все объясню.
В следующей главе мы поговорим о том, что метилирование ДНК – это один из способов контролировать экспрессию генов без изменения последовательности самой ДНК. В этом суть эпигенетики. Изменения в эпигеноме называются эпигенетическими метками, или эпимутациями, они считываются механизмом транскрипции в клетках и влияют на экспрессию генов. Эпигенетические метки важны для нашего здоровья и долголетия. Они также отвечают за передачу этих характеристик будущим поколениям.
Несмотря на растущую популярность эпигенетики, новую науку, изучающую влияние факторов окружающей среды на экспрессию генов, до сих пор полностью не приняли. Праотцом эпигенетики считается Жан-Батист Ламарк, живший два столетия назад и полагавший, что приобретенные признаки могут передаваться по наследству. Он был не прав в деталях своей теории (например, что жирафы произошли от антилоп, у которых постепенно вытягивалась шея), но передача по наследству последствий воздействия окружающей среды вполне вписывается в теорию Ламарка о наследовании приобретенных признаков. Противоположная ей доминирующая теория генетического детерминизма утверждает, что наследование полностью контролируется нашими генами.
Майк Скиннер может рассказать не одну историю о непрекращающихся битвах с представителями традиционной науки и своих попытках убедить их в том, что экологическая эпигенетика является обоснованной концепцией, которую следует хотя бы не игнорировать. Это судьба всех радикально новых теорий: требуется некоторое время, прежде чем они будут приняты научным сообществом. Если вдуматься, это разумно (хотя и неприятно для инноваторов): не стоит менять давние, хорошо обоснованные убеждения без надежных доказательств. Но в случае эпигенетики таких доказательств появляется все больше.
Примерно в то же время, когда мы проводили опыты с ТБТ, Майк и его научная группа изучали влияние других химических соединений, входящих в состав реактивного топлива, пластмассы и пестицидов, на следующие поколения. В очередной раз он заметил, что у подопытных животных возникали проблемы с продолжением рода, и отмечал другие последствия воздействия химических веществ, которые передавались из поколения в поколение. Однако на этот раз они увидели кое-что новое у животных из группы F3: около 10 % потомков самок F0, которым вводили смесь бисфенола А и фталатов, страдали ожирением! Этого не наблюдалось у поколений F1 и F2, которые подвергались прямому воздействию химических веществ, или у контрольной группы животных. Животные из группы F3 не подвергались воздействию этих веществ, значит, можно предположить, что природа их наследственных изменений – эпигенетическая. Они вызваны первоначальным воздействием химикатов на животных группы F0 и проявились только тогда, когда эффект от прямого воздействия исчез. По крайней мере, так считает Майк. Результаты этих исследований довольно интересны, но команда Майка совершила еще одно революционное открытие, проводя анализ дихлородифенилтрихлорэтана (ДДТ) – пестицида, относящегося к ХВРЭС. Как и в результате опытов с винклозолином и метоксихлором, животные F1 и F2 страдали от различных нарушений, но имели нормальный вес. А вот половина поколения F2 (как самцов, так и самок) страдали от ожирения
[108]. Майк сопоставил значительный рост ожирения среди взрослых американцев в течение последних нескольких десятилетий с тем, что в 1950-х и 1960-х годах практически все беременные женщины подвергались воздействию ДДТ. Есть ли здесь взаимосвязь? Мы не можем этого утверждать. Чтобы это доказать, необходимо проводить научные исследования на людях, а это неэтично (мы не можем и не хотим проводить испытания токсичных химических веществ двойным слепым методом). К тому же такое исследование заняло бы очень продолжительное время: сейчас живет только третье поколение людей (аналог группы F2), которые могут продемонстрировать прочную связь между воздействием ДДТ и ожирением. Но тем не менее это очень примечательное наблюдение. Хотя ДДТ запрещен в США, он все еще используется в некоторых странах Африки для борьбы с комарами, разносящими малярию и лихорадку Денге. Поэтому вероятность того, что ДДТ может вызвать наследственные изменения, которые передаются следующим поколениям, включая ожирение, вызывает серьезное беспокойство. Регулирующие органы по всему миру должны обратить пристальное внимание на последствия использование ХВРЭС. К сожалению, государственная машина работает слишком медленно.
Жирогены и ядерные рецепторы гормонов
Многие вещества, нарушающие работу эндокринной системы, активируют или снижают активность ядерных рецепторов гормонов. Причем делают они это не так, как надо. Мы уже говорили о том, что ХВРЭС, имитирующие эстроген, могут провоцировать ожирение у животных. Возьмем, к примеру, диэтилстилбестрол, оказывающий мощное влияние на рецепторы эстрогенов. Его воздействие на плод в утробе матери или на новорожденного в будущем спровоцирует значительный набор веса. При этом воздействие ДЭС или других эстрогенов на более поздних этапах жизни приводит к обратному эффекту – худобе. Бисфенол А также связывается с рецепторами эстрогена в организме, но мы не знаем, вызывает ли это вещество увеличение веса, действуя через рецепторы эстрогенов или через какие-то другие рецепторы.
