Споры о наследственности вышли на новый уровень. Каждая сторона признала существование другой. Ни один сторонник негенетической наследственности не отрицает силу генов. И среди генетиков, с которыми я говорил, никто не отверг идею, что наследственность может обеспечиваться чем-то кроме генов. Сейчас идут баталии об их важности. Некоторые генетики в действительности не считают, что, исследуя негенетическую наследственность, можно многое понять. Другие же биологи полагают, что единственный способ разобраться в сути присущих организмам признаков – это понять, как они передаются по наследству, и иногда этот поиск уводит их от генов.
Важный аргумент в пользу генов (и против негенетической наследственности) заключается в том, что они обладают способностью закрепления. Наши клетки наполнены множеством специальных белков и РНК, которые работают вместе для копирования генов, следя за тем, чтобы новые копии были практически неотличимы от оригиналов. Низкий уровень мутаций в нашей ДНК позволяет аллелям передаваться из поколения в поколение. Эта способность к закреплению дает естественному отбору достаточное количество времени, чтобы выбрать нужные аллели и произвести эволюционные изменения.
Негенетическая наследственность может быть гораздо более кратковременной. Дафнии – крошечные беспозвоночные, живущие в прудах и ручьях, – используют одну из форм негенетической наследственности, чтобы избегать хищников. Если они чуют запах хищной рыбы, они отращивают на головах и хвостах шипы, увеличивающие вероятность того, что рыба их выплюнет, а не проглотит. Затем у самок дафний рождаются потомки, которые отращивают шипы с самых ранних стадий своего развития, даже в отсутствие запаха какого-либо хищника. Это изменение будет сохраняться еще несколько поколений, но затем исчезнет. Какое-то очередное поколение дафний вырастет без шипов. Подобная наследственность не приводит к эволюционным изменениям, потому что естественный отбор не может долго отдавать предпочтение шипастым дафниям.
Однако Бондуриански и Дей отвергают этот аргумент, позволяющий усомниться в важности негенетической наследственности. В некоторых случаях она может сохраняться достаточно долго. Тот факт, что монстр-льнянка Линнея до сих пор выглядит нелепо, показывает, что наследственность способна передаваться по эпигенетическому каналу веками – по крайней мере у льнянки. Восприняв культуру как новый вид наследственности, мы сможем проследить некоторые культурные традиции на десятки тысяч лет назад. И даже если негенетическая наследственность кратковременна, она все равно может оказывать большое влияние на вид. Программируя потомков так, чтобы у тех образовались шипы и другие защитные приспособления, животные и растения в состоянии получить долговременное эволюционное преимущество – даже просто от изменения окружающей среды. Последствия могут распространиться по всей пищевой цепи. Шипы дафний позволят им увеличить свою численность, оставив при этом хищников голодными.
Негенетическая наследственность важна и по другой причине: она потенциально способна управлять эволюцией. Например, в некоторых условиях естественный отбор может обеспечить превосходство высоким растениям над низкими. Растения окажутся в состоянии достигать огромной высоты, если унаследуют правильные аллели, но негенетические факторы тоже смогут повлиять на их рост. Если благодаря негенетическим факторам высокие растения станут еще выше, у них будет больше потомков. В других случаях негенетическая наследственность иной раз работает и против генов, заводя эволюцию в тупик.
Бондуриански и Дей в своей книге сохраняют спокойствие по поводу важности или неважности негенетической наследственности. Они не поднимают шума вокруг эпигенетической памяти прошлых жизней. Они просто признают, что этот вопрос злободневен, но ответа на него нет. Авторы разработали математические уравнения и методы, которые, как они надеются, позволят изучать обе формы наследственности одновременно у одних и тех же организмов. Они утверждают, что учет обоих ее типов может оказаться полезным для решения наиболее сложных, касающихся развития жизни вопросов, которые не прекращают интересовать ученых, – к примеру, почему мы стареем, как появились павлиньи хвосты и другие экстравагантные проявления ухаживания, как возникают новые виды. Даже человеческая история может выиграть от расширенного взгляда на наследственность.
Например, если вы недавно наслаждались рожком мороженого или ломтиком сыра бри, вы воспользовались одними из самых странных результатов аграрной революции. Как правило, млекопитающие не потребляют молоко в какой-либо форме после того, как мать прекращает их кормить. После завершения вскармливания у них перестает вырабатываться лактаза – фермент, необходимый для переработки молочного сахара (лактозы). То же происходит и у двух третей человечества. Для них потребление молока оборачивается неприятным опытом в виде вздутия живота и поноса. Но оставшиеся примерно 2 млрд человек могут продолжать использовать в пищу молоко и молочные продукты, будучи уже взрослыми. Они унаследовали мутации, позволяющие сохранить выработку лактазы. Ученые обнаружили несколько таких мутаций в одной и той же области генома. Они изменяют генетический переключатель, контролирующий действие гена lct, отвечающего за выработку лактазы, и препятствуют прекращению его работы после окончания периода вскармливания. По этим мутациям заметно, что естественный отбор поддерживал их на протяжении последних нескольких тысяч лет. Их находят у тех людей, чьи предки происходят из местностей с долговременными скотоводческими традициями – таких как, скажем, Восточная Африка, Ближний Восток и северо-запад Европы.
Все эти данные хорошо стыкуются. Они свидетельствуют о том, что после одомашнивания крупного рогатого скота среди людей распространилась мутация, позволяющая им потреблять молоко. Возникает соблазн считать вопрос решенным. Но Бондуриански и Дей указывают на имеющееся здесь противоречие. До одомашнивания скота у очень немногих людей были мутации в гене lct. Другими словами, первые скотоводы в основном не переносили лактозу. Непонятно, как они вообще начали употреблять молоко, если после этого у большинства из них болели животы. А если они его не потребляли, то у имевших эту мутацию не было возможности преуспеть и распространить свои аллели.
Ответ заключается в том, что в ранних скотоводческих обществах одновременно действовали оба вида наследственности: генетическая – в виде мутации в гене lct и культурная – в виде традиций потребления молока. Практическое разведение коров, овец и коз начиналось главным образом для получения мяса. Но затем находчивость скотоводов помогла им обнаружить и другие виды пищи, которые можно получать от животных. И они стали их доить. Вначале скотоводам с непереносимостью лактозы удавалось выпивать совсем мало молока. Но они смогли обнаружить, что скисшее молоко переваривается легче – если сначала превратить его в йогурт или сыр, те два продукта, содержание лактозы в которых гораздо меньше, чем в обычном молоке. В Польше исследователи обнаружили сито возрастом 7200 лет с остатками молочного жира – древние следы сыроварения
[1024].
Как только закрепился этот обычай, естественный отбор стал благоприятствовать людям с мутациями в гене lct. При недостатке пищи они могли использовать молоко как источник белка и углеводов, пока другие умирали от голода. Потомки наследовали их мутации в гене lct; способность переваривать лактозу распространялась все шире и поддерживала культуру потребления молока. Другими словами, генетическая и культурная наследственность стартовали, мешая друг другу, но в последующих поколениях работали в одном направлении.
