Исследуя это явление, молекулярные и клеточные биологи из известного Каролинского института в Швеции изучили эпигенетические изменения в пуповинной крови, взятой у детей, родившихся в срок после планового кесарева сечения и посредством вагинальных родов. В стволовых клетках крови младенцев из первой группы нашли больше метилированных участков ДНК, чем у младенцев, родившихся вагинально. Исследователи обнаружили специфические эпигенетические различия между группами в 343 областях ДНК, включая гены, которые, как известно, участвуют в процессах, контролирующих метаболизм и иммунодефицит. Эти исследования ясно показывают, что эпигеном младенца чувствителен к внутриутробной среде[39] и опыту рождения.

Во время недавней пандемии COVID-19 ученые заметили, что, попадая в организм человека, вирус вел себя по-разному: у одних становился триггером серьезного заболевания, а у других не вызывал никаких симптомов. Описанное здесь ослабление иммунной системы, передавшееся через несколько поколений, может быть одним из непризнанных факторов, наряду с социально-экономическими, которые вызывают физический и психический стресс, что объясняет яркие различия при реакции на вирус.

Распространенность сложных заболеваний, таких как рак, диабет, ожирение, аутизм и врожденные дефекты, растет темпами, которые невозможно объяснить классической генетикой. Исследования на людях и животных убедительно свидетельствуют о том, что за это могут отвечать эпигенетические механизмы.

Используя мышей в качестве модели для изучения рака молочной железы у человека, исследователи продемонстрировали, что негативный социальный опыт[40] (в данном случае – изоляция) вызывает усиленный рост опухоли. Полученные результаты также подтверждают предыдущие эпидемиологические исследования, предполагающие, что социальная изоляция приводит к росту смертности среди пациентов, страдающих хроническими заболеваниями, а клинические исследования доказали, что социальная поддержка улучшает результаты лечения больных раком. Присутствие сострадательных и заботливых людей[41] может изменить уровень экспрессии генов в самых разных тканях, включая мозг. Впрочем, недавний опыт борьбы с COVID-19 и без исследований убедил нас в истинности человеческой потребности во взаимодействии и общении.

Одним из самых красивых и творческих экспериментов, с которыми я сталкивался в своей профессиональной деятельности, является «Исследование перекрестного воспитания»[42] (Kidnapping-and-Cross-Fostering Study), разработанное Джином Робинсоном, директором Института геномной биологии Иллинойсского университета. Робинсон отобрал около 250 молодых пчел из двух ульев африканских пчел («пчел-убийц») и двух ульев европейских пчел (неопасных пчел) и нарисовал метки на спинах особей (не сам, разумеется, – аспиранты), чтобы невооруженным глазом определять их происхождение. Как только насекомые обзавелись потомством, его забрали и поместили в улей другого подвида[43]. Европейские медоносные пчелы, выращенные среди более агрессивных африканских пчел, не только стали такими же воинственными, как и их новые соседи по улью, – они стали генетически похожими на них. И наоборот. Этот эксперимент убедительно доказывает, что социальная среда может радикально изменить экспрессию генов и поведение за очень короткий срок.

Дэвид Клейтон, нейробиолог и коллега Джина Робинсона из Иллинойсского университета, обнаружил, что, если самец зебрового зяблика услышит, как поблизости поет другой самец[44] его вида, экспрессия определенного гена в переднем мозге птицы будет стимулироваться и это будет происходить по-разному в зависимости от того, звучал ли другой зяблик незнакомо и угрожающе или знакомо и безопасно. Певчие птицы продемонстрировали массовые, широко распространенные изменения в экспрессии генов всего за пятнадцать минут.

Реакции мозга на социальные стимулы могут быть масштабными, включающими сотни, иногда тысячи генов. Еще 20 лет назад ни один уважающий себя генетик или нейробиолог не мог и вообразить, что социальный опыт приводит к изменениям в поведении и экспрессии генов в мозге. Однако именно это мы и наблюдаем.

Термин «трансгенерационная эпигенетика F1» описывает влияние материнских или отцовских генетических факторов на ребенка. Ученые обозначают его как фактор F1.

В тот или иной момент, я уверен, все мы задавались вопросом, почему некоторые люди всегда спокойны, несмотря ни на что, а другие начинают волноваться по любому поводу. Недавние исследования на крысах дают ключ к разгадке. Крысы-матери, по-видимому, делятся на две группы: представители одной тратят много времени на вылизывание, кормление и уход за своими детьми, а другой – просто игнорируют потомство. Правильно воспитанные крысята, как правило, вырастают спокойными взрослыми крысами, в то время как крысята, лишенные родительской заботы, вырастают тревожными. Заботливое поведение матери-крысы в течение первой недели жизни формирует эпигеном ее детенышей, и этот паттерн имеет тенденцию сохраняться даже после того, как крысята становятся взрослыми. Разница между спокойной и встревоженной крысой[45] не генетическая, а эпигенетическая[46].

Эти данные указывают на то, что более высокий уровень материнской заботы в течение первой недели жизни приводит к формированию поведения, которое характеризуется устойчивостью к стрессу и повышенной заботой о своем потомстве. В данном случае то, что верно для крыс, относится и к людям[47]. Будущие родители, пожалуйста, примите это к сведению.

В 2011 году группа из Делавэрского университета решила изучить, влияют ли невзгоды в раннем возрасте на экспрессию генов. Они подвергали крысят воздействию жестоких воспитателей в течение 30 минут ежедневно на протяжении первых семи дней жизни. Ученые провоцировали жестокое обращение крыс-матерей с детьми, помещая их в незнакомую среду и ограниченное пространство. В результате воспитатели начали топтать, ронять, таскать, активно отвергать и грубо обращаться со своими детенышами. Такое обращение, естественно, вызывало у младенцев дистресс-реакции[48].

Нейротрофический фактор головного мозга (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) регулирует выживание и рост нейронов, влияя на синаптическую эффективность и пластичность. У подвергшихся жестокому обращению крысят[49] ученые обнаружили значительное снижение экспрессии гена BDNF, что соответствовало предыдущим выводам о влиянии раннего жизненного опыта и о последующем пагубном изменении личности и поведения. Этот неэффективный ген сохранялся на протяжении всего развития и во взрослом возрасте.

Жестокое обращение в детстве[50] в значительной степени вызывает более позднее диагностирование глубокой депрессии в подростковом и взрослом возрасте, а также позднее обнаружение шизофрении, пограничного расстройства личности и посттравматического стрессового расстройства.

Деликатный уход тоже имеет огромную ценность для ребенка. Например, нейробиолог Регина Салливан из Медицинской школы Нью-Йоркского университета обнаружила, что у крысят, испытывающих боль, несколько сотен генов активнее, чем у крысят, с ней не знакомых. Однако в присутствии их матерей менее ста генов аналогичным образом экспрессировались (активировались). Салливан успешно продемонстрировала, что мать, успокаивающая своего ребенка во время боли, изменяет активность генов в части мозга, отвечающей за эмоции (миндалевидное тело), и таким образом вызывает положительную краткосрочную поведенческую реакцию у ребенка[51].