Эти результаты были вскоре подтверждены последующими экспериментами. В одном из них, проделанном той же группой, в одну из хромосом генетически идентичных мышей был введен дополнительный ген, вызывающий образование особого вида красных кровяных клеток. Как и ожидали экспериментаторы, активность этого гена у разных мышей оказалась различной: одни мыши стали вырабатывать до сорока процентов кровяных клеток нового вида, а другие почти ничего. Проверка показала, что результат (как и разная окраска тех же мышей в предыдущем эксперименте) объясняется разными «схемами метилирования» регуляторов этого гена у разных мышей. Эти эпигенетические различия и в данном случае оказались наследуемы: «схемы метилирования» у потомков (судя по составу их крови) в точности повторяли таковые у родителей.
Однако устойчивость такого наследования оказалась не очень высокой. Эпигенетические различия между мышами продержались всего три поколения, у мышей четвертого поколения состав крови стал одинаковым. Более того, эти мутации оказались обратимыми. Когда мыши второго поколения (с подсаженным геном) были скрещены с мышами, не подвергшимися генной пересадке, это тотчас привело к исчезновению у потомства каких бы то ни было различий в составе крови. Этот результат позволяет думать, что эпигенетические различия, в отличие от генетических, представляют собой нечто характерное лишь для данной особи и сохраняющееся только на протяжении ее жизни, хотя иногда, в каких-то особых условиях, передающееся по наследству, но в ограниченном числе поколений.
В последнее время, однако, появились свидетельства того, что в некоторых ситуациях эпигенетические различия могут настолько закрепляться и углубляться от потомка к потомку, что в конце концов способны привести к образованию нового вида. Такую возможность подтверждает и недавний эксперимент американской исследовательницы Ширли Тильгман и ее коллег из Принстонского университета. Эти ученые скрестили две родственные линии мышей и получили гибрид, отличающийся аномальным ростом. Как им удалось показать, эта особенность роста гибрида, отличающая его от обоих родителей, была вызвана тем, что в ходе скрещивания произошло резкое нарушение эпигенетических особенностей, свойственных каждому из родителей (в данном случае это были так называемые импринтиговые особенности, отличающие в организме потомка материнские гены от отцовских). Как считает Тильгман, это могло бы объяснить известные случаи очень быстрого возникновения новых видов, не объяснимые с позиций чисто генетических мутаций (которые обычно происходят очень редко).
Еще несколько лет назад термины «эпигенетика», «эпигенетические различия», «эпигенетические мутации» были известны только очень узким специалистам. С тех пор границы их применения резко возросли. Молекулярный биолог Эрик Зелкер из университета штата Орегон (США) считает, что «становится все более очевидно, что эпигенетические различия и механизмы их образования играют важную, иногда даже критическую роль в биологии». Как мы видели, «эпигенетическими» факторами может объясняться появление новых признаков, действие импринтных генов и т.д. А Майкл Балтер, автор недавней обзорной статьи по эпигенетике, пишет: «Эпигенетические воздействия на гены, например «подавление» генной активности с помошью присоединения метиловых групп к отдельным участкам ДНК, могут оказывать влияние и на целый ряд других биологических процессов, вплоть до развития организмов и возникновения рака».
Что касается рака, то здесь амбиции эпигенетиков подкрепляются недавней гипотезой известного американского биолога Питера Дюсберга, согласно которой эта болезнь тоже вызывается эпигенетическими причинами, хотя в данном случае и не метилированием. Дюсберг уже прославился выдвинутой им более десяти лет назад (и позже убедительно опровергнутой) альтернативной теорией, утверждавшей, что СП ИД вызывается не вирусом, а определенными лекарствами. Его новая гипотеза имеет столь же вызывающе радикальный характер. Она полностью отвергает какую-либо связь между раком и генетическими мутациями. Дюсберг обращает внимание на тот известный факт, что в клетках многих видов раковых опухолей обнаруживается аномальное число хромосом. Он утверждает, что эта аномалия может вызываться канцерогенными веществами и в свою очередь оказывать влияние на работу генов. (Такое влияние было бы эпигенетическим, поскольку оно вызвано не изменением внутри генов, не генетическими мутациями, а фактором, внешним по отношению к самим генам.) По мнению Дюсберга, добавление или удаление целой хромосомы должно очень резко изменить сложнейшую и тончайшую систему взаимодействия концентрации тысяч белков. В резулыате этого клетка может потерять контроль над координацией идущих внутри нес биохимических процессов, а это приведет к тому, что се деление и рост станут неуправляемыми и она переродится в раковую.
Как бы ни относиться к этим размашистым эпигенетическим гипотезам и претензиям, несомненным является, что нынешний взрыв интереса к эпигенетическим феноменам не случаен. Подтверждением этого является тот факт, что на недавнем организационном совещании нескольких крупнейших научных центров Европы было принято решение о создании Европейского эпигенетического консорциума. Первой задачей консорциума будет изучение тех различных способов, которыми обычно метилируются регулировочные участки самых важных генов. Как надеются организаторы, это может пролить свет на некоторые аномалии развитии организма и его склонность к тем или иным заболеваниям. Но эти эпигенетические различия имеют не только практическую, но и теоретическую важность. Обнаруженное группой Уайтлоу наследование таких различий, с рассказа о котором мы начали нашу статью, способно существенно расширить современные представления об изменчивости и наследственности, а тем самым о природе эволюционного процесса в целом.
Со времен Дарвина и Мендели биологи утвердились в представлении, что в эволюции нет места так называемому наследованию приобретенных признаков и что говорить об этом – значит возвращаться к Ламарку. Жан-Батист Ламарк (1744 – 1829), одним из первых выдвинувший мысль о естественном ( в отличие от сверхъестественного, божественного) характере эволюции, полагал в то же время, что потомки наследуют те изменения (признаки), которые родители приобрели в течение своей взрослой жизни. Он иллюстрировал это примером жирафы, которая всю жизнь вытягивает шею, чтобы достать все более высокие древесные листья. По Ламарку, приобретенное таким образом небольшое удлинение ее шеи должно передаваться потомкам, и именно это постепенно привело к появлению нынешних долгошеих жираф. (Отсюда, в частности, можно было заключить, что животные сами и целенаправленно совершенствуют себя, и такое наивное объяснение оказалось столь соблазнительным, что даже полтораста лет спустя Трофим Лысенко мог еше провозглашать с академической трибуны: «Клетка не дура! Клетка сама знает, как ей меняться!»).
Позже эти представления Ламарка были отброшены, поскольку наблюдения и исследования подтвердили правоту альтернативной, дарвиновской теории эволюции. Как известно, дарвинизм отрицает возможность целенаправленного изменения живыми существами самих себя. По Дарвину, небольшие изменения происходят в животном мире сами собой, совершенно случайно, непреднамеренно и ненаправленно, поэтому одни из них мог ут вести к «улучшению» животного (в смысле его лучшего приспособления к окружающей среде), другие – к его «ухудшению», а то и просто к гибели (и таких даже намного больше), а третьи оказываются «нейтральными»; решает же судьбу животных сама среда, то есть природа посредством «естественного отбора», как бы отбирая тех, кто по счастливой случайности оказался наиболее приспособленным к ней, и вознаграждая их тем, что их потомство, получившее в наследство от родителей эту «приспособленность», постепенно становится численно преобладающим в популяции.
Как подтвердили бесчисленные эксперименты, позже обобщенные в фундаментальных представлениях молекулярной биологии, передаются по наследству лишь те приспособительные признаки, которые запечатлелись в генах в виде генетических мутаций. И вот теперь эксперименты Уайтлоу и других исследователей эпигенетических различий показали, что такие различия тоже способны передаваться по наследству, хотя они и не закреплены в генах. Как легко видеть, наследование таких различий отчасти сходно с наследованием приобретенных признаков, по Ламарку. Ведь та специфическая «схема метилирования», которая характерна для каждой мыши в опыте Уайтлоу, «приобретена» ею в ходе ее индивидуального развития. Конечно, здесь нет и речи о каком- то целенаправленном «стремлении» организма сохранить и передать приобретенные им в ходе жизни признаки. Но оказывается, что некоторые такие признаки (в данном случае «схема метилирования») в определенных условиях действительно наследуются. Это можно истолковать в том смысле, что эволюция ради каких-то еще непонятных целей позаботилась, чтобы, кроме основного, генетического пути наследования, живые существа имели про запас на какие- то случаи также и путь дополнительный, эпигенетический.