Реальность и ее модель

               

.
  В некоторых весьма «продвинутых» статьях читаю: все строение, функционирование организма, мышление, чувства человека на 70% определяются его генами и где-то на 30% влиянием внешней среды. Я уж не спрашиваю о том, как это удалось вычислить.  Сама постановка вопроса о соотношении роли генома и среды  на человека меня весьма забавляет. Забавляет потому, что вопрос  совершенно абсурдный. Он очень уж похож на  знаменитый вопрос о первичности яйца или курицы.
 
 Носитель наследственной информации – ДНК.  Якобы в ней записаны все инструкции  о строении и функциях организма. Может и записаны, да будут ли прочитаны? И тем более, будут ли реализованы? Да и все ли?   Все больше возникает подозрений, что ДНК далеко не единственный источник  инструкций для работы организма. Один из главных вопросов однажды оформился в таком виде: - Кто листает страницы в атласе инструкций называемом ДНК? С какой такой стати ген вдруг начинает или прекращает функционировать на время или навсегда?
Ответ на этот вопрос у современных генетиков есть. Оказывается, кроме структурных генов, несущих инструкцию построения белков, существует еще ряд разнообразных генов-регуляторов. Одни из них «расшивают» участок ДНК, на котором расположен структурный ген. Ведь в нерабочем состоянии ген этот «сшит» с другим участком ДНК и не активен. Его надо освободить, как разъединяется участок застежки- молнии. Причем  в любом месте, где расположен структурный ген. А по окончании работы надо вновь «застегнуть» этот участок застежки-молнии. Этим занимаются отдельные виды генов- регуляторов. Есть еще и другие гены- регуляторы, осуществляющие управление структурными генами. Механика получается весьма сложная. В данном рассуждении нет необходимости подробно обо всем этом говорить.

Но ведь опять возникает тот же вопрос: - А гены-регуляторы, откуда знают, что им делать и как управлять? Таким образом вопрос: кто листает страницы, пока не получил удовлетворительного ответа.

Сравнительно недавно было открыть целое семейство Hox-генов, отвечающих за правильное формирование организма многоклеточных. Именно их открытие позволило ответить на вопрос, как из кучи одинаковых клеток в эмбрионе образуются ткани и органы, и строится целостный организм. Казалось, что именно здесь собака зарыта. Именно здесь решение одной из главных загадок многоклеточных. Нужно только включить нужный Hox-ген в нужное время. Но, когда прошел восторг от эпохального открытия, опять всплыл тот же ехидный вопрос: А кто листает страницы? Кто в нужное время включает или выключает нужный Hox-ген?

Оказалось, что между Hox-генами расположены еще короткие участки ДНК, с которых считываются короткие участки РНК. Эти мелкие РНК  усиливают или уменьшают активность самих Hox-генов. Легче стало? Получается какая-то сказка «про белого бычка»!
  А вопрос прежний: кто руководит работой этих мелких РНК регулирующих активность Hox-генов.? Не может же эта цепочка быть бесконечной?

Напрашивается поневоле предположение, что руководит влияние внешней среды. Или круг замыкается путем обратной связи. А вероятнее всего присутствуют оба варианта.

Впрочем, насколько можно предположить, в вопросах строительства организма из эмбриона  больше вопросов, чем ответов. Что же! Только так должно и быть! Значит, науке есть куда развиваться.


Влияние внешней среды: условий питания, температуры, света, химического состава и структуры почвы, влажности и т. п. — на индивидуальное развитие организма огромно.
Внешняя среда определяет процессы отбора, изменчивости и наследственности, т. е. факторы эволюции. Среда вызывает мутации в геноме. В соответствии с изменениями внешней среды развивался весь органический мир.

Влияние внешних воздействий на действие генов меняет фенотип организмов.
Например, если кролики, имеющие рецессивные гены в обеих аллелях, что должно приводить к образованию желтого жира, не получают с пищей ксантофилла (разрушающего белый жир), то жир у этих кроликов будет белый. Для реализации рецессивных генов нет условий внешней среды (ксантофилла). Хотя оба гена желтого жира имеются.

Другой пример: У одноклеточной хлореллы нарушения генома вызывают отсутствие хлорофилла, обеспечивающего на свету фотосинтез. Потому такие формы нежизнеспособны. Но если в питательную среду добавить глюкозу, то они могут жить и размножаться.

  Еще пимер: Если  в организме нет лактозы, то ген регулятор блокирует ген оператор, в итоге ряда таких взаимодействий  блокируется структурный ген, отвечающий за синтез белков-ферментов, сбраживающих лактозу. Но когда в клетку поступает лактоза,  ген – оператор освобождается, в конечном итоге синтезируются ферменты, сбраживающие лактозу. На деле механизм гораздо сложнее, но нам этого достаточно для понимания, что воздействие внешних факторов может запускать или останавливать действие генетического механизма.

В самом деле, как могут работать гены, позволяющие усваивать поступающую пищу, если она не поступает? Как организм будет строить свои собственные белки, если нет сырья? Иначе говоря, само функционирование генов зависит от внешней среды. Именно поэтому рассуждения о роли генов и среды совершенно бессмысленны.


Еще И.В.Мичурин четко продемонстрировал, что, изменяя условия внешней среды можно изменить доминирование одних генов над другими, создать новый фенотип растения при том же генотипе.

  Вот его слова:
«В общем, влияние всей совокупности внешних факторов на строение организма гибридов настолько велико, что в большинстве случаев значительно подчиняет себе действия наследственной передачи качеств и свойств растений-производителей. В особенности такое влияние резко отражается на состоянии материнского растения при закладке у него в строении семени зачатков будущего организма гибрида и на полученном гибриде в самой ранней стадии его развития, благоприятствуя одним и являясь непреодолимым препятствием для проявления других наследственных признаков».

Совершенно очевидно, что организм живого существа находится в неразрывной связи с его окружающей средой, с множеством всевозможных условий и влияний среды на организм, в том числе и на его генетические особенности.

Еще несколько десятков лет раскодирование человеческого генома представлялось грандиозным прорывом. Казалось, что еще немного, еще чуть-чуть и все проблемы болезней, продолжительности жизни  и улучшения самой породы человека будут решены. Но эйфория прошла, от всеобъемлющей роли генетики пришлось отказаться. Как всегда, жизнь оказалась гораздо сложнее умозрительных гипотез. Среда оказывает огромное влияние на работу генома. И даже полное знание устройства ДНК и ее функционирования, не позволяет уверенно предсказывать особенности организма, тем более его  будущие болезни, характер и судьбу.

 
  Цитата из статьи по роли генетики и среды:  «Взаимодействие генов при различных условиях окружающей среды порождает неисчислимые формы генного самовыражения. Эволюционные процессы, протекающие между генами, а не в них самих, непосредственным образом влияют на клетку и на ее способность к адаптации Ученые обнаружили в человеческой ДНК десятки участков, ответственных за корреляцию роста. Но вот беда: все вместе они объясняют менее 5% зафиксированных показателей. Более того, участки, обнаруженные разными группами, лишь чуть-чуть накладываются друг на друга, что еще больше снижает роль конкретных генов. Учитывая тот факт, что рост имеет ярко выраженный наследственный характер, результаты исследования вызывают беспокойство и приводят специалистов в несказанное смущение».
К слову сказать, само утверждение, что рост человека имеет ярко выраженный наследственный характер, вызывает некоторые сомнения. Мой сын на голову выше меня. И далеко не он один. Зря, что ли было так много разговоров об акселерации подростков?

Попалась на глаза статья в Интернете: «Питание женщины до беременности влияет на гены и здоровье ребенка» Цитирую: « Ученые из Лондонской школы гигиены и тропической медицины, провели исследование, которое показало, что питание женщины до беременности не только влияет на гены ее будущего ребенка, но и оказывает пожизненное воздействие на здоровье еще не родившихся детей.
Результаты показали четкую связь между питанием женщин и генами их детей, при этом важнее было то, что женщины ели до беременности, чем во время вынашивания ребенка. По словам ученых, химические изменения в генах возникают под воздействием определенных питательных веществ. Некоторые изменения могут исчезать со временем, другие остаются на всю жизнь.
Напомним, что к питательным веществам, необходимым для благоприятных химических процессов в генах будущих детей, относятся витамины В2, В6 и В12, а также холин, метионин и фолиевая кислота. Отличными источниками данных соединений являются молоко, зеленые листовые овощи и белок.
Таким образом, здоровье ребенка программируется в начале жизни, в том числе в утробе матери и даже до зачатия. Добавим, что почти десять лет назад ученые также доказали, что питательные вещества в рационе мыши до беременности могут изменить цвет шерсти будущего потомства».

Во многих современных статьях о роли  генетических факторов и среды пока еще  роль генома оцениывется в 65-70%, а среды - в 30-35 %.
  На чем основаны эти оценки?
Любимый объект изучения роли генетических влияний на судьбу человека – однояйцовые близнецы. При изучении таких «клонов» результаты разные авторы выдают весьма разные.

Одни авторы утверждают, что  даже у однояйцовых близнецов, выросших в разных условиях большинство признаков удивительно близки. И болезни, и характеры, и склонности и судьбы повторяют друг друга с большой степенью вероятности. В то же время разнояйцовые близнецы, выросшие в одинаковых условиях различаются очень сильно.
 Другие авторы высказывают почти противоположное мнение.

Близость интеллектуального развития (IQ) очень высока у однояйцовых, выросших в одних условиях. Но у воспитанных в разных условиях не выше, чем у разнояйцовых.
Некоторые показатели, например, группа крови у клонов всегда одинаковы. Но многие другие признаки отличаются между собой. Даже отпечатки пальцев, хоть и не много, отличаются!

Кроме того, отмечено, что с возрастом количество различий между клонами нарастает. И это понятно, если учесть нарастающие различия влияния внешней среды на организм, хотя геномы остаются практически одинаковыми. Следует так же не забывать о роли случайности в жизни организма и его «волевого» изменения условий жизни для себя.

Если под геном понимать инструкции, записанные в ДНК, то такое понимание малопродуктивно. Инструкции эти могут лежать в ДНК «мертвым грузом», что и происходит, например, при узкой специализации клеток, где активна лишь часть генома, а другая его часть наглухо блокирована.
Если же под ролью генетики в организме понимать роль работающей ДНК, то становится очевидным, что активность в использовании этих инструкций зависит от влияния множества причин и условий. Среди этих условий важнейшим является влияние внешней среды, куда входит физические, химические, биологические факторы внешней среды. Очень многое в судьбе организма зависит от случайностей.

 Некоторые возражают, что имеется в виду «обычное» существование организма. Дескать, очевидно, что если человека переедет поезд, то генетика здесь бессильна. Это, конечно, верно, как верно и то, что случайности сопровождают жизнь организма постоянно и изменяют ее по своей прихоти не так уж редко, хотя, может быть, и не так фатально, как поезд или дорожный каток. Нельзя сбрасывать со счетов и волевое изменение своего поведения, своих поступков. Последнее свойственно, прежде всего, человеку, но не только человеку, а и всему животному миру. Причем, чем выше стоит животное на ступенях эволюции, тем сильнее влияние свободы выбора на судьбу организма.

Мало того, выясняется, что все большую роль ученые отводят так называемым эпигенетическим процессам. В частности, метилирование ДНК не влияет на последовательность нуклеотидов в ДНК, но блокирует транскрипцию  в ДНК. Если к отрезку ДНК добавлено много метильных групп, то подавляется активность соседних генов.

. Так как метилирование ДНК является обратимой модификацией и не находится в прямой зависимости от последовательности ДНК, его принято считать эпигенетическим механизмом регуляции экспрессии гена. Метилирование ДНК может изменяться под воздействием внешней среды.
Причины многих, если не всех эпигенетических различий – в мире, где мы живем. Любые факторы окружающей среды – пестициды, загрязнения, гастрономические предпочтения, курение, употребление алкоголя и т.п. – могут влиять на характер метилирования. Возможно поэтому, как выяснила группа учёных в 2012 году, различия в эпигеномах однояйцовых близнецов с возрастом постепенно увеличиваются. Поэтому нарастают отличия между однояйцовыми близнецами с их возрастом.
. У мышей, которым давали некоторые пищевые добавки, разнообразие эпигенетических характеристик увеличивалось.
Метилирование ДНК человека не менее уникально, чем сама его личность.
Стало быть, дело совсем не только в том, какие инструкции записаны в ДНК организма, а еще и в том, могут ли эти инструкции быть прочитаны. Дело еще в том, могут ли эти инструкции быть применены в построении белков и, соответственно, в обеспечении функционирования организма.
Эндрю Фейнберг  (США) считает, что «некоторые индивидуальные эпигенетические отличия не результат случайных событий: сами эти случайные сбои запрограммированы, будучи необходимым явлением в эволюции вида. Учёный обнаружил в геноме человека сотни участков, характеристики метилирования которых не зависят ни от наследственности, ни от условий окружающей среды, но при этом очень сильно различаются у разных индивидов. И многие такие участки – это важнейшие гены, отвечающие за развитие плода».
Почти сто лет считалось, что на формирование индивида влияют наследственность и окружающая его среда. Насчет того, что важнее, биологи яростно спорили, но все сходились на том, что факторов всего два и что влияют они оба. Но вот появились свидетельства того, что есть и не менее важный фактор.
Фактор этот - случайность. Ведь очевидно, и не нуждается в доказательствах, что если одному из однояйцовых близнецов на голову упадет тяжелая сосулька с крыши, то все ее дальнейшее здоровье и образ жизни кардинально изменится, при том же геноме и внешних условиях. Как результат случайных травм совершенно изменится вся последующая жизнь человека. Мало того, человек обычно сам создает окружающую среду. Достаточно представить, что демобилизованный со срочной службы в армии солдат возвращается в родную деревню, или остается на сверхсрочную службу, или вербуется на буровую крайнего Севера. Изменятся условия жизни, питание, физические нагрузки и все остальное. Все это оказывает решающее влияние на его дальнейшую жизнь, здоровье, продолжительность жизни и пр.пр.пр. Хотя некоторые ученые, очарованные ролью генетики, пытаются доказывать, что выбор человеком своего будущего определяется его геномом, эта точка зрения очень узкая. На  деле права старинная пословица: «посеешь поступок - пожнешь привычку, посеешь привычку - пожнешь характер, посеешь характер – пожнешь судьбу. И сколько бы мне не доказывали, что пьянство, алкоголизм и многие другие вредные привычки  фатальны, потому как записаны в генах, от них всегда можно отказаться и тем самым избежать их разрушающего действия на организм. Ведь курильщик и алкоголик, помещенный на необитаемый остров, где нет алкоголя и табака, не умрет же от воздержания!
В общем особенности нашего организма, интеллекта, поведения есть результат сложных взаимодействий наследственности, среды, эпигенетических отличий  и самых разных случайностей. Вот поэтому вопрос о соотношении роли наследственности и внешней среды представляется вопросом чисто схоластическим и не имеющим смысла. Реальность более сложна и многогранна, чем любая модель этой реальности.


.
.