«Умный ген. Какая еда нужна нашей ДНК» kitobidan iqtiboslar
Неужели эти кулинарные сорвиголовы сошли с ума, раз так далеко высунулись из тени, отбрасываемой пищевой пирамидой? Или, может быть, их повара составили заговор, чтобы заманить несчастных жертв к краю пропасти ароматом омаров под сливочным соусом? Неважно, как это случилось – благодаря невероятной наглости, просчитанному намерению или просто ветрам счастливой судьбы, раздувающим паруса их жизни, – можно сказать одно: соблюдая диету, состоящую из реальной, традиционной еды, богатым людям удалось спрятать свои геномы за стенами пищевой крепости и защитить физиологические династии от простонародья, все растущей массы больных и увечных.
Так в чем же эта терминология, эта манера говорить о еде, нас обманывает? Она отвлекает нас от самого важного аспекта любой пищи – ее источника. И это, кстати, очень нравится массовым производителям дешевой в производстве переработанной еды. Мы теперь можем говорить, скажем, «Сладкий картофель такой питательный!», даже не подумав, что определенная часть сладкого картофеля – та, что выросла в стерильной, токсичной почве – лишена какой-либо питательности. Мы можем бросить очередную упаковку выведенной на ферме семги в магазинную тележку, веря, что по питательности она ничем не отличается от дикой. А еще мы покупаем говядину от коров, выращенных на вымоченной в химикатах кукурузе и в плачевной тесноте, и уверяем себя, что если мясо нежное, то оно точно так же полезно для нас, как плоть счастливых животных, питающихся травой на свободном выпасе. После того, как нас заставили поверить в этот абсурд или, хуже того, покупать еду чисто рефлекторно, не задумываясь, мы можем купить практически что угодно. Чего уж там: немного рекламы, яркая
Почему ДНК забывает? Недавние открытия показывают, что, подобно многим людям, ДНК с годами становится забывчивой. Один из самых хорошо изученных факторов риска для расстройства развития мозга у детей – это возраст отца. Все яйцеклетки, содержащиеся в яичниках женщины, создаются еще до ее рождения, а вот у мужчин постоянно вырабатываются все новые «партии» сперматозоидов, начиная с подросткового возраста. В период полового созревания сперматогонии (предшественники полнофункциональных сперматозоидов) начинают делиться примерно по двадцать три раза в год. Каждое деление – важнейший процесс: нужно в точности повторить не только все три миллиарда букв кода ДНК, но и все эпигенетические закладки, которые помогут этой ДНК «вспомнить», какие гены включать или выключать, реагируя на сигналы от питательных веществ и гормонов – иными словами, набор скоординированных функций, который необходим для оптимального роста и здоровья в течение всей жизни будущего ребенка. Многочисленные ферменты играют роль «редакторов» и «корректоров» и гарантируют почти идеальную точность копирования ДНК, но вот с эпигенетическими закладками все не так радужно29. Это говорит нам о том, что факторы окружающей среды на момент размножения намного больше влияют на точность передачи эпигенетических маркеров, а не на мутации ДНК – по крайней мере, так утверждают новейшие исследования30. Иными словами, если у мужчины нет нормального «сырья» для производства эпигенетических закладок, то эти закладки во время производства свежей партии спермы не передадутся. К сожалению, неисправленные ошибки с возрастом накапливаются. Неврологические расстройства вроде аутизма, биполярного синдрома и шизофрении, как обнаружилось, чаще встречаются у детей немолодых мужчин, у которых больше ненормальных эпигенетических закладок31. Но на геномную память влияет не только возраст мужчины, но и то, насколько хорошо он за собой ухаживает. Я считаю, что даже немолодые мужчины могут значительно повысить вероятность рождения здоровых детей, если они будут поддерживать свои фабрики спермы в яичках хорошим питанием – это отличная стратегия обеспечения качества на сперматозоидном конвейере. В 2014 году генетики, работавшие вместе с нью-йоркским Медицинским колледжем имени Альберта Эйнштейна, нашли доказательства того, что низкий уровень определенных питательных веществ действительно способствует накоплению этих ошибок копирования. Фолиевая кислота, витамин В12 и ряд незаменимых аминокислот используются для разновидности эпигенетического букмаркинга, называемого метилированием. Недостаток любого из этих важных питательных веществ приводит к недостаточному метилированию, и могут исчезнуть важные «закладки». Исследование показало, что голые, неметилированные участки появляются практически всегда в отдаленных районах гена, где ДНК сильно скручена, так что метилирующим веществам труднее туда проникнуть32. Если это действительно так, то получается, что если мужчина оптимизирует свой рацион питания, то, по сути, предотвратит подобные ошибки копирования и связанные с ними болезни.
«мужской» аспект медицинской науки. Гигиею, когда-то бывшую продвинутым, научным сводом информации о правильном питании, свели к простейшим идеям чистоты – мытью рук, чистке зубов и прочему подобному. Пора вернуть Гигиею на ее законное место. Вот как я начала наводить мост над пропастью, которая много лет назад не дала мне и дальше изучать фундаментальные причины болезней. Чтобы определить наилучшую диету, я стала изучать все необходимые базовые научные данные (о свободных радикалах, окислении жирных кислот, эйкозаноидных сигналах, генной регуляции и знаменитых Фремингемских исследованиях); к счастью, мне хватило подготовки, чтобы разобраться в них. Мне понадобилось шесть месяцев, чтобы докопаться до ответа на всего один диетологический вопрос, но в конце концов я пришла к выводу, что диетология, которой меня учили в медицинском
Как хромосомы учатся Чтобы понять принципы работы нашего генетического мозга и ответить на вопрос, почему он иногда работает совсем не так хорошо, как хотелось бы, давайте поближе присмотримся к хромосомам. Каждая из ваших сорока шести хромосом – это на самом деле очень длинная молекула ДНК, содержащая до трехсот миллионов пар генетических букв, называемых нуклеиновыми кислотами. В генетическом алфавите – всего «четыре» буквы: A, G, Т и С. Все наши генетические данные закодированы сочетаниями этих четырех букв. Замените одну букву, и вы измените целое сочетание – а вместе с этим и его смысл. Измените смысл – и, вполне возможно, вы измените весь процесс роста организма. Биологи долго считали, что замена буквы – это единственный способ вызвать изменения в физиологии. Эпигенетика же показала нам, что куда чаще у разных людей физиология развивается по-разному не потому, что у них навсегда меняются буквы в ДНК, а потому, что к двойной спирали ДНК или другому ядерному материалу прикрепляются временные маркеры – эпигенетические метки – и изменяют экспрессию генов. Некоторые из этих маркеров присутствуют уже при рождении, но в течение жизни одни маркеры отсоединяются от ДНК, а другие – присоединяются. Ученым нужно было узнать, что значат эти метки. Дело просто в старении ДНК, или же происходит что-то другое – намного более интересное? Если бы у всех в течение всей жизни метки были одинаковые, это было бы просто признаком старения. Но вот если метки разные, это значит, что разный жизненный опыт приводит к разному функционированию генов. Кроме того, это значит, что в каком-то смысле наши гены умеют учиться. В 2005 году испанские ученые смогли разгадать эту загадку. Они подготовили хромосомы двух пар идентичных близнецов: одним близнецам было по три года, другим – по пятьдесят. С помощью флуоресцентных зеленых и красных молекул, которые прикрепляются соответственно к эпигенетически модифицированным и ^модифицированным сегментам ДНК, они исследовали два набора генов. Гены детей оказались очень похожими; это показало, что, как и ожидалось, близнецы начинают жизнь с одинаковыми генетическими метками. Напротив, хромосомы пятидесятилетних горели красно-зеленым, словно две совсем по-разному украшенных новогодних елки. За время жизни генетические метки изменились так, что идентичные близнецы с точки зрения генетического функционирования стали совсем не идентичными24. Это значит, что генетические метки связаны не только со старением. Это прямой результат того, как мы живем. Другие исследования с тех пор показали, что эпигенетическое маркирование – это реакция на химические вещества в организме, которые формируются в результате того, что мы едим, пьем, вдыхаем, думаем и делаем25. Похоже, что наши гены всегда слушают, всегда готовы реагировать и меняться. Сфотографировав разные красно-зеленые узоры на хромосомах двух пятидесятилетних женщин, ученые показали нам два разных «характера», которые развились у их генов. Различия в генетических метках могут объяснить, почему у близнецов с одинаковой ДНК могут возникать совершенно разные проблемы со здоровьем. Если, скажем, одна из сестер-близнецов курит, пьет и питается одним фастфудом, а другая хорошо ухаживает за своим телом, то два набора ДНК получают совершенно разные химические «уроки»: один получает сбалансированное образование, а другой, образно говоря, вместо школы бегает по грязным улицам химического хаоса. В каком-то смысле можно сказать, что наш образ жизни учит гены, как им себя вести. Выбирая между здоровой и нездоровой едой или привычками, мы программируем гены на хорошее или плохое поведение. Ученые нашли уже немало методик, с помощью которых два набора одинаковых ДНК можно заставить функционировать по-разному. На данный момент список этих процессов следующий: букмаркинг, импринтинг, сайленсинг генов, деактивация Х-хромосомы, позиционный эффект, перепрограммирование,
Но самый ужасающий факт о растительном масле состоит
Гигантский «мозг» ДНК В каждой клетке вашего тела есть ядро, которое плавает в цитоплазме, словно желток в яйце. Ядро содержит ваши хромосомы, сорок шесть свернутых в спирали молекул, а каждая хромосома содержит до 300 миллионов пар генетических букв, называемых нуклеиновыми кислотами. Эти бесцветные желеобразные вещества (видимые невооруженным глазом только тогда, когда в лаборатории искусственным образом делают миллиарды копий) содержат генетический материал, который делает вас такими, какие вы есть. Если распрямить ДНК в одной из ваших клеток, то 2,8 миллиарда спаренных оснований вытянутся в длину почти на три метра. Если распрямить ДНК из всех ваших клеток, то сплетенный из них «канат» не менее 5000 раз дотянется до Луны и обратно19. Это очень много химической информации. Но ваши гены занимают лишь 2 процента из нее. Остальная последовательность – ну, остальные 98 процентов – это то, что ученые когда-то называли мусором. Они, конечно, не считали, что эта оставшаяся ДНК вообще ни на что не пригодна – просто не знали, для чего она. Но в последние два десятилетия ученые обнаружили, что этот материал обладает потрясающими способностями. Эти открытия были совершены в отрасли генетики, которая называется эпигенетикой. Эпигенетики изучают, как гены включаются или выключаются. Именно так организм модулирует гены, реагируя на окружающую среду; именно поэтому два близнеца с одинаковой ДНК могут развить в себе совсем разные черты. Ученые-эпигенетики, исследуя эту огромную генетическую территорию, нашли целый спрятанный мир, прекрасный в своей сложности. В отличие от генов, которые функционируют как относительно статичное хранилище закодированной информации, так называемая мусорная ДНК (или, если точнее, – некодирующая ДНК), похоже, предназначена для изменений, причем как в краткосрочной – в течение человеческой жизни, – так и в долгосрочной перспективе. Судя по всему, мусорная ДНК помогает биологическим механизмам принимать ключевые решения – например, превращать одну стволовую клетку (недифференцированную клетку, которая может развиться в клетку любого типа) в часть глаза, а другую стволовую клетку с такой же ДНК – например, в часть печени. Эти решения, похоже, принимаются под воздействием окружающей среды. Мы знаем, что это так: если взять стволовую клетку и поместить ее в печень животного, она становится клеткой печени. А если взять такую же стволовую клетку и поместить ее в мозг, она становится нервной клеткой20. Мусорная ДНК пользуется химической информацией, располагающейся вокруг нее, чтобы определить, какие гены включать, когда и в каком количестве. Один из самых занимательных – и неожиданных – уроков, которые мы получили из проекта «Геном человека» – это открытие, что наши гены очень похожи на гены мышей, которые похожи на гены других млекопитающих, а те, в свою очередь, на удивление похожи на гены рыб. Оказалось, что белки, вырабатываемые людьми, не уникальны в царстве животных. Людьми нас делают регуляторные сегменты генетического материала – те самые регуляторные сегменты, которые направляют развитие стволовых клеток во время роста в утробе и в течение всей остальной жизни. Может быть, те же механизмы, что способствуют созреванию клеток, функционируют и в течение поколений, помогая видам эволюционировать? По словам Артураса Петрониса, главы Эпигенетической лаборатории имени семьи Крембил в Центре борьбы с вредными привычками и душевными болезнями в Торонто, «нам нужен радикальный пересмотр ключевых принципов традиционной генетической исследовательской программы»21. Другой эпигенетик дает нам и такую точку зрения на ошибочные взгляды на эволюцию: эволюционные изменения, вызываемые мутациями и отбором – это лишь вершина айсберга. «Подводная часть айсберга – это эпигенетика»22.
Беспорядочное с виду нагромождение совершенно разных блюд, из которых состоит любая аутентичная народная кухня, можно разделить на четыре аккуратные категории, которые я называю Четырьмя столпами мировой кухни. Нам нужно есть продукты из этих категорий так часто, как получится, желательно – ежедневно. Вот эти категории: 1. Мясо, приготовленное на кости. 2. Внутренние органы и требуха (то, что Бурден называет «гадкими кусочками»). 3. Свежие (сырые) растительные и животные продукты. 4. Ферментированные и пророщенные продукты – это даже лучше, чем свежие! Важность этих категорий доказывается хотя бы просто тем, что они буквально вездесущи. Почти во всех странах, кроме Америки и, вероятно, России, люди едят эти продукты каждый день. Эти категории доказали свою успешность, потому что гарантируют своим потребителям здоровье и выживание. Словно сливки, поднимающиеся в стакане, эти традиции просачиваются к нам из прошлого – их плавучесть обеспечивается настоящей ценностью. Они выдержали испытание временем просто потому, что вкусны и питательны, и, обратившись к ним, мы сможем снова соединиться с нашими корнями и друг с другом и реализовать весь наш жизненный потенциал.
активность наших клеток, словно большой молекулярный мозг. Во всех клетках победителей генетической лотереи содержится ДНК, которая регулирует рост и активность клеток лучше, чем у среднего человека. Не потому, что им просто так повезло, а потому, что их регуляторная ДНК – хромосомный «мозг», расположенный в огромной некодирующей части хромосом, – работает лучше. Как и вашему мозгу, ДНК нужно помнить, чему она научилась, чтобы правильно работать. ЯДРО: ТАМ, ГДЕ ПИЩА ПРОГРАММИРУЕТ ГЕНЫ Вся ваша ДНК содержится в специальном «отсеке» ваших клеток – в ядре. В ядре ДНК разделена на части, которые называются хромосомы. Каждая из хромосом, если ее развернуть, будет в длину несколько футов, но все сорок шесть хромосом упакованы в пространство размером всего лишь несколько микронов, обернутые вокруг особых структур, называемых гистонами. Эти свернутые нити с генетической информацией могут ослабляться, делая какой-либо участок ДНК доступным для соединения с ферментами и таким образом «включая», или запуская экспрессию конкретного гена или набора генов. Питательные вещества из еды, в частности, витамины и минералы, а также гормоны и белки, вырабатываемые организмом, играют разнообразные роли в регулировании этого наматывания и ослабления, называемого «дыханием». Чем больше мы узнаём, тем лучше понимаем, что наши гены живут своей жизнью. Эпигенетика только-только затронула поверхность этой динамической системе контроля над регуляцией генов. Мы уже знаем, что хромосомные данные обрабатываются по аналоговому, а не цифровому принципу, что позволяет нашей ДНК хранить и обрабатывать намного больше информации, чем раньше представлялось. Один из примеров того, что происходит, когда ДНК «забывает», как надо работать, – рак. Рак развивается в клетках, которые неправильно поняли свою роль как части совместного предприятия и разучились хорошо себя вести в организме. ДНК, управляющая раковой клеткой, по сути, перестает понимать, что происходит, и считает, что ее назначение – заставлять клетку постоянно делиться, не задумываясь о клетках-соседях, пока эта растущая масса клонов не начинает убивать соседние клетки. Вот как эпигенетика может работать против нас. Одно из положительных качеств эпигенетики – способность придумывать новаторские, творческие решения для неидеальных генов и достигать умных компромиссов. Возьмем для примера развитие глаза. Внутри сетчатки на задней поверхности глаза располагается диск зрительного нерва, который служит центральной точкой фокуса для входящего в него света, обеспечивая так называемое центральное зрение. Такая простая вещь, как нехватка витамина А в раннем детстве, может заставить гены придумать, как сформировать этот диск в условиях нехватки питательных веществ. Результат? Вместо идеально круглого диска получается овальный, который приводит к близорукости и астигматизму23. Это, конечно, не идеальный результат, но без этой способности к компромиссу ДНК бы пришлось принимать намного более радикальные решения – например, уничтожить получающие недостаточное питание клетки зрительного нерва целиком, оставив вас слепыми. Творческие силы этого решающего проблемы «интеллекта» не могут работать без справочной информации. Каждое решение принимается на основе данных обо всех трудностях, которые довелось преодолеть вашей ДНК и ДНК ваших предков. Иными словами, ваша ДНК учится.
Иными словами, когда группы современных людей переходят от охоты и собирательства к земледельческому образу жизни, их тела уменьшаются. Почему? Биоантропологи, учитывающие в своих исследованиях питание, предполагают, что «наши предки, охотники-собиратели, возможно, наслаждались таким разнообразием яств, что с точки зрения питания жили намного лучше, чем все их потомки, которые перешли на оседлый образ жизни и изобрели сельское хозяйство» 209 .
