She Has Her Mother's Laugh: The Powers, Perversions, and Potential of Heredity

Британец провел в обществе яндруванда месяц, прежде чем его нашла спасательная экспедиция из Мельбурна. Она доставила Кинга домой, где он подробно изложил свои злоключения городским репортерам. Новости об экспедиции быстро облетели весь свет, и многие годы австралийцы все повторяли и повторяли эту историю, пока она не превратилась в патриотическую легенду о героизме. В честь Бёрка и Уиллса воздвигли статуи, память о них была увековечена на монетах и марках. Хотя все их достижения свелись к гибели в тех местах, где другие люди процветали на протяжении тысяч лет. Но племенам яндруванда не воздали за это никаких почестей.

Причитая, что генная инженерия может натворить дел с генофондом человечества, многие часто забывают, что генофонд этот больше похож на бескрайний генетический океан. Если я напрягу свое научно-фантастическое воображение, то смогу представить всемирную диктатуру, которая заставляет каждого родителя использовать CRISPR и внедрять одни и те же аллели в каждого ребенка. Но такой сценарий не становится более вероятным только потому, что я могу его себе вообразить.

Опасения, касающиеся генофонда, несостоятельны еще и по другой причине. Они возникают из-за того, что мы представляем себе нашу генетическую информацию выбитой на каменных скрижалях и неизменно передающейся из поколения в поколение. На самом же деле генофонд человечества постоянно меняется и будет продолжать меняться независимо от того, что мы с ним делаем. У каждого из 130 млн рождающихся ежегодно младенцев есть десятки новых мутаций. Носители одних, достаточно опасных, просто не смогут завести собственных детей, носители других – не захотят. Остальные передадут свои мутации следующим поколениям. Некоторые из них смогут увеличить средний размер семьи, и в генофонде они станут более распространенными. В одной части света некоторые аллели добьются большего успеха, чем в другой. Ряд мутаций будет полезен на высокогорье, ряд других – в низинах. Кое-какие будут распространяться в местах, где есть малярия, но их не будет там, где нет паразитов.

Помимо всего этого бурления изменений у нашего вида происходит еще один процесс. Как справедливо опасался Мёллер, человеческий генофонд действительно накапливает груз вредных мутаций.

Наш собственный микробиом – еще одно отклонение от стандартной наследственности. У нас не формируется специальный карман для хранения в нем какого-то определенного вида бактерий. Если вы дадите антибиотик моллюску и убьете его потребляющих сероводород бактерий, то он умрет. Но какого-то одного вида бактерий, от которого бы зависела наша – человеческая – жизнь, не существует. На самом деле нет и никакого определенного вида бактерий, который присутствовал бы у всех людей. У каждого из нас свой персональный зоопарк.

Я проникся глубоким уважением к этому разнообразию несколько лет назад, посетив одну научную конференцию. Бродя среди беседующих людей, я наткнулся на биолога Роба Данна, который помахал перед моим носом ватной палочкой. Он спросил меня, не дам ли я ему образец содержимого моего пупка для проводимого им исследования. Я отношусь к тем людям, которые на подобную просьбу сразу отвечают «да», поэтому через несколько минут был уже в ближайшем мужском туалете, где сунул ватную палочку себе в пупок, а затем поместил ее в пластиковый пузырек со спиртом.

Данн и его коллеги собрали сотни таких пузырьков и выделили из каждого фрагменты ДНК. Большинство этих фрагментов были явно человеческими. Но некоторые принадлежали бактериям. Ученые искали совпадающие последовательности в базах данных в интернете, чтобы выяснить, к каким видам они относятся. В моем пупке они обнаружили 53 вида бактерий. Когда Данн прислал мне файл с моим личным каталогом пупковых бактерий, он сделал приписку: «Да ты, мой друг, страна чудес»[911].

Надо отметить, что нет ничего необычного в наличии 53 видов бактерий в пупке, у некоторых Данн с коллегами нашел в два раза больше. Чтобы получить общее представление о разнообразии микроорганизмов, ученые проанализировали содержимое пупков 60 человек. Всего было выявлено 2368 видов бактерий. Не нашлось ни одного общего для всех людей вида. Восемь встречались как минимум у 70 % человек. Но 92 % видов можно было найти не более чем у 10 % обследованных. Большинство вообще присутствовали лишь у кого-нибудь одного. Посмотрев на свой список, я увидел в нем 17 видов, которые обнаружились исключительно у меня. Один из них, Marimonas, был ранее найден только в Марианской впадине, самой глубокой точке океана. Другой, Georgenia, живет в почве. В японской.
Сделав это открытие, я отправил Данну электронное письмо с сообщением, что никогда не бывал в Японии.
«Ну, значит, она побывала в тебе», – ответил Данн.

Неожиданность моего списка объясняется нашим глубочайшим незнанием микробного мира. Микробы невообразимо разнообразны, в одной ложке почвы их тысячи видов. Хотя микробиологи дают бактериям названия уже более века, до сих пор мы описали лишь малую часть этого одноклеточного разнообразия Земли. Глубоководные микробы были названы Marimonas, но у них, вероятно, есть множество родственных видов, приспособленных к другим условиям обитания, в том числе к жизни на человеческой коже.

Однако, несмотря на сложность человеческого микробиома, вы можете и здесь услышать отзвук наследственности. Микробиом появляется, когда мама засевает микробами своих детей.

Генеалогия начиналась как древняя практика легитимации через происхождение, но мы до сих пор пользуемся ею, объясняя наши истоки. Когда свидетельства о рождении и иммиграционные записи не помогают, в ход идет ДНК, чтобы прослеживать ветви нашей родословной все дальше и дальше. Мы радуемся, находя связь с какими-то известными историческими личностями, как будто наличие у нас их аллелей делает нас особенными, и игнорируем при этом тот факт, что по прошествии нескольких поколений у нас с ними осталось очень мало или вообще не осталось общей ДНК. Мы делаем ДНК-тесты, чтобы выяснить, являемся ли чистокровными ирландцами, чероки или египтянами, используя термины XVI в., созданные для описания скаковых лошадей или разделения людей на произвольные категории – несмотря на то что сведения, полученные от тех же самых ДНК, подобно термитам, проедают дырки в этих искусственных барьерах. Конечно, у любого фрагмента нашего генетического материала есть своя история, но каждый из них стремится в прошлое в своем направлении, перепрыгивая с континента на континент. Человеческий геном – это разрезанные и перемешанные образцы ДНК людей и ближайших к нам вымерших предковых видов.

Мы думаем, что наследственность ограничена тем, что обычно происходит в человеческих семьях. Два родителя объединяют по половине своих ДНК, чтобы создать новое потомство, и их гены подчиняются законам Менделя. На самом деле наследственность не ограничивается зачатием. Клетки продолжают делиться, и дочерние клетки наследуют от родительских всё: митохондрии, белки, хромосомы, эпигенетические изменения, которые определят состояние каждой клетки. Наши тела представляют собой ходячие родословные, разные ветви которых различаются сетями работающих генов, мозаичными мутациями и даже химерным происхождением. Не исключены и другие способы передачи – вейсмановский барьер отнюдь не идеален. Бессчетное количество животных обрело раковое бессмертие, разослав на тысячелетия свои раковые клетки новым хозяевам – как на суше, так и на море.

Подобные исследования привели некоторых критиков к мнению, что изучение наследственной основы интеллекта в лучшем случае бесполезно, а в худшем – опасно. Если наша цель – улучшить интеллект детей, то для нас есть много конкретной, но тяжелой работы, которую надо делать. Мы должны исправить неумелое администрирование школьной системы, заменить неработающие программы эффективными и устранить причины неравенства в образовании. Кроме того, мы могли бы выйти и за пределы школьных дворов – чтобы справиться с пагубным влиянием нищеты или сохраняющейся угрозой от присутствия свинца в питьевой воде. Профессор права Пенсильванского университета Дороти Робертс пишет: «Для такой работы не нужна ни генетическая информация, ни даже тестирование IQ, причем концепция наследования интеллекта, вероятно, будет даже мешать»[738].

Генетики дали отпор, назвав эти нападки карикатурой на современные генетические исследования. Ученые не оправдывают текущее положение дел и не доказывают превосходство одной расы над другой с помощью неубедительных научных данных. Также они не заявляют, что если какой-либо признак наследуется, то любые вмешательства бесполезны. Иногда в качестве примера приводят зрение. Это сильно наследуемая черта, и все же очки могут компенсировать плохое зрение, унаследованное от родителей. Глупо говорить, что зрение улучшать бессмысленно, так как оно наследуется.

Более того, некоторые генетики утверждают, что, поняв, как именно генетика влияет на интеллект, можно подобрать такие методы, которые поспособствуют детскому развитию. Когда специалисты в области образования тестируют новую программу, они оценивают успешность обучения с ней и без нее[739]. Чтобы такие исследования давали надежные результаты, ученым необходимо убедиться, что обе группы представляют собой случайную выборку учащихся. Если выйдет так, что у одной группы окажется больше аллелей, которые положительно влияют на интеллект или успеваемость, то такое исследование способно ввести ученых в заблуждение. Они могут решить, что их программа дает отличный результат, а потом обнаружить, что это была пустая трата времени и денег.

Некоторые исследователи пошли еще дальше, они предсказывают, что секвенирование ДНК позволит подобрать наилучшую школьную программу для каждого ребенка[740]. С помощью генетических анализов уже выявляют некоторые серьезные формы умственной отсталости у новорожденных, и в ряде случаев такое знание – сила. Ребенок, которому сегодня поставили диагноз «фенилкетонурия», не должен повторить судьбу Кэрол Бак. Проверив у детей тысячи участков ДНК, связанных с интеллектом, можно было бы спрогнозировать, как они будут учиться в школе. Некоторые аллели, скажем, влияют на общий интеллект, в то время как другие – только на определенные умственные способности. Преподаватель Йоркского университета Кэтрин Эсбёри утверждает, что такие генетические анализы позволят родителям, у чьих детей, к примеру, дислексия, раньше отреагировать на подобную ситуацию. Она говорит: «Если простой анализ крови при рождении сможет выявить тех, кто с высокой вероятностью столкнется с проблемами в какой-то из этих областей, тогда можно будет предложить и индивидуальную коррекцию для пресечения такого риска на корню или по крайней мере уменьшения его последствий»[741].

«Индивидуализированное обучение», как называют такой подход, звучит подобно блестящему футуристическому лозунгу[742]. Однако сейчас это лишь мечты, да и останутся ими еще на ближайшие десятилетия[743]. Тем временем больше пользы принесут менее интересные дела вроде очистки от свинца питьевой воды в школах или обеспечения всех учеников учебниками. Изучение наследственности – вместо того чтобы обеспечивать конкретную помощь – окажется способным в итоге лишь подпитывать наши заблуждения о природе интеллекта. К сожалению, как обнаружили психологи, наше мышление очень уязвимо, когда дело доходит до подобных вопросов. В этом-то и причина того, что «Семья Калликак» с ее упрощенным, пагубным взглядом на наследственность и общество имела такой успех.

Пломин утверждал, что этот сдвиг происходит из-за того, что люди с разными генами попадают в разную среду. Дети, которые по генетическим причинам плохо читают, могут избегать книг и не получать пользы от их прочтения. Ребенка, который научился быстро решать математические задачи, учитель может поощрять решать их еще и еще. По мере взросления у детей появляется все больше возможностей выбирать среду, подходящую их интеллекту. Нам кажется, что окружающая среда – это просто физические условия вокруг нас типа жары или холода, наличия определенных веществ и пищи. Но мы, люди, способны выстраивать свою собственную окружающую среду из слов и чисел.

Сам Флинн отнюдь не придерживался мнения, что люди XIX в. были интеллектуально недоразвиты или что нейроны современных людей проводят сигналы каким-то принципиально новым способом. Наши предки мыслили сообразно своей эпохе. В начале XX в. в тестах на интеллект были такие вопросы, как «что общего у собак и кроликов?» Проводившие тестирование хотели получить ответ, что и те и другие – млекопитающие. Но часто участники отвечали так – «собаки используются для охоты на кроликов». Именно это было важно для тех, кто использовал свое время для охоты, а не для изучения систематики.

Школы XX в. начали учить детей мыслить, в большей степени оперируя классификациями, логикой и гипотезами. Чтобы найти работу, человек должен был уметь управлять механизмами, а затем и компьютером. Современные дети чаще проводят время за смартфоном, нежели охотятся с собаками на кроликов. Аргументы Флинна подкрепляются еще и распространением обнаруженного им эффекта по всему миру. Он был определен сначала для США и Европы, но в ходе изменений, происходящих в развивающихся странах, там тоже появилась тенденция к улучшению результатов тестов на интеллект.

Как и в случае с ростом, проблема интеллекта заставляет нас укладывать в голове две противоречащие друг другу мысли. За прошедшее столетие мир стал выше и умнее, но такое возрастание не было вызвано изменениями в наших генах. Эти эффекты слишком яркие, чтобы мы могли поверить, что гены вообще хоть как-то влияют на интеллект. И все же наследственность не перестала играть свою роль. Когда ученые впервые начали измерять рост в XX в., он был сильно наследуемой чертой. Интеллект – тоже. И сегодня обе эти характеристики остаются наследуемыми. В схожих условиях люди вырастают до разной высоты и получают разные баллы в тестах на интеллект отчасти из-за генов, которые унаследовали.

Кроме того, становится ясно, что мы не можем рассматривать гены и окружающую среду как две отдельные силы, которые действуют независимо друг от друга. Одна влияет на другую.

Химически изменить что-то в мозге – не единственный способ повлиять на результаты выполнения тестов. Социолог из Университета Отаго в Новой Зеландии Джеймс Флинн обнаружил, что во всем мире результаты тестов IQ неуклонно растут. Впервые исследователь заметил это в 1984 г. Он попросил голландского коллегу прислать ему почтой результаты IQ-тестов, которые проводятся в Нидерландах для 18-летних. Получив ответное письмо, он принялся за тщательное изучение итогов тестирования. Выявилось загадочное несоответствие: у голландских студентов 1980-х гг. результаты были значительно лучше, чем у студентов 1950-х.

Схожую тенденцию Флинн нашел примерно для 30 развитых стран. Например, в Британии и США результат тестов IQ улучшался на 0,3 балла в год. Если средний результат в 2000 г. оказывался равным 100 баллам, то в 1900-м он должен был быть 70. В своей книге «Что такое интеллект?», опубликованной в 2007 г., Флинн писал: «Мы приходим к абсурдному заключению, что большинство наших предков были умственно отсталыми»[711].

Эта тенденция, получившая название эффекта Флинна, была уже неоднократно подтверждена. Подобно тому как мы становимся выше, мы становимся и умнее. Теперь наша задача – разобраться почему.

Подобно причинам увеличения роста, эффект Флинна слишком сильный и быстрый, чтобы иметь в своей основе генетические изменения. Если бы дело было в генетике, то у людей, набравших больше баллов в тестах, были бы большие семьи, позволяющие распространять эти гены. Однако это не так. Возможно, с интеллектом происходит то же, что и с ростом. Повсеместное «вырастание» человека частично обусловлено улучшением питания, санитарии, медицины, а в некоторых регионах – и уменьшением экономического неравенства. Часть этих факторов может вызывать и эффект Флинна. Улучшение здоровья и питания позволяет детскому организму быстро расти, а мозгу – хорошо развиваться.

Помогли и меры, предпринятые на уровне правительств. Фейрер утверждает, что обеспечение населения йодом сыграло роль в распространении по миру эффекта Флинна. Для мозга может быть ядовит свинец, а американские дети сталкивались с его высокой концентрацией в красках и бензине вплоть до 1970-х гг. В 2014 г. специалист по интеллекту из Йельского университета Алан Кауфман с коллегами опубликовал сравнение результатов IQ-тестов сотен американцев, на которых значительный уровень свинца оказывал воздействие до 1970-х гг., и сотен тех, кто родился в США уже позже[712]. Ученые определили, что снижение содержания свинца дало скачок в 4–5 баллов IQ.

Исследователи понимают, что на интеллект влияют не только молекулы, попадающие в мозг, поэтому изучают и другие возможные причины. Наше поведение формируется нашим опытом, особенно тем, который мы получаем, контактируя с другими людьми.

Другие ученые проверяли новые гены-кандидаты, предположительно связанные с интеллектом, но все эти многообещающие версии в итоге не подтвердились[690].

Задним числом надо признать, что поиск таких генов – в значительной степени провальная стратегия. Наш мозг использует приблизительно 84 % из наших примерно 20 000 генов, кодирующих белки[691]. В нейроне каждого типа работает своя особенная комбинация таких генов. Поэтому получается, что наш мозг состоит из сотен типов нейронов, и в силу такого их обилия ученые уже долгое время не могут составить полный каталог. Надеяться, что можно просто влезть в эту мешанину и выхватить один ген с четкой функцией в мыслительных процессах, – значит притворяться, что мы знаем о мозге больше, чем на самом деле.

Спустя 20 лет американские рабы были освобождены. Однако штаты бывшей Конфедерации продолжали искать способы их угнетения, а для этого нужен был надежный метод определения различных рас. Даже капли черной крови оказывалось достаточно, чтобы исключить человека из рядов белых. В 1924 г. штат Вирджиния закрепил эту практику юридически, приняв закон «О расовой целостности»[460], который запретил межрасовые браки. По этому закону белых определяли практически так же, как это было сделано для испанцев за 300 лет до того: белыми считались те, «чья кровь полностью белая, не имеющая известной, очевидной или установленной примеси крови другой расы».

Однако с этим «правилом одной капли крови» возникла проблема. Вирджинский закон постановил, что в крови белых должны отсутствовать примеси не только черной, но и индейской крови. А ведь еще со времен Джона Рэндольфа многие выдающиеся белые жители Вирджинии гордились, что являются прямыми потомками Покахонтас. Согласно принятому закону они больше не могли считаться белыми. Но такого просто нельзя было допустить, поэтому законодательное собрание штата установило так называемое исключение Покахонтас. Согласно измененному закону, даже если у жителя Вирджинии была 1/16 индейской крови, он все равно должен считаться белым. Тем не менее, если у кого-то была 1/16 негритянской крови, его продолжали считать черным.

Чтобы осознать, насколько это удивительно, вспомним еще раз о Карле Великом. Благодаря родословным, которые гордо тянет из прошлого Орден короны Карла Великого, мы знаем, что Карл оставил множество потомков. Однако, согласно модели Чанга, каждый живущий сегодня европеец – потомок Карла Великого. Орден сложно назвать эксклюзивным клубом.

В 1999 г., когда Чанг разрабатывал свою модель, генетики не могли оценить ее реалистичность. Они слишком мало знали об устройстве человеческого генома. В 2013 г. у них появились необходимые технологии. Куп вместе со своим коллегой-статистиком из Университета Южной Калифорнии Питером Ральфом решили оценить, как соотносятся современные европейцы с людьми, жившими на континенте сотни и тысячи лет назад[442]. Они изучили базу данных генетических вариантов, собранных по всей Европе от 2257 ныне живущих людей, и смогли выявить в геномах разных людей одинаковые участки ДНК, которые были унаследованы от общего предка.

Ральф и Куп идентифицировали 1,9 млн участков ДНК, которые были общими как минимум для двух из 2257 человек. Некоторые из них оказались длинными, это означало, что они достались от относительно недавних предков. Другие были короткими, пришедшими из далекого прошлого. Анализируя эти участки, Куп и Ральф не только подтвердили результаты исследования Чанга, но и дополнили их. Например, ученые выявили, что у турок и англичан довольно много одинаковых длинных участков ДНК, которые они унаследовали от общего предка, жившего менее 1000 лет тому назад. Статистически невероятно, чтобы все эти участки были получены от одного предка, скорее, у живущих сейчас европейцев было много общих предков. Фактически модель Чанга оказалась единственным способом объединить данные по общим участкам, полученные Купом и Ральфом. Каждый, кто жил 1000 лет назад в Европе и у кого есть хотя бы один потомок, живущий в наши дни, является прямым предком всех современных европейцев.

Чанг с коллегами показал, что чем дальше мы уходим назад во времени, тем больше оказывается круг потомков. Любой человек, который жил 5000 лет назад и чей пусть даже один потомок живет сейчас, – предок всех живущих сегодня людей[443]. Орден короны Карла Великого, возможно, довольно большой, но первый фараон Египта мог бы собрать гигантский клуб потомков в составе 7 млрд членов.

Готтесман и я унаследовали свою ДНК от общего предка, и это могло означать, что мы близкие родственники. Но я не стал контактировать ни с ним, ни с другими возможными родичами, о которых мне сообщила DNA.Land. Генетическая близость не связала наши жизни. В действительности если бы я сравнил геном свой и своего пятиюродного брата, то обнаружил бы, что у нас вообще нет общих участков. Возможно, это звучит невероятно, но только потому, что в западной культуре мы ошибочно уравниваем ДНК и родство. На самом же деле наследственность работает не так.

Чем дальше ваше с кем-то родство, тем больше поколений назад жил ваш общий предок. Также это означает, что у вас с вашим родственником более короткие одинаковые участки, полученные от того предка, плюс они перемешаны с фрагментами ДНК других, не общих предков. Какой участок попадет в сперматозоид или яйцеклетку – определяется случаем. Со временем гены какого-то определенного предка могут просто исчезнуть. В 2014 г. генетик из Калифорнийского университета в Дейвисе Грэм Куп определил, что если вы возьмете 100 пар четвероюродных братьев и сестер, то у одной из них не будет идентичных участков ДНК[439]. Если вы соберете 100 пар пятиюродных братьев и сестер, то у 25 из них не будет признаков генетического родства.

То же самое верно и для наших предков. Если я сравню свой геном с геномами моих бабушек и дедушек, то найду большие идентичные участки ДНК. С каждым из них у меня будет примерно 25 % общего генома. В предыдущем поколении, где у меня восемь прабабушек и прадедушек, таких участков больше количественно, но они окажутся меньшего размера. С каждым поколением назад число моих предков удваивается. Роджер Гудспид был одним из 1024 моих предков в 10-м поколении. Однако, по оценкам Купа, я унаследовал лишь 638 участков ДНК от всего того поколения[440]. В моем геноме не слишком просторно, поэтому довольно много ДНК моих предков не дошло до меня из десятого поколения. Для каждого моего предка из поколения Роджера Гудспида вероятность не передать мне никакой ДНК составляет 46 %. Я привык представлять себе Роджера как некоего американского основателя моей семьи, подарившего гены Гудспидов всем своим потомкам. Однако оказывается, что для меня вероятность обладания этими генами примерно такая же, как выпадение решки при броске монетки. И даже если у меня есть ДНК Роджера Гудспида, то, согласно расчетам Купа, ее будет всего около 0,3 %.

По мере того как вы двигаетесь вглубь поколений, обнаруживается еще больший парадокс. Мы представляем себе генеалогию в виде простого дерева: наши двое родителей происходят от четырех дедушек и бабушек, являющихся потомками восьмерых прабабушек и прадедушек и т. д. Но в определенный момент это становится невозможным. Если мы дойдем до времен, скажем, Карла Великого, то должны будем нарисовать на дереве триллион веточек. Другими словами, число ваших предков превысит количество всех когда-либо живших людей. Единственный способ решить эту проблему – соединить некоторые веточки вместе. То есть ваши предки должны быть в той или иной степени родственниками друг другу.

Этот узор наследственности давно привлекал математиков, и в 1999 г. их представитель Джозеф Чанг из Йельского университета создал первую статистическую модель для его описания[441]. Он обнаружил удивительное свойство: если двигаться назад во времени, вы достигнете момента, когда каждый человек, чей потомок живет в наши дни, окажется общим предком всех живущих сейчас людей.