Неожиданная биология – 2019

Девять неожиданных открытий там, где дела, как мы были уверены, обстоят ровно наоборот.

Некоторые представления об окружающем мире столь крепко владеют нашим умом, что почти невозможно представить, что может быть как-то иначе. Представления эти, конечно, не на пустом месте возникают. Например, мы так часто слышим про удивительных микробов, которые живут и при температуре выше кипения воды, и при ужасном «минусе», и глубоко под землёй и т. д., что нам кажется, что на Земле нет ни единого безжизненного уголка. Или, скажем, мы так часто слышим про успехи молекулярной генетики, что нам кажется, что по генам можно предсказать всё, что угодно. И когда мы читаем про открытия, которые показывают, что всё на самом деле не так, или не совсем так, то для нас это становится большой неожиданностью. Вот некоторые из таких неожиданностей, упавших на нас в прошлом году, мы и решили ещё раз вспомнить – чтобы в будущем сохранять хотя бы каплю сомнения насчёт того, что нам кажется давно устоявшимся и бесспорным.

Безжизненная земля

В некоторых геотермальных озёрах Восточно-Африканской рифтовой долины жизнь просто невозможна. (Фото: Purificación López-García / CNRS)

Так вот, о безжизненных уголках – на нашей планете есть как минимум два места, где вообще никто не живёт. Одно из таких мест – озёра Восточно-Африканской рифтовой долины, располагающиеся на территории Эфиопии. Вода в них чрезвычайно кислая из-за вулканических газов, которые пробиваются сквозь дно, притом очень солёная и горячая. Сочетание кислотности, соли и температуры делает некоторые из геотермальных озёр полностью непригодными для жизни – тем более непригодными, что в них особенно много солей магния, который повреждает клеточные мембраны. Никаких следов жизни в этих озёрах нет, как нет их на некоторых участках ледника Шеклтона в Антарктиде. Почва здесь местами лишена снега и льда, и на протяжении сотен и тысяч лет выдерживает очень холодные и очень сухие антарктические ветра – из-за чрезвычайной иссушенности на ней никто не может прижиться.

Когда ДНК не оправдывает надежд

(Фото: michaeljung / Depositphotos)

Для тех, кто полагает, что интеллект можно предсказать по генам, тоже есть неожиданная новость. Сотрудники Королевского колледжа Лондона вместе с коллегами из Университетского колледжа Лондона и Йоркского университета сопоставляли генетические портреты нескольких тысяч подростков-близнецов с их IQ и успехами в учёбе. Оказалось, что отличия в генах позволяют предсказать в среднем не более 11% разницы в интеллектуальном развитии, и 16% – в образовательных успехах. (Интеллектуальный потенциал и школьные отметки не всегда соответствуют друг другу, поэтому их и оценивали отдельно.) То есть если один 12-летний отличается по умственным способностям от другого 12-летнего, и если всё отличие между ними взять за 100%, то 11% из него можно объяснить генами. Оставшаяся доля различий, вероятно, появляется под влиянием факторов среды.

О том же говорят в другом исследовании сотрудники Еврейского университета в Иерусалиме, Афинского национального университета им. Каподистрии и ещё ряда других научных центров. Они использовали иной подход, и кроме интеллекта, оценивали также возможность предсказать рост ребёнка по генам, которые достались ему от родителей. Оказалось, что по ДНК зародышей будущие дети почти не отличаются друг от друга по росту и по IQ. Но ведь люди отличаются по интеллекту, не говоря уже о росте.

С одной стороны, тут можно говорить о том, что мы ещё не знаем всех генов (но скоро узнаем), и наши алгоритмы для расчётов ещё не вполне совершенны (но скоро станут совершенны), и в перспективе точность предсказаний станет выше. Но с другой стороны, вполне может быть так, что когда речь идёт о росте и интеллекте, гены сложным образом взаимодействуют с тем, что вообще происходит в организме и вокруг него, и чтобы рассчитать по генам рост и интеллект, нужно сразу рассчитать заодно всю жизнь человека – или, по крайней мере, какую-то её часть.

Впрочем, всё это не отменяет того, что у нас есть гены, мутации в которых однозначно приводят к тяжёлым болезням, и вот как раз такие гены вполне можно вычислять с помощью новейших биомедицинских методов.

Когда ДНК обманывает

(Фото: michaeljung / Depositphotos)

Криминалистическую ДНК-экспертизу мы склонны считать истиной в последней инстанции. Но стоит только немного задуматься, и станет ясно, что в деле сбора криминалистических доказательств ДНК вполне способна обмануть (и многие криминалисты наверняка давно это знают). Прошлой весной мы писали об исследовании, в котором экспериментально удалось показать, как на орудии преступления может остаться ДНК совсем не того человека, который это преступление совершил. Скажем, достаточно десятисекундного рукопожатия, чтобы ДНК с одной руки перешла на другую, а с другой – на какой-нибудь предмет, например, на нож. Из этого вовсе не следует, что нужно отказаться от анализа ДНК в криминалистике. Просто использовать такие методы нужно с учётом того, что следы ДНК зависят от социальных взаимодействий и потому могут привести не к тому человеку.

Когда стресс продлевает жизнь

Окислительный стресс может продлить жизнь – по крайней мере, круглым червям. (Фото: Francesco Falciani / Flickr.com)

Мы очень часто слышим о том, как стресс вредит организму, как из-за него усиливается воспаление, как из-за него появляются мутации, и пр., и пр. Если говорить о продолжительность жизни, то совершенно понятно, что стресс может её только уменьшить. Однако бывает так, что стресс, случившийся в нужное время, помогает прожить дольше. Например, если круглые черви в ранней юности перенесут окислительный стресс, когда в организме появляется избыток так называемых активных форм кислорода, то такие черви оказываются впоследствии долгожителями. Что за механизм тут работает, пока непонятно, скорее всего, стресс активирует гены, обеспечивающие долгую жизнь, но как именно он это делает, ещё предстоит выяснить.

Долгую жизнь получают обманом

(Фото: SIphotography / Depositphotos)

И раз уж зашла речь о долгой жизни – среди людей многие долгожители, увы, вовсе не те, кем кажутся. На земле есть места, где люди живут очень долго, где не редкость встретить человека, которому сто и даже сто десять лет. Обычно такую продолжительность жизни объясняют особой диетой и вообще образом жизни, которого придерживаются местные обитатели. Однако странность в том, что средняя продолжительность жизни в таких местах очень невелика. Много долгожителей и невысокая средняя продолжительность жизни – это парадокс. И возникает он оттого, что не все долгожители в таких местах на самом деле прожили столько, сколько считается. Причины могут быть разные: отсутствие формальных бюрократических записей о рождении так что возраст приходится определять по неформальным свидетельствам, которые не всегда точны; типографская ошибки в документах; наконец, откровенный обман, когда сам «долгожитель» накидывает себе лишние годы, надеясь на пенсию.

Раковые клетки умирают от быстрого деления

Клетка рака молочной железы. (Фото: Wellcome Images / Flickr.com)

Раковые клетки опасны своим безудержным быстрым делением – это все знают. Тем более кажутся неожиданными эксперименты исследователей из лондонского Института рака, который предлагают убивать раковые клетки, заставляя их делиться как можно быстрее. Но опять же, если вспомнить элементарную клеточную биологию, ничего такого уж странного в этой идее нет. Любая делящаяся клетка, и раковая в том числе, должна точно разделить свои хромосомы пополам. Перед делением все хромосомы удваиваются, и в каждую дочернюю клетку должно отойти по одной копии. Если где-то случится ошибка, и в одной клетке окажется, допустим, лишняя шестая хромосома, а в другой той же шестой будет не хватать, то обеим клеткам грозят серьёзные проблемы: у одной вообще не будет каких-то генов, а в другой у тех же генов появятся лишние копии, которые тоже будут работать, а чрезмерная активность генов почти так же опасна, как и полное их отсутствие.

Из-за таких аномалий нормальные клетки часто становятся раковыми. Но и для самих раковых клеток при делении важно соблюдать какие-то приличия, просто для собственной безопасности. Конечно, они обязаны своим существованием разнообразным мутациям, но слишком сильный генетический бардак даже раковая клетка выдержать не сможет. Ускоряя клеточное деление, мы блокируем молекулярный аппарат, который следит за правильностью распределения хромосом – и, как показали эксперименты, ускоритель деления намного повышает эффективность других противоопухолевых препаратов.

Что есть аутизм?

(Фото: zurijeta / Depositphotos)

Ещё одна неожиданность – хотя для специалистов, возможно, не такая уж и неожиданность – связана с аутизмом. Заболевания аутистического спектра сейчас диагностируют всё чаще, но дело тут не в том, что люди и впрямь стали чаще страдать от аутизма, а в особенностях диагностики. И не то чтобы диагнозы стали ставить точнее, просто изменился сам подход к критериям аутизма. Иными словами, чтобы человеку сейчас диагностировали аутизм, психические отклонения должны быть уже не такие сильные, как раньше – точнее, совсем не такие сильные. Мы говорили об этом поводу статьи в JAMA Psychiatry, опубликованной исследователями из Университета Копенгагена, Монреальского университета и других научных центров Дании, Франции и Канады. Например, мы знаем, что люди с аутизмом очень плохо социализируются. Но если раньше плохая социализация означала отсутствие интереса к другим людям, то теперь про плохую социализацию говорят, если у человека просто «мало друзей». Также об интересе к другим людям часто судят по тому, насколько человек склонен смотреть в глаза. Но кто-то может не смотреть в глаза из-за застенчивости, а ведь застенчивый человек вполне может быть заинтересован в других людях.

Получается странная ситуация – с одной стороны, аутизм, несомненно, есть, с другой стороны, из-за размывания границы между здоровыми людьми и людьми с аутистическими расстройствами появляется ощущение, что никакого аутизма как бы нет. И потому здесь от специалистов требуется большая диагностическая точность и большая дисциплинированность, чтобы не распылять помощь и не лишать её тех, кто в ней действительно нуждается – и не давать своими размытыми диагнозами лишний повод для критики со стороны тех, кто полагает, что никакого аутизма нет природе.

Бесполезные добавки

(Фото: nikkytok / Depositphotos)

Наконец, последняя научная неожиданность, точнее, даже набор неожиданностей – это что заменители сахара не помогают похудеть, что витамины и биодобавки не делают сердце и сосуды более здоровыми; и что добавки с омега-3 кислотами не защищают от диабета. На всякий случай уточним, что речь идёт о витаминах и прочих веществах, которые мы принимаем именно в виде добавок, в виде таблеток и капсул. В последнее время вообще появляется много работ, посвящённых витаминам и прочему, и часто результаты заставляют, скажем так, усомниться в том, что от них есть какая-то польза. То, что эти разочаровывающие результаты стали появляться именно сейчас, есть следствие того, что накопилось достаточно статистических данных и появились соответствующие вычислительные мощности, чтобы их обрабатывать. Здесь не стоит забывать, что сами по себе витамины и жирные кислоты омега могут быть вполне полезны, просто всё дело в том, в какой форме мы их получаем; то есть, к примеру, чтобы получить пользу от омега-3, нужно есть не рыбий жир, а жирную рыбу.