Важнейшее — и вреднейшее — недоразумение в понимании дарвинизма у людей, не занимающихся наукой, это считать, будто в основе дарвиновской теории эволюции лежит принцип «выживания наиболее приспособленных». Именно против него и направлено большей частью острие гнева людей религиозных, именно в нем коренятся возможности весьма неприятных социальных последствий — например, оправдание способности не замечать, как люди прозябают в нищете и умирают от голода, либо оправдание притеснений по расовому либо религиозному признаку. Потому важно подчеркнуть: Дарвин отнюдь не писал и не говорил про «выживание наиболее приспособленных». Тезис этот измыслил английский социальный философ Герберт Спенсер, сформулировавший его впервые в книге «Принципы биологии», опубликованной в 1864 году. Спенсер разрабатывал свою теорию еще до прочтения дарвиновской книги «О происхождении видов», вышедшей за пять лет до книги Спенсера. Социальный философ не был сведущ в биологии, и хотя спенсеровский тезис многие рассматривают как синоним либо как наиболее популярное и ясное выражение сути дарвиновского «естественного отбора» — на самом-то деле Спенсер попросту не понял научно обоснованную и строгую теорию Дарвина, но употребил как средство усилить свою точку зрения на социальную философию. Историки науки и философы, изучавшие доктрину Спенсера, пришли к заключению: он понимал эволюцию как целенаправленное развитие физического мира, включающего все биологические организмы, а также человеческие разум, культуру и общество. К сожалению, именно спенсеровская концепция «выживания наиболее приспособленных» привела к появлению столь неудачно названого «социального дарвинизма» в конце девятнадцатого столетия со всеми его неприятными выводами и последствиями.
Спенсеровские идеи не имели и не имеют под собой научного основания, но они пришлись ко двору, прозвучали в тон господствовавшим в то время расовым, этническим и классовым предрассудкам и остались популярными до середины двадцатого столетия, оказав сильное влияние на политику и общество. Воистину трагично то, что спенсеровские идеи по сей день не умерли, многие из далеких от науки людей в них верят и сейчас частенько выражение «выживание наиболее приспособленных» употребляется, чтобы объяснить либо извинить ущемление чьих-то прав и достоинства. Спенсеровские идеи были так популярны, что самому Дарвину пришлось выдержать изрядный натиск со стороны Спенсера и его сторонников, ратовавших за свой взгляд на эволюцию. Надо сказать, Дарвин на некоторое время поддался и принял идеи Спенсера, но затем решительно их отбросил и вернулся к изначальной концепции.
Вопрос: почему я поднимаю столько шума по поводу, казалось бы, почти неощутимых различий, ведь концепция «приспособленности» и до сих пор центральная в дарвиновской теории? Да, конечно, приспособление — основа основ эволюционной биологии, но дарвиновское ее определение фундаментально отличается от безапелляционного суждения Спенсера. Потому я считаю нужным особо выделить, что именно подразумевал Дарвин под эволюцией вследствие естественного отбора и чем отличается дарвиновское «приспособление» от спенсеровского «выживания наиболее приспособленных».
Поклонники сериала «Голубая планета» Ричарда Аттенборо, наверное, помнят фильм про омаров — описание того, как самка атлантического омара, существа, могущего достигать двадцати килограммов веса, собирается выметать икру. Самка уже получила семя самца — совокупление произошло, скорее всего, как только она перелиняла — и с тех пор самка семь месяцев пряталась в холодной глубине, вдали от хищников и зимних штормов, и терпеливо выжидала подходящего для метания икры момента. Но вот решение принято, и самка начинает долгий, в месяц длиною путь наверх, к теплым водам песчаных отмелей, а по прибытии ей придется яростно сражаться с другими самками омара за подходящее укромное местечко. Но вот наконец, через восемь с лишним месяцев после первого оплодотворения, она откладывает в песок более двадцати тысяч икринок, вываливает их из прилепленных к брюшку гроздьев, похожих на виноградные, в яму. И через считанные минуты из икринок вылупляются крошечные личинки омаров — плавать в теплом защищенном месте, отвоеванном мамиными усилиями. Другие морские беспозвоночные, такие, как морские ежи, и некоторые рыбы, мечут миллионы икринок. Подобное поведение, сам факт производства миллионов возможных потомков тесно связан с «приспособленностью» в том смысле, в каком о ней говорят биологи.
«Приспособленность» с дарвиновской точки зрения — это мера успешности индивидуума в размножении, в способности оставить свои гены в генетическом богатстве популяции, ее генетическом пуле. Дарвиновское «приспособление» — концепция очень простая, вовсе лишенная морализаторского оттенка и уж тем более претензий на суждение о ценности индивида. Имеется в виду лишь размножение, и ничего более. Но, как мы видим на примере омара, размножение — отнюдь не просто откладывание яиц или, как в случае с людьми, вынашивание плода в утробе. Индивиду нужно сперва выжить в сложной и небезопасной обстановке, затем вступить в состязание с индивидами своего же вида за возможность размножиться, а далее приложить все силы — пусть даже и весьма небольшие, как у омара, — чтобы обеспечить выживание наибольшего числа потомков. На самом деле эволюционные биологи и характеризуют приспособленность индивида именно тем, насколько он много, в пропорции к остальным индивидам, оставил своих генов в генетическом пуле данного поколения.
Люди не производят миллионы яиц в ранней стадии эмбрионального развития, но рождают вполне сформировавшихся младенцев, а их требуется очень долгое время носить в чреве. Именно с этой целью эволюция сделала матку женщины камерой, формою схожей с перевернутой грушей, оптимально приспособленной для вынашивания единственного плода. Наибольшее зарегистрированное число младенцев, выношенных в течение одной беременности и выживших, родила в январе 2009 года жительница Соединенных Штатов. Они были зачаты при помощи искусственного оплодотворения и едва ли выжили бы без помощи новейших технологий современной медицины. Ведь гинекологи считают наличие более чем одного плода фактором риска — опасностью и для матери, и для потомства.
Для людей «приспособляемость» — явление куда более сложное, чем у омаров, но в сущности своей оно такое же неспенсерианское, как и приспособляемость у омаров, и определяется также способностью распространять свои гены.
Современная концепция дарвиновской селекции проста до жестокости, выражается вероятностями и легко поддается математическому анализу. Когда индивид любого вида получает некое, пусть малое, выживательное преимущество над прочими индивидами, он с большей вероятностью проживет дольше и оставит потомство, и, если это преимущество передается по наследству, потомки этого индивида также будут опережать по выживаемости прочих индивидов своего поколения — и, таким образом, со временем преимущество закрепится в данном виде. То есть совершится эволюционное изменение. Наследуемое выживательное преимущество дает индивиду и его потомкам шанс внести больший вклад в генетический пул вида, чем средний его представитель. В этом простом факте и есть суть концепции «приспосабливаемости». С дарвиновской точки зрения, мера приспособленности есть мера предпочтения естественным отбором. Со временем, в особенности если изменения произошли в группе особей, изолированной географически либо по иным причинам от остальной части вида, накопление наследуемых изменений — или даже одно значительное изменение — настолько преобразит индивидов данной группы, что они не смогут более рождать потомство с индивидами своего прежнего вида. Это — образцово дарвиновское объяснение ветвления генеалогического древа, того, как возникают новые виды от общих предков.
Образование нового вида из старого носит название «специация». Спенсер, находившийся под влиянием французского биолога-эволюциониста Ламарка, полагал: эволюция движет все живое, а в особенности человека к высшей, утопической цели. Но дарвиновская теория эволюции не предполагала подобных целей. Напротив, естественный отбор посредством простейшего физического выживания и относительного репродуктивного успеха не имеет никакого отношения к морали и отнюдь не обязан вести к философскому либо религиозному идеалу индивида либо общества.
Предложенная Дарвином концепция естественного отбора логична и может найти экспериментальное подтверждение. Несмотря на существенное противодействие со стороны религии и альтернативных теорий эволюции, уже при жизни Дарвина его концепцию поддержало большинство ученых, она снискала симпатии широкого круга образованных людей. Однако у нее наличествовала и слабость, о которой Дарвин был хорошо осведомлен. Чтобы эволюция работала, необходим источник наследуемых изменений, которые дадут индивиду и его потомкам преимущество в выживании — а значит, и в относительной приспособляемости. Сегодня мы знаем: изменения зиждутся на изменении генома, но в эпоху Дарвина механизмов наследования не понимали. Сама идея генетики еще не родилась, и гениальное прозрение о ДНК явилось на свет почти через столетие после выхода книги «О происхождении видов». В рамках науки его времени дарвиновская работа была, без всякого преувеличения, революционной, кардинально меняющей взгляды на мир. Едва ли можно винить Дарвина за отступление к отброшенной ныне теории о смешении родительских «свойств» в потомстве (как будто бы такой сугубо генеалогический подход способен обеспечить обширные генетические и геномные изменения, приведшие к нынешнему разнообразию жизни). Процесс возникновения новых свойств долгое время был слабым местом дарвинизма.
Потому едва ли удивительно, что в 1894 году в Оксфорде президент Британской ассоциации прогресса науки маркиз Солсбери подверг сомнению концепцию естественного отбора. Слушать его речь довелось почтенному Томасу Генри Гексли, прозванному недоброжелателями «бульдогом Дарвина», но при этом бывшему одним из величайших — и самых трезвомыслящих — биологов своего времени. Но тогда защищать естественный отбор ему было очень непросто. Прежние критики, нападавшие на дарвиновскую теорию с позиций религии, были стеснены ее узкими рамками. Но маркиз Солсбери был высокообразованным человеком, ученым, бывшим премьер-министром, и критика его была логичной и последовательной. Солсбери не подвергал сомнению реальность эволюции и превозносил Дарвина за вклад в просвещение общества, но подверг критике концепцию естественного отбора. Ибо ни один ученый не подтвердил в лаборатории либо путем наблюдений за дикой природой тот факт, что естественный отбор способен породить новый биологический вид из прежнего. Более того, дарвиновская теория подразумевала очень медленную, постепенную эволюцию видового разнообразия, для чего история Земли должна была насчитывать порядка миллиарда лет. А лорд Кельвин, очень многими почитаемый первейшим физиком Земли, высчитал, что Земля не может быть старше миллиона лет, и таким образом на дарвиновскую эволюцию отводилось слишком мало времени.
Хотя Гексли защищал дарвиновскую теорию изо всех сил, ему не хватило доказательств, и, само собою, Гексли оказался бессилен против лорда Кельвина. И это было нижайшей точкой в истории дарвинизма, падением столь низким, что внук Гексли, Джулиан, для описания того времени употребил слова «затмение дарвинизма». Джулиан Гексли подробно описал сложности, вставшие перед теорией Дарвина в конце девятнадцатого и начале двадцатого столетия. В двадцатом же столетии положение осложнилось еще и растущим разрывом дарвинизма со многими биологическими дисциплинами. Во множестве научных публикаций авторы просто принимали как данность эволюционную адаптацию и влияние естественного отбора, притом, цитируя Гексли-внука, «не обращая особого внимания на современные данные цитологии, теории наследственности и результаты экспериментов». Новое поколение сторонников естественного отбора игнорировало зарождающуюся генетику, чьим пионером был баварский монах Грегор Мендель, и не обратило внимания на открытие мутаций голландским ботаником Хугом де Фриз. Эволюционная биология развалилась на три фракции: упорно верующих в естественный отбор, менделианцев (мы б их сейчас назвали генетиками) и мутационистов, вдохновленных Хуго де Фризом. Разногласия тянулись несколько десятилетий.
В начальных главах своей книги «Эволюция: современный синтез» Джулиан Гексли точно определил суть проблемы: «По-настоящему тяжелой и основательной критике подверглась теория естественного отбора как эволюционного принципа, и сосредоточилась эта критика на проблеме наследования изменений».
Сегодня мы знаем: лорд Кельвин ошибался. Земля куда старше, чем представлял Дарвин, — ей четыре миллиарда шестьсот миллионов лет. Жизнь зародилась на ней в самом начале ее истории, и для развития нынешнего биологического разнообразия времени было достаточно. Более того, уже в самом названии своей книги Гексли указал, как именно разрешились разногласия между тремя школами эволюционистов. Можно усмотреть иронию в том, что проблема ликвидирована посредством слияния всех трех конкурирующих точек зрения (хотя подобный исход и можно было предугадать). В новой концепции объединились и естественный отбор, и растущее понимание менделевской генетики, и потенциал мутации — ведь передача по наследству неизбежна, если мутации подвергаются клетки сперматозоидов либо яйцеклетки. Воссоединение трех теорий породило синтетическую теорию современного дарвинизма. Но тем самым, как особо подчеркнул Гексли, дарвинизм приобрел вид, существенно отличающийся от оригинального замысла Дарвина.
Дарвин, основываясь на идеях своего кумира, геолога Чарлза Лайелла, предполагал медленное, постепенное изменение. Эволюция виделась ему восходящим, гладким, непрерывным процессом «трансмутации» живых существ посредством смешения признаков обоих родителей и естественного отбора. Однако новая эволюционная биология приняла, что генетические изменения происходят путем случайных одномоментных событий, воспроизведения ошибок, возникших при делении половых клеток, таких, как спермин и яйцеклетки. Новая эволюционная биология приняла и менделевскую теорию генов, полагая, в отличие от воззрений девятнадцатого столетия, что наследуется не смесь родительских признаков, что существуют дискретные единицы наследственности, блоки кодированного знания, и в потомстве они соединяются взаимодополняющим парным образом как часть процесса полового размножения.
Дарвиновская идея была великим прозрением, породившим эволюционную биологию как науку, а новая объединенная теория, известная как «современный дарвинизм» либо «неодарвинизм», стала краеугольным камнем в развитии и основании эволюционной концепции. Она сделалась самым сердцем нынешней биологии, став необходимой всем ее разделам. После фундаментального открытия химической структуры и роли ДНК, сделанного в 1953 году Уотсоном и Криком, и последовавшей затем революции в молекулярной биологии и генетике развитие современного дарвинизма получило новый мощный импульс. Но, нисколько не отрицая огромной важности такого прогресса эволюционной теории, я позволю себе подчеркнуть аспект ее, весьма редко привлекающий внимание. А именно: ведь лишь один из компонентов современного дарвинизма — сугубо теоретический. Два других, мутации и менделеевская генетика, обосновываются и доказываются со всей строгостью нынешней генетики. Почему же, защищая современный дарвинизм от креационистов, эволюционные биологи не спешат вытаскивать свои козырные карты из рукава?
Отчасти это обусловлено тем, что мутации традиционно считались и описывались дарвинистами как чисто случайные и потому «не-творческие» изменения, а естественный отбор, обычно называемый просто «отбор», превозносился как единственная созидательная сила. Подобные воззрения, хотя и вполне допустимые три поколения назад, к сожалению, до сих пор представляются в качестве объяснения эволюции в большинстве школ, колледжей и университетов — вопреки множеству имеющихся фактов, говорящих о том, что процесс эволюции куда сложнее и гораздо интереснее, чем можно заключить, полагаясь лишь на донельзя упрощенную и наивную теорию «естественного отбора». Пока я не стану заострять внимание на том, в силу каких обстоятельств (весьма, надо сказать, запутанных и временами невразумительных) возникло такое положение дел. Я сосредоточусь на важности теории мутаций и менделеевской генетики для медицины, где, как мы вскоре увидим, эти теории играют важнейшую роль в понимании генетической обусловленности многих болезней.
Цистический фиброз — одна из наиболее распространенных генетически обусловленных болезней. Им страдает в среднем один ребенок из двух с половиной тысяч, родившихся в Великобритании, и один из четырех тысяч, родившихся в США. Частотность его в Канаде и Австралии имеет сходные значения. Цистический фиброз реже встречается среди азиатского и африканского населения. Среди европеоидных детей в США частотность его такая же, как и в Великобритании, — а среди американцев азиатского происхождения цистический фиброз встречается лишь у одного из тридцати тысяч новорожденных. Но болезнь в той либо иной степени распространена по всему земному шару и с одинаковой вероятностью поражает как мальчиков, так и девочек. В 1989 году интернациональный коллектив ученых открыл генетическую природу этого заболевания: мутацию единственного гена, известного как «трансмембранный регуляторный ген цистического фиброза», или CFTR, локализованного в седьмой хромосоме. Он кодирует перенос воды и соли через клеточные стенки в различных телесных железах, выделяющих слизь. При болезни тяжелее всего поражаются легкие, поджелудочная железа, печень, кишки, пазухи и половые органы. В отсутствие болезни выделяемая этими органами слизь жидка и не вязка, но у людей, пораженных цистическим фиброзом, она густая и липкая, накапливается в органах и закупоривает протоки. Например, в легких накапливающаяся слизь может изолировать часть легкого, и в этой части может развиться бактериальная инфекция. То бишь страдающие цистическим фиброзом подвержены респираторным заболеваниям, включая пневмонию, что весьма опасно для здоровья и жизни. Накопление слизи чрезвычайно вредит и поджелудочной железе — органу, принципиально важному для пищеварения. Это же генетическое нарушение приводит к чрезмерному выделению соли с потом — и на этом факте основан метод диагностики заболевания, известный как «потовая проба». Цистический фиброз проявляется в разной степени — от тяжелой, проявляющейся уже вскоре после рождения, до легкой, диагностируемой в позднем подростковом возрасте или даже у взрослых.
Хотя в данное время цистический фиброз не поддается лечению, жертвам его можно помочь. Например, существуют физиотерапевтические процедуры, очищающие легкие, и заместительные терапии, позволяющие возместить недостаток пищеварительных ферментов. Цистический фиброз — одна из первостепенных целей современных медицинских исследований, направленных на излечение болезни путем исправления вызвавшего ее генетического дефекта. Но чтобы понять смысл такой процедуры, следует пояснить, что же такое гены и как их отклонение от нормальности связано с проявлениями многих известных заболеваний. К счастью, основы генетики столь просты и логичны, что понять их способен практически каждый.
Представим ген как очень длинное слово, написанное на языке, носящем название «ДНК». В алфавите этого языка всего лишь четыре буквы — это химикаты, известные как «нуклеотиды», содержащие нуклеиновые кислоты гуанин, аденин, цитозин и тимин, как правило обозначаемые латинскими буквами G, А, С, Т. Алфавит всего лишь из четырех букв может показаться слишком маленьким, но, если представить себе, сколько возможных комбинаций этих букв возможно в слове длиною от нескольких сотен до десятков тысяч символов, ясно, что даже и такого алфавита хватает для сколь угодно сложных и разнообразных записей. Двадцать тысяч человеческих генов собраны в сорок шесть хромосом. То есть, используя нашу аналогию со словами, можно представить геном ядра наших клеток книгой с сорока шестью главами, по хромосоме на главу.
При формировании сперматозоидов и яйцеклеток в яичках и яичниках ген CFTR копируется, и, когда происходит оплодотворение и зачатие, зародыш получает по копии этого гена от каждого из родителей.
В процессе копирования могут произойти ошибки, ген CFTR может записаться неправильно — именно такой процесс и понимается как «мутация». Но если подумать, единичная мутация вовсе не обязана оказывать влияние на ребенка — ведь он получает две копии гена CFTR. Если одна копия испорчена, но вторая — цела, то второй, нормальной, копии может оказаться достаточно для того, чтобы болезнь не развилась.
И вот здесь нам необходимо обратиться ко второй составляющей современного дарвинизма — менделевской генетике. Современники Менделя считали: наследование есть процесс смешения родительских признаков, и это было принято Дарвином за основу концепции наследственности в его теории эволюции. Мендель, аббат монастыря августинцев чешского города Брно, был сыном фермера и изучал эффекты перекрестного скрещивания различных разновидностей бобовых, которые выращивал в монастырском саду. Когда он, например, брал пыльцу желтых бобов и использовал ее для опыления зеленых бобов, то результатом были не желто-зеленые бобы, как можно было бы ожидать согласно теории «смешения признаков». Бобы-гибриды были все желтыми. Когда этот новый гибрид был подвергнут перекрестному скрещиванию, результат оказался еще более удивительным: смесь желтых и зеленых бобов — как у родителей. Но желтых и зеленых было не поровну — желтых бобов оказалось втрое больше, чем зеленых. Анализируя результаты, Мендель заключил: наследование цвета бобов не может происходить от смешения признаков, оно обусловлено некими дискретными носителями цвета, передаваемыми от обоих родителей, — носителями наследственной информации, которые мы теперь называем «генами». Но этим открытие Менделя не исчерпывалось.
Грегор Мендель открыл еще и то, что, когда потомок наследовал разные разновидности одного и того же гена, одна разновидность временами полностью подавляла другую. Потому при смешении генов потомство, хотя и имело один ген для желтого цвета, а другой для зеленого, все оказалось желтым. При дальнейшем перекрестном скрещивании в среднем у четверти потомков оказалось по два желтых гена, у половины — по желтому и зеленому и еще у четверти — два зеленых. Это не только объясняет результат Менделя, но прямо указывает на природу возникновения цистического фиброза.
Медицинские исследования подтвердили: когда ребенок получает одну дефектную копию гена CFTR и одну нормальную, нормальная версия гена доминирует над дефектной. С точки зрения генетической функциональности дефектная версия остается бездействующей. А это значит, что болезнь разовьется лишь в том случае, когда ребенок получит дефектные гены от обоих родителей. В медицинской генетике это явление известно как «рецессивный тип наследования болезни».
Хотя приведенное здесь объяснение наследственной природы заболевания весьма упрощено, тем не менее оно отчетливо указывает на возможность лечения цистического фиброза путем генной терапии. Болезнь развивается от неправильной работы гена CFTR. Значит, для излечения больному нужно каким-то образом ввести правильную версию CFTR.
Не сомневаюсь: со временем станет возможно излечить самую причину цистического фиброза, вводя правильную версию гена CFTR в хромосомы пациентов, хотя на пути к этому еще много проблем, как технического, так и этического свойства. Пока ученые ограничили свои усилия исключительно стволовыми клетками легких, и на сегодняшний день их успехи весьма скромны.
Когда мутация изменяет ген в половой хромосоме, а не у аутосомной (неполовой), механизм возникновения болезни усложняется. Например, гемофилия, провоцирующая чрезмерное кровотечение через недостаточную свертываемость крови (из-за недостатка коагуляционного фактора VIII), возникает из-за рецессивной мутации в Х-хромосоме. Мужчины имеют лишь одну копию Х-хромосомы, унаследованную от матери, и потому болеют. Женщины же, имеющие две Х-хромосомы — по одной от каждого из родителей, — редко страдают от гемофилии. Для проявления болезни им нужно получить два дефектных гена. То бишь гемофилия — не только заболевание, специфически сцепленное с полом, но и, по Менделю, рецессивный признак. Но мутации генов Х-хромосомы могут быть и доминантными, как, например, мутации, приводящие к появлению рахита, устойчивого к витамину D, — и мутировавшая Х-хромосома вызывает заболевание как у мужчин, так и у женщин.
В результате мутаций может измениться и число хромосом, как при болезни Дауна, когда человек имеет лишнюю копию двадцать первой хромосомы. У хромосом могут быть фрагментированные, дублированные, отсутствующие либо иным образом поврежденные участки, что также приводит к болезням. Хотя генная их терапия еще на зачаточной стадии, существуют хорошо разработанные методы их предотвращения, ранней диагностики и определения степени риска, так что семьи, где риск проявления подобных болезней повышен, могут быть предупреждены об этом заранее.
Многие генетически обусловленные заболевания могут быть предотвращены, и бывают предотвращены, путем разъяснения того, что именно приводит к их появлению. Врачи объясняют людям риск позднего материнства, необходимость избегать радиационного облучения половых клеток и зародыша, предостерегают от использования наркотиков и небезопасных лекарственных препаратов наподобие талидомида. Для семей с высоким риском заболеваний предлагается искусственное оплодотворение с последующим генетическим контролем образовавшегося зародыша на самых начальных стадиях его развития. Эта техника, известная как «предымплантационная генетическая диагностика», позволяет обнаружить предпосылки к большому числу генетически обусловленных заболеваний, включая заболевания, сцепленные с полом, заболевания, обусловленные дефектами единичных генов и хромосомными дефектами. Распознаются генетические предпосылки к возникновению таких сцепленных с полом болезней, как гемофилия, сидром хрупкой Х-хромосомы, многочисленных нервно-мышечных расстройств (более девяти сотен их разновидностей) и сотен других болезней. Можно обнаружить и предпосылки к возникновению таких обусловленных дефектами единичных генов болезней, как цистический фиброз, болезнь Тея-Сакса, серповидноклеточная анемия и болезнь Хантингтона.
В общем и целом предимплантационной диагностике поддаются прежде всего уже известные генетически обусловленные болезни, поскольку приводящие к ним дефекты генов известны. Конечно, некоторым людям подобные манипуляции с эмбрионом могут показаться неприемлемыми с этической точки зрения, но по мнению правительств и организаций, следящих за медицинской этикой, выгоды генетической диагностики перевешивают этические сомнения. Важно также понять, что предимплантационная генетическая диагностика, позволяющая отобрать здоровые эмбрионы, не только резко снижает риск проявления болезни у потомства, но также и обеспечивает здоровье будущих поколений.
За последнее десятилетие был достигнут и весьма существенный прогресс в понимании роли мутаций при возникновении раковых заболеваний.
Но перед тем, как приступить к этой интересной и весьма злободневной теме, стоит потратить пару минут на выяснение природы и сути предмета нашего разговора. Итак, что же такое рак? Отчего он происходит? И почему так нас пугает?
Рак относится к болезням, при которых клетки начинают бесконтрольно размножаться и вторгаться в различные ткани тела. Иными словами, клетки, запрограммированные природой существовать в гармонии со всеми другими клетками, тканями и органами тела, вдруг бунтуют и начинают вести себя независимо от остальных. Как ни странно, результатом этого бунта является бессмертие взбунтовавшихся — культура раковых клеток, в принципе, бессмертна — способна размножаться сколько угодно раз. Подобное бесконтрольное размножение чрезвычайно опасно для тканей, органов и всего организма индивидуума, заболевшего раком. Размножающиеся «бунтовщики» приникают в кровь, попадают в ткани и органы, нарушая их упорядоченную работу, и могут привести к смерти.
Различают более сотни разновидностей рака, классифицируемых либо по органам, где он возникает (например, грудь или толстая кишка), либо по типам клеток, начинающих бесконтрольно делиться. Например, «карциномой» называют рак кожных клеток либо клеток, выстилающих поверхность внутренних органов, «саркомой» — рак клеток внутренних тканей либо костей, «лейкемией» — рак клеток крови, «лимфомой» и «миеломой» — рак клеток иммунной системы. По словам профессора Кароля Сикоры, экс-руководителя Международного агентства по изучению рака при Всемирной организации здравоохранения, «рак столь пугает, поскольку он — наш внутренний враг». Ужасает он и тем, насколько часто встречается. Раком болеет каждый третий житель развитых стран. В 2008 году только в США было диагностировано 1 437 180 новых случаев рака, в этом же году в Великобритании насчитали более миллиона двухсот тысяч людей, болеющих раком. Увы, ирония положения заключается в том, что по мере улучшения качества здравоохранения и развития новых терапий, поддерживающих жизнь больных раком, количество больных, скорее всего, будет увеличиваться. Сикора ожидал три миллиона больных раком в Великобритании к 2020 году. В самом деле, кажется, ни дня не обходится без сообщений по телевидению, газетах и журналах, на личных страницах в Интернете о болезни раком того или иного известного человека, без рассказа самого заболевшего либо его родных и близких о мучениях и страданиях. Если поискать «рак» в «Гугле», поиск выдает более трехсот миллионов страниц. Даже медицинский термин для рака и его истолкование звучат до крайности удручающе: «злокачественная опухоль», при которой клетки тела «бесконтрольно размножаются», порождая «метастазы» в органах тела, куда эти клетки вторгаются.
Все мы знаем: рак — повсеместно одно из наиболее распространенных заболеваний, ответственное за большое число смертей. Также известно, что частота заболеваний раком возрастает по мере старения. Многие, вероятно, знают, что латинское наименование рака, «cancer», обозначает ракообразное и дано за характерную форму раковых опухолей — они, словно рачьи ноги, расползаются от опухоли, проникая в соседние органы и ткани. Но позвольте мне, как врачу, заверить вас: многие формы рака поддаются терапии, некоторые же можно излечить полностью. Как и с любым пугающим явлением, понимание сути и причины рака довольно-таки сильно уменьшает страх перед ним. Несомненно, разумный, логичный подход к лечению рака и выбор терапии как раз и основываются на правильном понимании причин и сути этой болезни.
Тело наше состоит из разнообразных органов и тканей: мозга, сердца, легких, желез внутренней секреции, простаты и многого другого, а эти органы, в свою очередь, состоят из различных типов клеток. Износившись в процессе жизнедеятельности, эти клетки умирают и должны замещаться новыми клетками, рожденными в результате деления. Первый шаг в понимании рака — это уяснение того факта, что почти все виды рака вызываются нарушениями регуляции размножения клеток генами либо другими регулирующими факторами.
Две группы генов являются в особенности важными для управления размножением клеток. Одна группа известна как «онкогены» («онко» значит «опухоль») и названа так из-за увеличения риска возникновения рака в случае неправильного функционирования этих генов. Вторая группа носит название «гены-супрессоры опухолевого роста». Как и указывает название, при нормальном функционировании они подавляют стремление клеток к бесконтрольному размножению — то есть к образованию раковых опухолей. Потому мутации, неподходящим образом активирующие онкогены либо деактивирующие гены-супрессоры, могут быть непосредственной причиной рака.
Декодирование человеческого генома выявило сопутствующие раку генетические изменения в таких подробностях, что два американских онколога, Фогельштайн и Кинцлер, объявили: «Рак — это генетически обусловленное заболевание». Эти онкологи выявили мутировавшие гены, ответственные за возникновение различных типов рака, а также результаты действия этих мутаций — изменения в механизме нормального функционировании генов. Например, одна из пяти разновидностей рака молочной железы связана с мутацией генов BRCA1 и BRCA2. Генетики предсказывают: восемьдесят процентов женщин, являющихся носителями этих мутаций, в течение жизни заболеют раком молочной железы — чему может помешать заранее проведенная хирургическая операция. Недавно метод предимплантационной генетической диагностики стал применяться и для тех семей, где у потомства возможен рак молочной железы, и тестирование эмбриона на предмет наличия мутаций генов BRCA1 и BRCA2 становится все более доступным. Уже в нескольких странах родились на свет дети, чьей жизни не угрожает рак молочной железы.
В 2006 году, в рамках комплексного проекта по генному скринингу, в США исследовали более тринадцати тысяч генов, взятых из раковых клеток молочной железы и толстой кишки. Гены раковых клеток сравнили с нормальными и обнаружили: в раковых клетках в среднем ненормально функционируют девяносто генов. Но за развитие рака на ранней стадии ответственно гораздо меньшее число генов: в среднем одиннадцать — и для рака молочной железы, и для рака толстой кишки. Основываясь на этих результатах, Национальный институт здравоохранения США взялся за составление «Атласа ракового генома». Целью этого проекта является декодирование генома раковых клеток всех разновидностей человеческого рака и, путем сравнения этих геномов с геномами нормальных клеток, выявление генетических нарушений, вследствие которых и происходит рак. Уже начались исследования в рамках этого проекта по раку легких, мозга и яичников.
Думаю, вполне логично ожидать, что с ростом нашего знания о мутациях и их природе появятся новые способы предотвращения и терапии рака. Однако, хотя понимание природы мутаций и развитые на этой основе медицинские приложения генетики оказались весьма полезными и действенными, следует подчеркнуть: мутации — не единственный механизм появления передающихся по наследству генетических изменений в эволюционном процессе, а также не единственная причина генетических изменений, обуславливающих возникновение рака и других заболеваний.