Реакции мозга на социальные стимулы могут быть масштабными, включающими сотни, иногда тысячи генов. Еще 20 лет назад ни один уважающий себя генетик или нейробиолог не мог и вообразить, что социальный опыт приводит к изменениям в поведении и экспрессии генов в мозге. Однако именно это мы и наблюдаем.

Трансгенерационное наследование через одно поколение (F1)

Термин «трансгенерационная эпигенетика F1» описывает влияние материнских или отцовских генетических факторов на ребенка. Ученые обозначают его как фактор F1.

В тот или иной момент, я уверен, все мы задавались вопросом, почему некоторые люди всегда спокойны, несмотря ни на что, а другие начинают волноваться по любому поводу. Недавние исследования на крысах дают ключ к разгадке. Крысы-матери, по-видимому, делятся на две группы: представители одной тратят много времени на вылизывание, кормление и уход за своими детьми, а другой – просто игнорируют потомство. Правильно воспитанные крысята, как правило, вырастают спокойными взрослыми крысами, в то время как крысята, лишенные родительской заботы, вырастают тревожными. Заботливое поведение матери-крысы в течение первой недели жизни формирует эпигеном ее детенышей, и этот паттерн имеет тенденцию сохраняться даже после того, как крысята становятся взрослыми. Разница между спокойной и встревоженной крысой^[45] не генетическая, а эпигенетическая^[46].

Эти данные указывают на то, что более высокий уровень материнской заботы в течение первой недели жизни приводит к формированию поведения, которое характеризуется устойчивостью к стрессу и повышенной заботой о своем потомстве. В данном случае то, что верно для крыс, относится и к людям^[47]. Будущие родители, пожалуйста, примите это к сведению.

В 2011 году группа из Делавэрского университета решила изучить, влияют ли невзгоды в раннем возрасте на экспрессию генов. Они подвергали крысят воздействию жестоких воспитателей в течение 30 минут ежедневно на протяжении первых семи дней жизни. Ученые провоцировали жестокое обращение крыс-матерей с детьми, помещая их в незнакомую среду и ограниченное пространство. В результате воспитатели начали топтать, ронять, таскать, активно отвергать и грубо обращаться со своими детенышами. Такое обращение, естественно, вызывало у младенцев дистресс-реакции^[48].

Нейротрофический фактор головного мозга (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) регулирует выживание и рост нейронов, влияя на синаптическую эффективность и пластичность. У подвергшихся жестокому обращению крысят^[49] ученые обнаружили значительное снижение экспрессии гена BDNF, что соответствовало предыдущим выводам о влиянии раннего жизненного опыта и о последующем пагубном изменении личности и поведения. Этот неэффективный ген сохранялся на протяжении всего развития и во взрослом возрасте.

ИЗВЕСТНО, ЧТО ЖЕСТОКИЕ И НЕБРЕЖНЫЕ ВОСПИТАТЕЛИ ДЕЛАЮТ ДЕТЕЙ ОСОБЕННО ВОСПРИИМЧИВЫМИ К КОГНИТИВНОЙ И ЭМОЦИОНАЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИЯМ.

Жестокое обращение в детстве^[50] в значительной степени вызывает более позднее диагностирование глубокой депрессии в подростковом и взрослом возрасте, а также позднее обнаружение шизофрении, пограничного расстройства личности и посттравматического стрессового расстройства.

Деликатный уход тоже имеет огромную ценность для ребенка. Например, нейробиолог Регина Салливан из Медицинской школы Нью-Йоркского университета обнаружила, что у крысят, испытывающих боль, несколько сотен генов активнее, чем у крысят, с ней не знакомых. Однако в присутствии их матерей менее ста генов аналогичным образом экспрессировались (активировались). Салливан успешно продемонстрировала, что мать, успокаивающая своего ребенка во время боли, изменяет активность генов в части мозга, отвечающей за эмоции (миндалевидное тело), и таким образом вызывает положительную краткосрочную поведенческую реакцию у ребенка^[51].

Это имеет важные последствия для понимания биологии привязанности и связи в послеродовой период. Каждое проявление материнской привязанности изменяет активность генов в мозге ее ребенка, что приводит к постепенному развитию у младенца ответной привязанности. Улыбка ребенка, в свою очередь, вызывает эпигенетические изменения у матери, а повторение этого взаимодействия с течением времени в конечном счете способствует развитию взаимной любви.

Трансгенерационное наследование через два и три поколения (F2 и F3)

F2 и F3 используются, чтобы обозначить влияние родительского поведения, стресса или травмы на внуков и правнуков^[52]. Эти эффекты часто зависят от пола.

Я восхищаюсь исследованием, проведенным в Эморийском университете. Оно очень простое и прямолинейное. Исследователи проверили, как определенные запахи, которым подвергались родители^[53], могут влиять на поведение и мозг их потомков в разных поколениях. Ученые поражали лабораторных мышей-самцов электрическим током каждый раз, когда они подвергались воздействию запаха ацетофенона – химического вещества, используемого в парфюмерии. В результате этого классического метода воздействия мыши стали беспокоиться при одном только запахе ацетофенона. Их дети тоже стали бояться этого запаха, хотя никогда и не подвергались подобному влиянию.

Мыши не проявляли никакой реакции на другие запахи и не испытывали страха при звуках или различных типах предупреждений. Чтобы подтвердить это, ученые даже взяли сперму у первой группы мышей, а затем использовали метод экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) для имплантации спермы в самок из другой лаборатории. Беременных мышей выращивали изолированно, вдали от любых контактов с другими мышами, и все же их дети по-прежнему демонстрировали повышенную чувствительность к исходному запаху.

Аналогичные результаты получили австралийские исследователи, изучавшие мышей, зараженных паразитом, вызывающим токсоплазмоз. Они обнаружили, что сперма инфицированных отцов несла измененную эпигенетическую сигнатуру, которая влияла на мозг будущего потомства. Молекулы в сперме, так называемые микроРНК^[54], по-видимому, влияют на развитие мозга и поведение потомства (подробнее о микроРНК см. на стр. 41). Трансгенерационное наследование подобных эпигенетических модификаций было связано с нервно-психическими расстройствами у детей и внуков этих мышей.

Другие исследователи изучили влияние стресса на четыре поколения крыс^[55] и обнаружили, что однократное воздействие стресса на беременных матерей увеличивает риск преждевременных родов и негативно сказывается на их потомстве во многих областях. Ученые подчеркнули, что причины многих сложных заболеваний, скорее всего, коренятся в опыте наших предков.

Воздействие никотина и других компонентов сигаретного дыма на матерей признано значительным фактором риска развития поведенческих расстройств, включая синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) у многих поколений потомков. Чтобы выяснить, относится ли то же самое к отцам, исследователи из Университета штата Флорида в Таллахасси подвергали мышей-самцов воздействию низких доз никотина^[56] в питьевой воде на этапе жизни, когда мыши производят сперму.

Затем они скрестили этих мышей с самками, которым никогда не давали никотин. В то время как отцы вели себя нормально, дети обоих полов проявляли гиперактивность, дефицит внимания и когнитивную ригидность. Когда самок мышей из этого поколения скрестили с самцами, никогда не получавшими никотин, у потомства мужского пола наблюдался меньший, но все же значительный дефицит когнитивной гибкости^[57]. Анализ сперматозоидов от самцов, изначально подвергнутых воздействию никотина, показал, что несколько генов изменились эпигенетически, включая ген рецептора дофамина D2, участвующего в развитии мозга и обучении. Такой результат предполагал, что эти изменения способствовали возникновению когнитивных нарушений у потомства, но обращал внимание на необходимость проведения дополнительных исследований того, как на здоровье детей влияет курения отца^[58].

Как насчет бабушек и дедушек, которые курят? Что ж, у нас тоже есть исследование по этому поводу. Проанализировав данные о более чем 14 500 детях, родившихся в Соединенном Королевстве в 1990-х годах, эпидемиологи из Бристольского университета обнаружили, что у людей, у которых бабушки по материнской линии курили во время беременности, риск развития аутизма повышался на 53 %. Исследование также показало, что девочки, чьи бабушки по материнской линии курили^[59] во время беременности, на 67 % чаще имели черты, связанные с аутизмом. Исследователи продемонстрировали, что по двум признакам (социальное общение и патологически циклические действия) внучки пострадали гораздо больше, чем внуки.

Сегодня в большинстве стран мира марихуана воспринимается как безвредная или, по крайней мере, менее вредная, чем алкоголь. Исследователи из Университета Дьюка доказали, что это убеждение необоснованно. Они проанализировали различия между спермой мужчин, которые курили или употребляли марихуану^[60] другими способами, и контрольной группы, не имевшей такого опыта. Исследователи выявили значительное гипометилирование в сперме мужчин, употреблявших марихуану, в гене, который связан с аутизмом, шизофренией и посттравматическим стрессовым расстройством, однако не нашли того же у представителей контрольной группы. Это гипометилированное состояние также обнаружили в области переднего мозга крыс, рожденных от отцов, подвергшихся воздействию ТГК^[61], что приводило к когнитивному дефициту.

Исследователи из Медицинской школы Маунт-Синай^[62] в Нью-Йорке, решив изучить больше психологических проблем с далеко идущими последствиями, подвергли взрослых мышей-самцов хроническому стрессу от социального поражения^[63]. Затем они скрестили мышей, переживших стресс, и контрольную группу мышей-самцов с нормальными мышами-самками. Как только родилось потомство, мышат оценили с помощью различных стандартных тестов на наличие симптомов депрессии и тревожности. Также в двух группах новорожденных мышей измерили уровни кортикостерона и фактора роста эндотелия сосудов в плазме крови.

Отпрыски как мужского, так и женского пола от отцов, подверженных хроническому стрессу, демонстрировали ярко выраженное депрессивное и тревожное поведение. У них также наблюдались повышенные базальные уровни кортикостерона в плазме крови и сниженные уровни фактора роста эндотелия сосудов, оба из которых тесно связаны с депрессией. Подобные результаты, полученные в экспериментах на мышах, показывают, что часть индивидуального риска развития клинической депрессии или других расстройств, связанных со стрессом, может определяться воздействием стресса на протяжении всей жизни отца ребенка.

Исследования, проведенные многими ведущими исследовательскими институтами, подтверждают, что интенсивные переживания, с которыми сталкиваются родители при жизни, могут с помощью механизма трансгенерационного наследования влиять на физическое и психическое здоровье их детей на протяжении бесчисленных поколений. Хотя в настоящее время это и трудно доказать, растущая волна подтверждающих исследований, похоже, продвигает гипотезу о том, что многие случаи необъяснимых фобий, тревог, расстройств настроения или личностных черт также связаны с трансгенерационным наследованием.