«Страх — заразная штука». Как стресс и травмы могут повредить ДНК будущих поколений

Мы бываем похожи на родителей, бабушек и дедушек цветом глаз, волос, фигурой, другими очевидными физическими признаками. Но могут ли у нас быть одинаковые страхи? И могут ли они передаваться по наследству? На этот вопрос отвечает биолог Билл Салливан в книге «Познакомьтесь с собой. Как гены, микробы и нейроны делают нас теми, кто мы есть».

Неважно, насколько мы большие и сильные: страх приходит ко всем (даже Человек из стали боится криптонита). Однако, каким бы неприятным ощущением ни был страх, это необходимое зло, развившееся для нашей защиты. У генов, которые образуют нервную систему, быстро реагирующую на угрозу, есть преимущество при выживании. Чем быстрее «машина для выживания» может среагировать на угрозу, тем с большей вероятностью она останется в живых и сможет воспроизвести себя, передав эту стабильную реакцию страха следующему поколению.

Страх — автономная реакция, то есть происходит она без обдумывания. Вот почему вы подпрыгиваете, когда ваши друзья внезапно выскакивают на вечеринке с криком: «Сюрприз!» Вы не задаетесь вопросом, а нужно ли вам подпрыгнуть. Когда мы пугаемся, в организме происходят мгновенные биохимические изменения. В ответ на стрессовый стимул — неожиданный шум или зловещую тень позади — наш мозг переходит в режим тревоги и подает сигнал о выбросе гормонов стресса.

Выделяющиеся эпинефрин (адреналин) и норадреналин предназначены для усиления дыхания, повышения частоты сердечных сокращений и кровяного давления, а также для расщепления накопленных сахаров ради получения энергии. Они расширяют ваши зрачки, чтобы улучшить зрение, и отключают процессы пищеварения, чтобы направить энергию на отражение угрозы. Выделяется также кортизол: он увеличивает количество сахара в крови и подавляет иммунную систему, что дает дополнительную энергию для реакции на угрозу.

Все эти непременные действия крайне важны для реакции «бей или беги»

Откуда ваш организм знает, чего бояться? Все подскочат, если их внезапно напугать, но не всех бросит в дрожь тур «Призраки и вампиры Нового Орлеана». Врожденные страхи — те, что у животных запрограммированы без обучения. Например, мыши рождаются с врожденным страхом перед кошками. Кошки рождаются с врожденным страхом перед собаками (и огурцами, если верить YouTube). У людей известно только два врожденных страха: громкие неожиданные звуки и страх падения (хотя некоторые страхи мы подхватываем быстро и легко, напри- мер боимся пауков, змей и Дика Чейни*). Люди, которых приучили верить в сверхъестественное, больше склонны бояться привидений, нежели материалисты.

Вне зависимости от того, являются страхи врожденными или обретенными, генетические вариации могут частично объяснить, почему некоторые люди пугаются, а некоторые — расслабляются. В главе 5 мы обсуждали вариант гена FAAH, который обеспечивает большее количество анандамида — вещества, уменьшающего беспокойство. У кого анандамида больше, те справляются со страхами быстрее, чем другие. Со страхом также связаны мутации в рецепторах для тормозного нейромедиатора ГАМК (с которым мы познакомились в главе 4). Поврежденные рецепторы ГАМК мешают поступлению этого успокаивающего тормозного нейромедиатора к мозгу, и это, вероятно, объясняет, почему некоторые более пугливы и тревожны. Мыши с нехваткой рецепторов ГАМК трусливее обычных. Мутации в рецепторах ГАМК можно также обнаружить у людей, страдающих паническими атаками — внезапными сильными приступами тревоги.

Почему демоны ваших дедушек и бабушек могут охотиться на вас

Не страдаете ли вы странными необъяснимыми страхами? У каждого десятого американца есть какая-то фобия, и этот страх может оказаться таким интенсивным, что проявляется даже при отсутствии опасности. Например, люди с акрофобией боятся высоты, даже находясь в безопасном высотном здании. Персонаж ситкома «Замедленное развитие» Тобиас Фюнке никогда не оголяется и даже душ принимает в трусах: он страдает от гимнофобии, которая действительно существует. Среди других фобий — арахибутирофобия (боязнь прилипания арахисового масла к небу), консекоталеофобия (боязнь палочек для еды), аулофобия (боязнь звуков флейты) и криптонит моей жены — сколопендрофобия (боязнь многоножек).

По данным Национальных институтов здравоохранения, более 19 миллионов жителей США ощущают снижение качества жизни из-за различных иррациональных страхов и беспокойств. Откуда берутся эти странные фобии? Возможно, из вашего собственного опыта. В детстве я едва не подавился, засунув в рот слишком много тарталеток с арахисовой пастой. Не уверен, что могу считаться полноценным арахибутирофобом, однако я по сей день крайне осторожно ем продукты с арахисовым маслом. Те страхи и фобии, которые нельзя объяснить личным опытом, могут корениться в генеалогическом древе. В романе «Книга кладбища» Нил Гейман писал: «Страх — заразная штука. Он передается другим». Как оказалось, не просто заразная: страх может передаваться последующим поколениям, как было показано в следующем эксперименте.

Ацетофенон — это химическое соединение, которое естественным образом содержится во многих продуктах питания, включая абрикосы, яблоки и бананы; в чистом виде оно пахнет черемухой. Мышам нравится запах ацетофенона, однако их можно научить и бояться его. Это сделали в 2013 году нейробиологи Керри Ресслер и Брайан Диас из Университета Эмори с помощью легких электрических разрядов. Они выпускали пары ацетофенона в клетку, а потом через пол били мышей слабым током.

Спустя три дня даже легкий аромат ацетофенона заставлял мышей ежиться от страха, хотя током их уже не били. Другими словами, Ресслер и Диас внушили подопытным мышам искусственный страх перед черемухой.

Затем ученые взяли самцов с черемухофобией и скрестили их с обычными самками, которых не приучали бояться этого запаха. Неожиданно оказалось, что потомство родилось со значительно повышенной чувствительностью к черемуховому запаху: животные тревожились, как только улавливали его. Это удивительно, ведь этих мышей никто не учил связывать запах с электрическим разрядом. Они просто такими родились, словно отец прошептал им предупреждение еще в утробе матери: «Парень, удирай, почуяв запах черемухи, а то эти чокнутые типы в халатах могут ударить тебя током».

Передача ребенку приобретенного страха уже выглядит довольно дико

Но еще больший шок был, когда внуки черемухофобных мышей продолжали демонстрировать усиленную реакцию страха на запах черемухи, хотя даже их родителей никто не бил током. Этот удивительный переход признаков через несколько поколений, не связанный с изменением последовательности генов, называется эпигенетическим наследованием между поколениями.

Почему это так удивительно? Потому что дети обычно не наследуют то, чему учили их родителей. Например, меня учили убирать за собой крошки после еды, но, уверяю вас, мои дети не унаследовали такое поведение. По неким соображениям я изучал в колледже дифференциальное исчисление, однако моих детей все равно пришлось учить базовым правилам арифметики. А какие родители не хотели бы, чтобы их ребенок родился уже приученным к горшку? Так почему же мышь, обученная бояться запаха черемухи, передала такое поведение своим потомкам?

Мышата боятся запаха, словно их предупредили об окружающей среде, подобно тому, как друг предупреждает о внезапной контрольной. Чтобы сообщить такую информацию, требовалось передать какое-то сообщение в половые клетки в реальном времени. Это в свою очередь означает, что сперматозоид и яйцеклетка должны иметь средства для восприятия среды. Половые клетки должны также иметь средства для предварительного программирования содержимого своей ДНК, чтобы потомство родилось готовым к выживанию в среде, где жили его родители. Оказывается, что сперматозоиды действительно содержат сенсоры для гормонов, нейромедиаторов, факторов роста и — да-да, именно так — запахов. Сперматозоид буквально чует, что происходит! Возможно, эти рецепторы в сперме похожи на широкополосные сканеры, которые ощущают потенциальные проблемы в окружающей среде, чтобы команда генов могла подготовиться к запуску? Если да — как это работает?

Ресслер и Диас исследовали, влиял ли страх каким-то образом на мозг. И — подумать только! — черемухофобные мыши вырабатывали в мозге гораздо больше рецепторов запаха ацетофенона (OLFR151) по сравнению с подопытными животными, у которых не было выработано условного рефлекса, и их детенышами. Повышенное количество рецепторов OLFR151 сделало мышей гораздо более чувствительными к аромату черемухи.

Ресслер и Диас предположили, что выработанный условный рефлекс должен был вызвать изменения и в половых клетках. Действительно, они обнаружили, что ген рецептора запаха OLFR151 в сперматозоидах мышей, боящихся черемухи, ослаблял метилирование ДНК. Без этого вырабатывалось больше рецептора запаха, что приводило к усилению реакции детенышей на запах. Когда же эти мышата выросли, в их сперме метилирование ДНК в гене OLFR151 было также снижено, что объясняет, почему их потомки по-прежнему боялись аромата черемухи, хотя прошло два поколения после выработки условного рефлекса.

С тех пор были обнаружены новые примеры наследования между поколениями и у других видов, включая людей

В предыдущих главах мы обсуждали примеры программирования плода, когда ДНК будущего ребенка эпигенетически изменяется в ответ на родительскую среду, рацион или злоупотребление наркотиками. То же самое касается и эпигенетического наследования между поколениями, за исключением того, что изменения, запрограммированные в ДНК, передаются как минимум еще на одно поколение. Один из наиболее характерных примеров этого феномена для людей наблюдается у потомков тех, кто пережил голландскую голодную зиму 1944 года. В 1944 году немецкая продовольственная блокада Нидерландов вызвала ужасный голод, последствия которого можно видеть и сегодня. Многие из детей и внуков голодающих матерей родились мелкими и выросли со склонностью к ожирению и диабету. Предполагается, что у матерей, голодавших во время беременности, родились дети, ДНК которых подверглась пренатальному программированию, чтобы экспрессировать те гены, которые максимизируют извлечение калорий из минимального количества пищи.

Такая стратегия имеет смысл, если рождение приходится на время голода. Однако экономный обмен веществ неуместен во время изобилия, что объясняет, почему их потомки сейчас сражаются с проблемами веса. А вот недавний пример: по-видимому, эпигенетические метки остались у детей, родившихся у беременных, травмированных атаками террористов 11 сентября 2011 года. Дети матерей, у которых в результате терактов развилось посттравматическое стрессовое расстройство, показывают повышенный риск возникновения тревожных расстройств.

И пренатальное программирование, и эпигенетическое наследование между поколениями поразительны и учат смирению. Эти следствия эволюции подразумевают, что некоторые ваши поступки (хорошие или плохие) могут быть результатом опыта ваших родителей или даже бабушек и дедушек. Мы можем найти хорошее применение этим знаниям: осознание, что стресс и травмы могут повредить ДНК на несколько поколений, должно вдохновить нас на незамедлительное улучшение условий для детей.