Развивающаяся отрасль, которая изучает, как окружающая среда может менять организм, не изменяя его ДНК, называется эпигенетикой. В слове эпигенетика используется греческая приставка эпи-, означающая «выше» или «над». Регулирование генов происходит на уровне выше ДНК, отсюда и название эпигенетика. Эпигенетику интересует не то, какие изменения или мутации закодированы в ДНК, а то, как эти гены экспрессируются (или не экспрессируются).

Эпигенетика влияет на «упаковку» генов, а не сами гены. Подробности этого процесса – вне рамок данной книги, но упрощенная версия выглядит примерно так: один из главных механизмов эпигенетических изменений называется метилированием ДНК. Изменения в метилировании ДНК генов-супрессоров опухолей могут отключить эти гены[172], что способствует бесконтрольному росту и развитию рака. Эти изменения экспрессии генов – и, соответственно, риска рака – происходят без каких-либо генетических мутаций.

Представьте себе партитуру песни. Ноты – это главный каркас, но вокруг этих нот можно нарисовать крещендо, диминуэндо и другие условные знаки, которые говорят, как исполнять песню, чтобы изменить ее сотней различных способов. Одни и те же записанные ноты могут породить очень разные произведения. Песня Beatles зазвучит совершенно иначе, если ее будут исполнять Aerosmith. В случае с генами роль нот исполняет последовательность ДНК, но окружающая среда может менять экспрессию генов сотней различных способов, вообще не меняя ни ноты в «партитуре». А вот генетическая мутация – это перманентное изменение: вставка новых нот, удаление старых или изменение их высоты.

Многие факторы окружающей среды, например рацион питания и физические нагрузки, могут влиять на экспрессию генов. Эпигенетика переворачивает старую догму, что генетический код – это ключевой определяющий фактор экспрессии и работы клеточных генов. Упаковка гена может быть не менее, а то и более важна, чем сам ген, и на эти эпигенетические изменения в основном влияют факторы окружающей среды. Это явление, очевидно, ставит под сомнение старую теорию соматических мутаций, которая сосредотачивается исключительно на генетических мутациях.

Если сами гены не меняются, то огромные расходы на расшифровку генетического кода – не самое полезное предприятие. Когда работа над «Атласом ракового генома» (TCGA) только началась, уже было хорошо известно, что для развития некоторых видов рака очень важны изменения в метилировании ДНК[173]. Ряд известных канцерогенов, как считается, действуют через эпигенетические сигнальные пути. При раке толстой кишки до 10 % генов, кодирующих белки, метилируются иначе, чем в здоровых клетках кишечника, что еще раз подчеркивает роль эпигенетики[174].

Это заметный отход от чистой ТСМ. Развитие рака зависит и от внутренних мутаций, и от внешнего давления отбора окружающей среды, в которой растет опухоль. Это не значит, что семя совсем не важно: напротив, теперь мы лучше понимаем, как растет рак, и включаем в этот процесс и «почву». Окружающая среда оказывает давление отбора на «семена», которые лучше всего приспособлены к выживанию. Рак может «расцвести», а может и остаться в дремлющем состоянии – это зависит от состояния организма.

Что является движущей силой накопления генетических мутаций, вызывающих рак?

Новая парадигма дает нам более четкое и нюансированное понимание того, как раковые клетки взаимодействуют с окружающей средой, порождая клинически значительные раковые опухоли. Окружающая среда выбирает, каким семенам процветать, а каким – увянуть[175]. Что движет этой селекцией? Вот настоящий вопрос.