В отличие от генетики, наследование по механизмам эпигенетики определяется не молекулами наследственности (ДНК и РНК), а их ближайшим окружением – эпигенетическим ландшафтом. Этот термин ввёл британский биолог Конрад Хэл Уоддингтон. Эпигенетический ландшафт часто сравнивают с географическим.

Суть эпигенетического ландшафта состоит в том, что каждая клетка в своём развитии проходит стадии от «суперклетки», способной становиться любой клеткой, до узкоспециализированной клетки.

Название «суперклетка» условно: в науке такого термина не существует, но я буду его использовать, чтобы объяснить эпигенетические процессы.

Когда думала о том, как описать вам эпигенетический ландшафт и суперклетку, мне на ум пришла метафора речной системы и родника, ведь эту книгу я пишу в любимых горах Кавказа. Сейчас лето, и сочная зелень контрастирует с белоснежными верхушками, а горные реки – бурные, моего любимого бирюзово-голубого цвета… Но вернёмся к механизмам эпигенетики.

Давайте представим, что суперклетка – это горный родник. Он начинается высоко в горах, чистый и мощный. Его вода кристально прозрачна и полна невероятного потенциала, ведь она может стать чем угодно:

• бурной горной рекой,

• тихим лесным ручейком,

• глубоким озером,

• частью огромного океана,

• даже падать водопадом

• или питать термальный источник!

Пример «суперклетки» – оплодотворённая яйцеклетка, которая обладает тоти- или плюрипотентностью – потенциалом дать начало любому типу клеток в организме (нейрону, клетке кожи, крови, мышцы и т. д.). Эта суперклетка – неограниченный источник возможностей.

Эпигенетический ландшафт в свою очередь – это сам Кавказ, горный регион с уникальным рельефом, долинами и руслами рек.

Его особенности:

• «Генетический» каркас (ДНК): основные горные хребты, ущелья и плато созданы давно и неизменны – это наша наследственная ДНК. Они определяют общие очертания региона: где могут течь реки, где находятся низменности.

• «Реки» судьбы (пути дифференцировки): от родника вниз по склонам стекают водные потоки. Каждый поток – это путь развития клетки.

• Главные русла – широкие, глубокие долины, куда вода стремится естественно. Это пути к основным типам клеток (нервной ткани, эпителию, мышцам и т. д.).

Ручьи и протоки – меньшие ответвления, ведущие к более специализированным клеткам (например, не просто «нервной клетке», а «нейрону зрительной коры»).

• Точки выбора (развилки): на пути потоков есть ключевые развилки, здесь вода (развивающаяся клетка) должна выбрать направление. Это моменты, когда клетка «решает», чем ей стать дальше.

• Конечные «устья» (специализация): каждый поток в конце концов впадает в своё «устье». Попав в устье, вода (клетка) уже не может вернуться обратно в горы или легко перетечь в другое устье. Она нашла своё место – стала зрелой, специализированной клеткой.

Как всё происходит? Вода из родника (суперклетка) начинает течь. Поначалу она находится на самой вершине, где рельеф пологий. Её путь гибкий: она легко может изменить направление, перелиться из одного мелкого ручейка в другой. Она ещё может стать почти чем угодно (см. рис. на стр. 57).

На то, по какому руслу потечёт вода в точке развилки, влияют два главных фактора:

• «Форма долин» (наследственные эпигенетические маркеры) – уже существующие углубления, каналы. Это как «память ландшафта» – эпигенетические метки, которые унаследованы от родителей и предрасполагают к выбору определённого пути (метилирование ДНК – «стикеры-заглушки» на унаследованных генах-«рецептах», модификации гистонов – система «скрепок», управляющая доступом к «рецептам»).

• «Погодные условия» (факторы среды), например дожди (питательные вещества, гормоны). Обильные дожди в одном районе могут направить воду по одному руслу. Засуха (нехватка ресурсов) может заставить воду искать новое, неожиданное русло. Оползни (стресс, травма) могут резко перегородить одно русло и направить воду по другому, возможно, менее оптимальному пути. Ветер (сигналы от соседних клеток) может «подталкивать» воду в определённом направлении. Человеческое вмешательство (терапия, изменение образа жизни), как мелиорация: можно прорыть каналы, чтобы направить воду в нужное русло или даже создать новое озеро/водохранилище (и таким образом перепрограммировать клетку).

Под воздействием «погоды» (скажем, всплеска гормона роста) и «формы долин» (например, унаследованной склонности к определённому типу обмена веществ) вода на развилке выбирает конкретное русло. Чем дальше вниз по течению, тем специфичнее становится путь воды и тем сложнее ей свернуть или вернуться назад. Она всё больше «определяется» с конечной формой и закрепляет ее.

После того как «вода» достигает своего «устья», это уже зрелая, специализированная клетка (например, клетка печени). Она идеально приспособлена к «экологической нише» (функции в организме) и больше не меняет свою природу.

Давайте подытожим. Путь клетки напоминает путь воды в горах:

• начинается с «суперклетки» – чистого источника с неограниченным потенциалом «стать чем угодно»;

• течение определено эпигенетическим ландшафтом – сочетанием неизменных горных хребтов (ДНК) и динамичных долин (эпигенетических меток), созданных предками и средой;

• на каждой развилке клетку ведут два фактора: рельеф (унаследованные эпигенетические «стикеры» и «скрепки», задающие предрасположенность) и текущая погода (питание, стресс, гормоны, даже мысли);

• достигая «устья», клетка определяется со своей специализацией.

Так эпигенетика превращает генетическую карту в живой ландшафт: не только то, что записано в ДНК, но и меняющиеся погода и рельеф помогают или мешают раскрыться нашему внутреннему потенциалу.