ГЕНЫ И ПОВЕДЕНИЕ

чин. На рисунке 1 в родословной

мужчины обозначены кубиками (тем-

ным – больной мужчина, светлым –

здоровый), а женщины – кружочками.

Как известно, у мужчин имеется

одна Y- и одна Х-хромосома, а у

женщин - две Х-хромосомы. У муж-

чин, получивших «больной» ген с Х-

хромосомой матери, заболевание про-

является, так как, в отличие от жен-

Следить за изменением аллельных

При введении подобной мутации в

щин, у них нет «в запасе» нормально-

состояний генов в разных участках

ген моноаминоксидазы А мышей они

го гена на второй хромосоме.

хромосом можно при помощи специ-

превращались в безумных убийц, ата-

Перед образованием яйцеклетки

ально

созданных

молекулярно-

куя других мышей без всякого повода.

обе Х-хромосомы (так же как и ос-

генетических карт. Генетики выявили

Однако сам Бруннер не считает, что

тальные 22 пары неполовых хромо-

сцепление тысяч индивидуальных ку-

он открыл “ген агрессивности”. Ведь

сом) обмениваются частями, но поря-

сочков ДНК (их называют маркерами) и

даже в одной семье, у мужчин,

док генов в них не изменяется (рис.2).

составили карты их расположения для

имеющих одну и ту же мутацию, сте-

Этот процесс называется рекомбина-

всех хромосом человека. Молекулярно-

пень агрессивности и спектр наруше-

цией.

генетические карты позволяют узнать,

ний поведения значительно различа-

В геноме человека около ста ты-

где находится какой-либо новый ген.

лись. Поведение – слишком сложная

сяч генов. Размер генома и набор ге-

Для этого достаточно определить с ка-

система, чтобы считать, что какая-

нов у всех людей практически одина-

ким маркером он сцеплен – то есть вме-

либо его форма определяется одним

ковы. Однако многие гены могут на-

сте с каким участком-маркером этот ген

конкретным геном.

ходиться в альтернативных состояни-

передается в ряду поколений.

Донжуаны и верные полевки

ях - они называются аллелями. Ясно,

Из крови членов исследуемой семьи

что из всего многообразия аллелей

выделили ДНК и определили, что у всех

данного гена человек получает от

больных на участке Х-хромосомы (он

Интересные данные о влиянии на-

своих родителей всего два – один от

называется локус Xp11.23-11.4) аллель-

следственности на репродуктивное

матери, другой от отца.

ное состяние генов одинаково. В этом

поведение

получены

при изучении

В процессе рекомбинации те или

локусе расположен ген моноаминокси-

двух видов мелких грызунов, похо-

иные аллели разных генов (на рис.2

дазы А, одного из ферментов, который

жих на мышей – прерийной и горной

гены обозначены цифрами, а

разные

разрушает вещества, передающие сиг-

полевок. Эти виды настолько схожи,

аллели каждого гена – цветами), ко-

налы от одной нервной клетке к другой

что внешне их трудно различить. У

торые ранее находились в разных мо-

- серотонин, дофамин, норэпинефрин и

них имеется одно существенно разли-

лекулах ДНК, теперь могут оказаться

другие.

чие: самцы горной полевки пытаются

в одной молекуле - они образуют но-

У всех обследованных

больных

спариться с каждой доступной сам-

вое сочетание аллелей, отличное от

мужчин из этой семьи имелась точечная

кой, тогда как самцы прерийной по-

исходного.

мутация в гене моноаминоксидазы А. В

левки моногамны - выбрав самку, они

Если гены

расположены

далеко

результате мутации кодон ЦАГ (цито-

хранят верность ей всю жизнь, отго-

друг от друга на хромосоме, то они

зин-аденин-гуанин), кодирующий ами-

няя от нее других самцов. Однако

рекомбинируют

достаточно

часто.

нокислоту глутамин, превратился в ко-

стоит блокировать у верных самцов

Если же гены расположены рядом, то

дон ТАГ (тимин-аденин-гуанин) – сиг-

рецепторы пептидного гормона вазо-

они редко разделяются в результате

нал остановки синтеза белка. Из-за от-

прессина, как они превращаются в

рекомбинации и наследуются совме-

сутствия моноаминоксидазы

содержа-

мышиных

донжуанов.

Исследования

стно. Это явление и называется сцеп-

ние дофамина и серотонина у больных

показали, что у “женатых” самцов

лением генов.

было значительно выше нормы. У здо-

прерийной полевки мозг вырабатыва-

“Больной” ген передается сцеп-

ровых мужчин эта мутация отсутство-

ет больше вазопрессина, чем у одино-

ленно вместе со своими ближайшими

вала, а у женщин – носительниц мута-

ких. Ни у самцов горной полевки, ни

соседями. То есть сочетание аллелей в

ции в Х-хромосоме вторая хромосома

у самок обеих видов уровень вазо-

данном участке хромосомы у больных

была нормальной и обеспечивала син-

прессина не реагирует на изменение

не изменится. Таким образом, если у

тез моноаминоксидазы.

семейного

положения.

Значительное

всех больных в семье есть общий не-

Работа Бруннера вызвала

отклики

изменение

репродуктивного поведе-

изменный участок хромосомы, то там

по всему миру, но найти такую мута-

ния этих двух видов грызунов связано

и должен находиться нужный ген.

цию в других семьях с аналогичными

с совсем

небольшими

изменениями

нарушениями поведения не удалось.

гена рецептора вазопрессина. У чело-

3

века такой ген тоже известен, однако

тревожность и депрессия (их исследо-

следования показали, что социальная

никто пока не проверял, влияют ли

вали по отдельности) на 33-46 % опре-

адаптированность или, наоборот, ан-

изменения этого гена на супружескую

деляются наследственностью. Но когда

тагонистическое поведение, с высо-

верность.

пересчитали результаты, объединив оба

кой вероятностью зависит от того,

Исследовать

репродуктивное

по-

признака вместе, получили более высо-

какие аллели гена ТС присутствуют у

ведение человека гораздо сложнее,

кие цифры. То есть существует ген (или

человека.

чем поведение грызунов. Однако и

гены), который проявляется либо как

Ген транспортера серотонина, ко-

здесь получены некоторые результа-

тревожность, либо как депрессивность.

нечно, не единственная причина тре-

ты.

Депрессию лечат лекарствами, дейст-

вожности или спокойствия. На эмо-

В 1993 г. в престижном междуна-

вующими на обмен серотонина – веще-

циональное состояние человека прямо

родном журнале “Сайнс” появилась

ства, передающего сигналы от одного

или косвенно могут влиять и условия

статья американского генетика Дина

нейрона к другому. У людей, пытав-

воспитания, и различные жизненные

Хэмера. Его группа, изучавшая роль

шихся совершить самоубийство, найден

события, и еще – некоторые другие

наследственных факторов в формиро-

низкий уровень производных серотони-

гены. Среди этих генов важную роль

вании сексуальной ориентации чело-

на в спинномозговой жидкости.

играют гены рецепторов дофамина.

века, обнаружила, что гомосексуаль-

Серотонин, поступивший в про-

Дофамин, также как и серотонин, уча-

ность у мужчин наследуется сцеплен-

странство между нейронами, связыва-

ствует в передаче сигналов между

но с участком Х-хромосомы, который

ется с белками-рецепторами. Больше

нервными клетками. Одна из групп

называется “локус Xq28”. Однако эти

всего серотониновых рецепторов в моз-

нейронов, синтезирующих дофамин,

данные

не подтверждены

другими

ге.

связана с лимбической системой –

исследователями.

Одновременно происходит и другой

центром эмоций и удовольствия. Ос-

Гены счастья и тревоги

процесс – обратное поглощение серото-

вобождение

дофамина в

нейронах

нина, не успевшего связаться с рецеп-

этой зоны приносит хорошее само-

Биологическая индвидуальность

торами, нейроном, только что выпус-

чувствие. Крысы с вживленными

тившим его. Этот процесс осуществля-

электродами

предпочитали

стимуля-

человека

определяется

уникальным

ется белком, который называется

цию этой зоны пище и питью, беско-

сочетанием аллельных состояний всех

транспортер серотонина (сокращенно -

нечно нажимая на рычаг, замыкаю-

пар генов. Для некоторых генов алле-

ТС). Лекарства-антидепрессанты уси-

щий электрическую цепь. Когда кры-

ли различаются всего лишь одним

ливают действие серотонина, либо бло-

сам давали блокатор дофамина, рычаг

нуклеотидом, как в случае гена моно-

кируя его разрушение (ипрониазид),

переставал их интересовать и они

аминоксидазы. Для других генов раз-

либо связываясь с транспортером серо-

возвращались к нормальному крыси-

личия

между

аллелями

составляют

тонина и блокируя его обратное погло-

ному поведению.

десятки и сотни нуклеотидов. Совре-

щение (флуоксетин, он же прозак).

Избыток дофамина у мышей вы-

менные

молекулярно-генетические

Денис Мерфи (США) и Петер Леш

зывает

непрерывную

исследователь-

методы анализа ДНК позволяют легко

(Германия) исследовали участок, регу-

скую гиперактивность, а отсутствие

тестировать аллельное состояние из-

лирующий работу гена, кодирующего

приводит к прекращению какой-либо

вестных генов.

ТС. Этот участок содержит 16 повто-

активности – даже есть перестают и

Для того, чтобы понять, имеет ли

ряющихся последовательностей из 21-

умирают от голода.

данный ген отношение к какому-либо

22 нуклеотидов. Такие повторы можно

Воспринимает сигналы дофамина

признаку, проверяют, есть ли корре-

сравнить с песенкой, в которой 16 раз

специальные белки-рецепторы. Один

ляция между изменениями аллельного

повторяется припев с небольшими ва-

из них называется DRD4. Внутри ге-

состояния этого гена и проявлениями

риациями. Ученые нашли, что 57%

на, кодирующего рецептор DRD4,

признака.

хромосом содержат аллель с 16 копия-

имеется участок

с

повторяющейся

Такие признаки, как цвет глаз или

ми повтора, а 43% - с 14 копиями. Раз-

последовательностью в 48 нуклеоти-

группа крови определить достаточно

личие между аллелями всего 44 нуклео-

дов. Разные аллели гена содержат от 2

легко. Сложнее обстоит дело с психо-

тида. У 32% людей обе хромосомы со-

до 11 копий повтора. Оказалось, что

логическими характеристиками чело-

держат длинный аллель гена ТС. Уро-

носители разных аллелей D4DR отли-

века. Некоторые из них - например,

вень синтеза белка ТС у них в 2 раза

чаются чувствительностью рецептора

уровень тревожности, импульсив-

выше, чем у тех, чьи хромосомы содер-

к дофамину – чем длиннее вставка,

ность, готовность к согласию или

жат короткий аллель. Чем выше уро-

тем ниже чувствительность рецептора

конфронтации - с довольно высокой

вень синтеза ТС, тем меньше времени

кr дофамину. Тем, у кого обе хромо-

степенью надежности можно устано-

остается серотонину для того, чтобы

сомы

содержат

“длинные”

аллели

вить по

специально разработанным

подействовать на рецепторы. При изу-

(кодирующие

менее

чувствительный

опросникам.

чении корреляции с различными психи-

рецептор), нужны более сильные

Уровень

тревожности

оказался

ческими качествами, выявляемыми по

внешние сигналы для того, чтобы

связан

с

изменениями

аллельного

опросникам, оказалось, что усиленный

комфортно себя чувствовать. Этим

состояния гена, кодирующего транс-

синтез транспортера связан с повышен-

людям нужны большие дозы дофами-

портер серотонина. Как наши этот

ным уровнем тревожности и склонно-

на, чтобы рецепторы среагировали на

ген?

стью к отрицательным эмоциям, высо-

него.

Сначала были получены данные,

ким уровнем избегания неприятностей.

Чем “длиннее” ген, тем больше

что такие черты как тревожность и

Люди с короткой версией гена более

его носители склонны к поиску новых

депрессивность

имеют

наследствен-

оптимистичны и менее тревожны.

впечатлений – они более любопытны,

ный компонент. При яркой выражен-

Сходные данные были получены и в

импульсивны,

экстравагантны.

ности

черты

“тревожность”

или

сотрудниками Центра

психического

Стремление к новизне может прояв-

“смелость” совпадают у 70-90% моно-

здоровья РАМН. Они исследовали здо-

ляться во всех сферах жизни – в час-

зиготных

близнецов. Американский

ровых людей и больных с нарушениями

той смене работы, в выборе профес-

генетик Кен Кендлер определил, что

эмоциональной сферы.

Результаты ис-

сии, связанной с

риском,

в

частой

4

смене партнеров, в стремлении к бо-

Когда ум короче чем жизнь

ции больных клеток – как изменены

лее

разнообразному сексуальному

белки и кодирующие их гены.

опыту (не влияя на частоту контаков).

Взаимодействие генов и среды ино-

Сначала внимание ученых при-

Человек с большей потребностью в

гда сравнивают с игрой в карты – хо-

влекла хромосома 21. Дело в том, что

дофамине скорее станет парашюти-

роший игрок может выиграть и с пло-

при синдроме Дауна, когда у человека

стом или альпинистом, или выберет

хими картами. Понимание причин раз-

от рождения имеется не две, а три

связанную с риском профессию, чем

личных нарушений развития на моле-

копии хромосомы

21,

наблюдаются

тот, чьи гены позволяют чувствовать

кулярном уровне позволяет во время

такие же нарушения в мозге, как при

себя комфортно без сильных впечат-

принять меры для того, чтобы заболе-

болезни Альцгеймера, только разви-

лений.

вание не проявилось – провести ран-

ваются они гораздо раньше. Действи-

Стремление к новизне определя-

нюю диагностику, назначить специаль-

тельно, на этой хромосоме был най-

ется по результатам психологического

ную диету или профилактическое лече-

ден ген, кодирующий амилоидный

тестирования. По многим психологи-

ние, если они доступны. Реальной ста-

белок. Но мутации в этом гене име-

ческим характеристикам супруги мо-

ла

возможность

заменять

ются лишь у очень небольшой части

гут отличаться, но уровень стремле-

“испорченные” гены. Хотя генотерапия

больных. Значит, должны быть другие

ния к новизне в успешных браках

делает удивительные успехи, но до

гены, мутации в которых приводят к

часто совпадает.

времени, когда гены будут продавать в

этой болезни. Для того, чтобы найти

Распространенность разных алле-

аптеке как аспирин, еще очень далеко.

их, был использован самый современ-

лей D4DR разная в разных этнических

Чтобы

помочь человеку

сохранить

ный метод поиска генов – позицион-

группах: наиболее распространен ал-

здоровье и ясный ум от рождения до

ное клонирование. Этот метод позво-

лель с 4 повторами – его имеют от 16

глубокой старости, надо хорошо пони-

ляет найти ген, даже если о его поло-

до 96% людей. Следующий – аллель с

мать, как гены портят нам жизнь. На-

жении совсем ничего не известно. Он

7 повторами, он очень часто встреча-

пример, мутации в генах, связанных с

основан на проверке сцепления гена с

ется в Америке (48%) и гораздо реже

развитием

старческого

слабоумия,

маркерами всех хромосом человека и

в Южной и Восточной Азии (менее

сильно усложняют и отягощают жизнь

выявлении участка генома, который

2%). Зато там распространен аллель с

не только самих больных, но и их близ-

наследуется

вместе

с болезнью.

2 повторами – у 18% населения, тогда

ких.

Е.И.Рогаев с зарубежными коллегами

как в Америке и в Африке он встреча-

Одним из таких тяжелых заболева-

и

сотрудниками

Научного центра

ется редко (2,9% и 1,7%). Остальные

ний, для которого найдены определяю-

психического здоровья РАМН прове-

варианты

гена

значительно менее

щие его развитие гены, является бо-

ли серию исследований и установили,

распространены. То, что во всех этни-

лезнь Альцгеймера. Это болезнь людей

что ген находится на хромосоме 14.

ческих группах широко распростра-

преклонного возраста, хотя может про-

Дальнейший поиск был основан на

нены только 3 аллеля, указывает на

явиться уже и в 30 лет. Самыми первы-

выявлении сцепления этого гена с

то, что многообразие аллелей данного

ми ее симптомами являются странности

участками-маркерами на хромосоме

гена возникло до

в поведении – как правило, забывание

14 (она показана на рис. 3 так как вы-

расселения людей с их исторической

недавних

событий или неспособность

глядит в делящихся клетках). Из кро-

прародины.

совершать привычные действия (на-

ви больных и их здоровых родствен-

На

индивидуальном

уровне

пример, одеваться). Болезнь неуклонно

ников выделили ДНК , и определили,

стремление к новизне не очень суще-

прогрессирует – человек теряет эмо-

что все больные имеют общий уча-

ственно – лишь бы человек был сча-

циональную стабильность,

перестает

сток хромосомы 14 – тот, который

стлив. А на видовом черта может

узнавать близких и даже самого себя в

указан на рисунке 3 в большем мас-

быть полезна в одних условиях и

зеркале и через несколько лет после

штабе.

вредна в других. Длинный аллель

начала заболевания приводит к смерти

Для того, чтобы найти сам ген в

будет эффективно передаваться муж-

больного, который к тому времени на-

этом районе, были использованы бан-

чиной, стремящимся к разнообразию

ходится в тяжелом беспомощном со-

ки генов. Так как называют фрагмен-

и имеющим большее число партнерш,

стоянии. Среди естественных причин

ты хромосомы, встроенные в специ-

а женщина с коротким аллелем со-

смертности болезнь Альцгеймера (БА)

альные молекулы-векторы, которые

хранит его у своих детей, терпеливо

стоит на четвертом месте.

можно легко размножить в клетках

ухаживая за ними.

В мозгу больных обнаружены мел-

дрожжей или бактерий. В банке генов

Интересно, что у “генетических

кие, размером с просяное зерно, бляш-

были найдены фрагменты хромосомы,

оптимистов” (гомозигот по короткой

ки, состоящие из так называемого ами-

соответствующие исследуемому

уча-

версии гена транспортера серотонина)

лоидного белка. Бляшки окружены де-

стку. Размер каждого фрагмента око-

значительно ослаблено влияние длин-

генерирующими нейронами. У боль-

ло 1 млн пар нуклеоотидов, и их легче

ного

аллеля

рецептора

дофамина

шинства людей к 80 годам образуется

анализировать, чем целую хромосому.

D4DR (т.е. такого варианта, который

некоторое количество таких бляшек, в

Анализ фрагментов хромосомы по-

определяет стремление к новизне).

частности, в областях мозга, важных

зволил определить район (он указан

Различия в темпераменте, связанные с

для памяти. Выяснение механизма об-

стрелкой на рисунке) в котором дол-

этими двумя генов, могут быть выяв-

разования бляшек при БА многое сказа-

жен находиться искомый ген. Все

лены уже у младенцев двухнедельно-

ло бы о сходных изменениях, лежащих

гены из этого района – а их там не-

го возраста.

в основе возрастных изменений памяти

сколько десятков, на рис. 3 они обо-

Среда дает не меньший, чем гены,

и интеллектуальных способностей у

значены короткими черточками – вы-

а скорее всего больший вклад в фор-

пожилых людей.

делили и установили их полную нук-

мирование этих черт. Можно иметь

Для того, чтобы понять молекуляр-

леотидную

последовательность.

В

“счастливые” гены и чувствовать себя

ные механизмы болезни и разработать

одном из них были найдены мутации,

ужасно.

соответствующее лечение, необходимо

встречающиеся только при БА. Очень

знать, каким образом нарушены функ-

похожий ген был найден на хромосо-

ме

1. Гены

назвали пресенилинами.