Голодный ген - Эллен Шелл

Внешне мышь мало походит на человека, но достаточно близка генетически, чтобы служить приемлемой моделью для изучения нормальных и патологических процессов, протекающих в нашем организме, в том числе ряда заболеваний. Литтл в этом не сомневался, но большинством окружающих такая мысль воспринималась как ересь. Всего четырьмя годами раньше Уильям Дженнингс Брайан, политик, трижды баллотировавшийся в президенты от демократов, возглавил яростную кампанию против преподавания в американских учебных заведениях дарвиновской теории. За разговоры о том, что человек имеет нечто общее с шимпанзе или другими животными, в некоторых кварталах можно было подвергнуться физической расправе. Однако упорный Литтл все-таки добился открытия лаборатории. Инбредные мыши тоже не подкачали и вскоре получили широкое признание как прекрасно подходящий для исследований материал. В конце 1930-х гг. Джексоновская лаборатория не только разводила грызунов для собственных нужд, но и получала значительную прибыль от их продажи другим научным центрам.

В 1947 г. в лаборатории случился пожар. Уцелевшие мыши разбежались. Литтл сумел отстроить здание заново, а грызуны на замену пропавшим стали поступать в дар со всех концов Соединенных Штатов, из Канады и Великобритании. Это были потомки когда-то выведенных здесь инбредных экземпляров. Среди вновь прибывших оказалась и мутированная дистрофическая мышь, которую Колеман использовал для опытов при исследовании мышечной дистрофии. А спустя два года в лабораторию доставили особь, чьи генетические признаки завладели его вниманием на десятилетия, до самого конца научной деятельности.

Первым, кого заинтересовало животное, прихорашивающееся в углу клетки, был смотритель «мышиного дома». Мышь выделялась среди других необычайно густым мехом и чрезвычайной толщиной. Лаборантка Маргарет Дикки предположила, что зверушка беременна. Но с этой теорией возникла незадача: мышь все не рожала и не рожала, а при более тщательном обследовании вообще оказалась особью мужского пола. Толстая мышь ела в три раза больше своих товарищей, азартно и неустанно припадая к кормушке, словно заядлый игрок, дорвавшийся до игрового автомата. Между приемами пищи ею овладевала апатия. Казалось, мышь не ведает в жизни никакой иной цели, кроме еды.

Был в лаборатории и другой жирный экземпляр. Из-за пятнистой желтой шерстки, как у норного грызуна, обитающего в Южной Америке, эту породу назвали агути. Пятнисто-желтая мышь агути весила в два раза больше, чем обычные особи, но выглядела по сравнению с новоприбывшей чуть ли не истощенной. А та представляла собой меховой шар, который перекатывался на слегка оттопыренных лапах, покачиваясь из стороны в сторону, как увалень малыш на трехколесном велосипеде. Ни капли мышиной импульсивности — безучастность, флегматичность, подавленность, полное смирение перед тяжкой судьбой. Дикки и ее коллеги присвоили породе имя obese (тучная), а сокращенно называли по первым двум буквам ob, произнося их раздельно — «о-би».

Как рассказывает Колеман, интерес к изучению ob-мышей сразу же проявили многие исследователи, но столкнулись с рядом трудностей. Первая заключалась в проблеме размножения. По причинам, неизвестным в ту пору, женские особи оказались бесплодны, и яйцеклетки приходилось кропотливо трансплантировать в организм нормальных экземпляров. Далее выяснилось, что эффект ob-мутации варьируется в зависимости от того, какой именно породы мышь выносила и родила потомство. Поскольку особенности генома искусственной матери играли столь большую роль, результаты дальнейшей работы давали противоречивые данные. Это сводило попытки выявить устойчивые закономерности к нулю, и в конце концов ob-мышей признали неподходящим для исследований материалом.

Спустя некоторое время в Джексоновской лаборатории обнаружилась еще одна жирная мышь.

Она была немного тучней агути, однако все-таки поизящней ob — этакий тип толстопузого ростовщика, но еще не борца сумо. Экземпляр придерживался удивительного питьевого режима: мышь поглощала жидкости примерно в 20 раз больше, чем соседки, и мочилась так обильно, что чуть не затопила лабораторию. Унюхавшая это ассистентка Кэтрин Хаммел, вдумчивая и скрупулезная уроженка Миннесоты, специализировавшаяся на проблеме диабета, заподозрила у мыши свое излюбленное заболевание и попросила Колемана помочь уточнить диагноз. Колеман не очень-то разбирался в сахарном диабете, но, будучи мастером на все руки, согласился.

У хвостатой пациентки обнаружилось очень высокое содержание глюкозы в крови и моче. Значит, ее поджелудочная железа действительно не вырабатывала инсулин должным образом. Хаммел официально объявила мышь диабетиком и тут же дала ей уменьшительное имя — db (ди-би), по буквам, входящим в название болезни.[18] Так как db походила на ob-мышь толщиной и некоторыми другими особенностями, Хаммел и Колеман предположили, что за обе мутации ответственен один и тот же ген. Это было за 20 лет до того, как ученые сумели точно определить местонахождение генов и научились делать их клоны, то есть копии, но и в 1960-е гг., когда молекулярная биология находилась еще в младенческом состоянии, умели определять, несет ли один ген ответственность за две мутации.

И db, и ob — мутации рецессивные: для того чтобы дефектный ген «заработал», ребенок должен унаследовать его от каждого из своих родителей. Колеман скрестил самцов ob с представительницами популяции db. Если и впрямь речь идет об одном гене, то, исходя из менделевского закона, следовало бы ожидать в каждом четвертом потомке признаков тучности. Таковых не было вообще. Следовательно, дефекты db и ob располагались в разных генах (как выяснилось позже, даже на разных хромосомах). Мутация db оказалась совершенно новой для ученых.

Работа с мышами все больше увлекала Колемана. Раз за разом он убеждался, что, изучая грызунов-мутантов, можно далеко продвинуться и в понимании человеческих недугов. К этому склонялись и его коллеги. Диабет и ожирение распространились очень широко, и медики изо всех сил стремились получить ключ к пониманию их этиологии.

«Когда я выступал в Каламазу, штат Мичиган, для всех желающих не хватило мест. Люди стояли, а потом битых два часа не было конца вопросам, — вспоминает Колеман. — Многие прониклись надеждой, что наши мутанты произведут революцию в изучении диабета. Меня пригласили в Париж — представляете, в Париж! Это произошло в 1968 г. Вот где действительно была революция — студенческая! Те события оказались важными для меня».

Колеман чужд тщеславия, но приглашение во Францию ему польстило. Вскоре он отправился с лекциями в международное турне. Его научный авторитет рос как на дрожжах. Мыши-мутанты сделались визитной карточкой Колемана. Он продвигался в исследованиях все дальше и дальше.

Постепенно обнаружилось, что грызун с мутацией по типу db обладает сбивающими с толку особенностями. Во-первых, может по нескольку дней обходиться совсем без пищи. Во-вторых, на него не воздействует инсулин — гормон, снижающий содержание сахара в крови: от инъекции, способной угробить обычную мышь, db только слегка вздрагивает. Затем, выяснив, что концентрация сывороточного инсулина в крови мутанта неестественно высока, Колеман предположил наличие в ней некоего неизвестного «инсулин-высвобождающего фактора». Проштудировав литературу, ученый придумал, как проверить гипотезу. Выбранный метод называется парабиоз.

Как ни посмотри, метод это малоприятный, а уж на взгляд защитников животных вообще недопустимо живодерский. Суть парабиоза такова. На двух третьих поверхности тела с грызуна срезается шкурка. Открытая рана будет длиннее 5 см: тело мыши в среднем достигает в длину около 8 см. Затем бедняге прокалывают брюшину. Аналогичные операции проделывают и с другой мышью — и сшивают их, наподобие сиамских близнецов. Хоть это и звучит невероятно, но сшитые животные как-то умудряются жить и даже питаться. За несколько дней раны зарастают, а кровеносные системы сшитых грызунов объединяются посредством вновь образованных мелких сосудов. Ежеминутно «сиамские близнецы» взаимно обмениваются примерно 1 % своей крови — происходит непрекращающееся ее переливание по замкнутой кровеносной системе. Таким образом можно изучать, как кровь одного животного влияет на здоровье и поведение другого — если подобное воздействие вообще наличествует.

Колеман сшил db-мышь с мышью нормальной, надеясь увидеть следующее. Если в крови db-особи есть вещество, повышающее содержание инсулина — инсулин-триггерный фактор, — то оно неминуемо попадет в организм обыкновенной особи — и концентрация инсулина в ее крови тоже повысится. Или наоборот: инсулин-подавляющий фактор обычной мыши понизит уровень сывороточного инсулина у грызуна-мутанта. Любой из этих двух результатов мог бы стать впечатляющим научным достижением, показав, что диабет у мутированных мышей развивается благодаря неизвестному веществу, предположительно — гормону. Но открытия не произошло. Вместо этого случилось непредвиденное: оба грызуна испустили дух.