Знание-сила, 2009 № 01 (979) - Журнал «Знание-сила»

роль генов в формировании приобретенных признаков. Они позволяли думать, что в отличие от вышеописанных генов, контролирующих личностные характеристики, эти интеллектуальные способности зависят как от неких генов, так и от соответствующих условий среды. Так, сирота, одаренный способностью быстро и жадно усваивать знания и попавший на воспитание к приемным родителям с низким интеллектуальным уровнем и пренебрежительным отношением к образованию, будет плохо учиться в школе. Гены, определяющие его способности, не получат нужного «включающего» сигнала, и он будет пассивно следовать требованиям невежественного окружения. Однако плохо учившийся в школе одаренный сирота из такой семьи сможет впоследствии стать одаренным профессором физики, если в чуть более позднем возрасте ему повезет, и он попадет в условия, благоприятные для реализации его потенциальных способностей. А может и не повезти. С другой стороны, даже самые благоприятные условия внешней среды не сформируют одаренного музыканта или математика, если у него недостаточно выражены соответствующие гены. Близнец с низким интеллектуальным уровнем, выращенный в высоко интеллектуальной среде (даже в семье нобелевских лауреатов, как выразился один из исследователей), в школе будет учиться хорошо, но впоследствии станет работать в области, которая не требует серьезного мышления или чтения соответствующей литературы. В данной ситуации культурная среда, в которой оказался ребенок, в какой-то степени оказала свое действие, но без соответствующих генов дальнейшее интеллектуально развитие не состоялось.

Наиболее ярким примером взаимодействия генов приобретенных признаков и культурной среды в интеллектуальной деятельности человека является история генов языка. В 1972 году была опубликована книга знаменитого американского лингвиста Ноама Хомского «Язык и Разум». В ней он подвел итог своих многочисленных исследований различных языков. Хомский установил, что, помимо специфической грамматики, свойственной каждому данному языку, существует «универсальная грамматика», одна и та же для всех языков, а грамматика конкретного языка, русского, английского и т. п., образуется путем соответствующей модификации этой универсальной грамматики. Именно эта универсальность, по мнению Хомского, указывает на ее врожденный характер. Иными словами, универсальная грамматика записана в наших генах. Тогда мысль о существовании генов языка казалась крайне экстравагантной. Однако с тех пор, как Хомский высказал свои идеи, тысячи его последователей, ученые в различных областях, лингвисты, психологи, нейробиологи и т. п., собрали очень большое количество косвенных данных, свидетельствующих в пользу его гипотезы. Эти данные позволяют думать, что гены языка «вычислены» с высокой степенью достоверности.

В данной ситуации роль среды выступает особенно ярко. Ребенок, который с момента рождения был лишен контакта с языковой средой (ситуация Маугли) не в состоянии самостоятельно выучить язык. Таким образом, гены языка, как и описанные выше гены интеллектуальных свойств, полностью зависят от соответствующих сигналов внешней среды. Без нее они беспомощны.

И теперь возникает чрезвычайно принципиальный вопрос, как вообще среда может повлиять на гены после рождения, в процессе индивидуального развития? К счастью, знания из совсем другой области дают возможность попытаться понять, как это происходит. Речь пойдет об иммунитете.

Ребенок, который столкнулся с вирусом кори, заболеет, но, как правило, выздоровеет. Ребенок же, который уже переболел корью, при повторном контакте с вирусом кори не заболевает. Он приобрел иммунитет, который действует как врожденный инстинкт — немедленно и предельно эффективно. Было установлено, что это происходит потому, что в сыворотке крови этого ребенка циркулируют совершенные антитела (белки сыворотки), которые способны специфически распознать и полностью нейтрализовать вирус кори. Однако до заболевания таких совершенных антител в сыворотке ребенка не было, а были несовершенные. Потому он и заболел. Совершенные антитела образовались в процессе болезни. Наблюдавшие в свое время этот процесс ученые, назвали его иммунологическим обучением, а его конечный результат — иммунологической памятью. Однако по наследству этот приобретенный иммунитет не передавался. Клеточно-молекулярный механизм этих процессов тогда был неизвестен, и ученые назвали их обучением и памятью только потому, что феноменологически они были очень похожи на обучения и память у людей. Теперь, когда этот механизм хорошо изучен, я хочу пройти этот же путь, но только в обратном направлении. Я предполагаю, что ментальные механизмы обучения и памяти у людей принципиально аналогичны механизмам иммунологического обучения и памяти.

Обратимся поэтому к рассмотрению клеточно-молекулярных механизмов приобретенного иммунитета. Длительное и глубокое изучение процесса образования антител показало, что в организме млекопитающих уже при рождении имеется потенциальная возможность образовать антитела к десяткам миллионов разнообразных химических структур, в том числе против структур, расположенных на поверхности разнообразных и многочисленных вредоносных агентов (вирусы, бактерии, токсины и т. п.). Эта возможность реализуется, когда организм сталкивается с каким-либо вредоносным агентом. Тогда начинается образование антител, которые могут защитить организм от этого агента.

Возникновение такого огромного репертуара антител оказалось возможным потому, что в процессе эволюции в течение сотен миллионов лет возник механизм образования огромного количества белков из ограниченного количества генов путем комбинаторики. Так, ген, кодирующий некое антитело, собирается из нескольких генов-фрагментов. Эти гены составляют несколько семейств, содержащих гены, которые кодируют только один определенный тип фрагментов. Вот из них и собирается сложный ген какого-либо конкретного антитела. Сборка такого гена производится в лимфоцитах, предназначенных для образования антител. Так, ген антитела против кори состоит из одного определенного набора разных фрагментов. А ген антитела против ветрянки — из другого набора. И все гигантское разнообразие антител создается благодаря громадному разнообразию многочленных комбинаций генов-фрагментов.

Здесь следует особо подчеркнуть совершенно случайный характер процесса формирования этого семейства. Началось, по-видимому, с одного гена-основоположника, который в результате случайной мутации стал кодировать белок, способный распознать некую химическую структуру. Затем благодаря удвоению и дальнейшим мутациям число таких генов стало разрастаться, и некоторые из них оказались способными защищать организм от некоторых других вредоносных агентов. Ничего целенаправленного в этом процессе не было. Это была стрельба по площадям. Но так как эта стрельба длилась сотни миллионов лет, то практически не осталось ни одной химической структуры, для которой не нашлось бы распознающего ее антитела. Случайный характер процесса подчеркивает то забавное обстоятельство, что в семействе содержатся гены, кодирующие антитела, способные распознать, помимо фрагментов поверхности любых вредоносных агентов, также и такие химические структуры, какие в природе не существует, а синтезированы в лаборатории.

Еще одно следствие случайности процесса состоит в том, что продукты генов — исходные антитела, — как правило, не способны полностью распознавать и как следствие полностью нейтрализовать вредоносные агенты. Одни из них нейтрализуют свои агенты на 80 %, другие — на 60 %, а третьи — только на 20 %.

Способность образовывать антитела, пусть несовершенные, явилась серьезным шагом в процессе обеспечения выживания. Однако в процессе эволюции природа изобрела гораздо