Женщина. Эволюционный взгляд на то, как и почему появилась женская форма - Дина Эмера

матку новый тип лейкоцитов со специальными свойствами, которые позволяют контролировать плацентарную инвазию. Эти лейкоциты не отторгают плаценту, но помогают держать ее под контролем. В то же время у разных плацентарных клеток есть свои особенности, которые помогают уклоняться от иммунной системы матери либо склонять ее к сотрудничеству (так же ведут себя вирусы и бактерии, уклоняясь от иммунной защиты организма). Между клетками плаценты существует разделение труда, часть из них остаются невидимыми для иммунной системы за счет того, что вторая часть вырабатывает на поверхности клеток особые белки, которые обеспечивают безопасный проход. У людей и обезьян – видов с самой инвазивной плацентой – конфликт обострился: и иммунная система матери, и плацента создают новые иммунные белки, влияющие на глубокую инвазию. Поскольку вне матки эти белки выполняют свои классические функции, до конца не ясно, с чем связано первоначальное их появление: с борьбой с инфекциями или с беременностью. Полноценное обсуждение иммунологии беременности требует отдельной книги или хотя бы главы, что выходит за рамки наших задач. Но если вам интересно, рекомендую к прочтению труд, который я уже упоминала, – «Нить жизни».

Наиболее убедительным (и при этом сюрреалистическим) доказательством наличия конфликта между матерью и эмбрионом является геномный импринтинг – это феномен из совершенно другого измерения. Во всех примерах выше мы обсуждали ходы плода (через его приспешника, плаценту) и ответные ходы матери. Конфликт происходит между генами двух разных людей, матери и плода. Поскольку от матери эмбрион отличается генами отца, конфликт по поводу передачи плоду питательных веществ происходит на самом деле между материнскими и отцовскими генами. Но в этой битве есть еще одно измерение, сокрытое полностью внутри плода и его плаценты. Эта битва идет между генами плода/плаценты, унаследованными от матери, и генами, унаследованными от отца. Это может показаться странным, поэтому давайте вернемся к некоторым фактам о раннем развитии человека, которые мы обсуждали в первой главе.

Напомню, что и яйцеклетка, и сперматозоид содержат по 23 хромосомы, а полный набор из 46 хромосом достигается, когда происходит их слияние. В большинстве случаев гены развивающегося плода понятия не имеют, произошли они из двадцати трех хромосом мамы или папы – ген есть ген, независимо от того, поступил он от матери или отца. Но иногда у них появляется зацепка. У млекопитающих, в частности у предков сумчатых и плацентарных млекопитающих, развилась совершенно новая система наследования – геномный импринтинг. При геномном импринтинге гены плода сохраняют память о том, от какого родителя они произошли, благодаря особым биохимическим меткам, нанесенным на ДНК яйцеклеток и сперматозоидов. Эти отметки часто препятствуют активности отмеченного ими гена(ов) у ребенка. Отмечены не все гены – у людей и мышей их порядка двухсот из общего числа в двадцать тысяч – поэтому метка является редким и особенным явлением. Но что интересно, многие из них играют роль в развитии плаценты и плода.

Еще более интригующий факт, что влияние импринтинга на беременность связано с конфликтом между матерью и ребенком. Метки импринтинга, оставленные отцом, способствуют увеличению размеров плаценты и появлению более крупных детей, а знаки, оставленные мамой, способствуют сдержанности. Существует импринтированный ген, называемый инсулиноподобным фактором роста 2 (IGF2), который помогает клеткам трофобласта проникать в слизистую оболочку матки. Только отцовская копия IGF2 активна, материнская – нет. И наоборот, есть другой ген, IGF2R, который кодирует белок, чтобы тот связался с IGF2 и предотвратил его работу. И активна только мамина копия этого гена. По подобному сценарию работают многие импринтированные гены, что, на мой взгляд, невероятно круто и подтверждает идею, что гены матери и отца конфликтуют между собой за ресурсы, которые получают дети в период беременности. Я еще поговорю о геномном импринтинге в следующем разделе, а более подробно – в следующей главе.

Существует множество доказательств того, что именно борьба за материнские ресурсы ответственна за удивительные процессы, происходящие во время беременности у людей и других млекопитающих. У генов матери и ребенка одна цель – успешная беременность, но пути ее достижения различаются в деталях, и споры из-за этих деталей приводят к множеству необычных аспектов беременности. Я использовала образ войны, чтобы описать, как происходила эволюция беременности с течением времени, но тот же образ можно отнести к каждой индивидуальной беременности. В большинстве случаев у матери и ребенка одинаковый запас сил, поэтому проигравших нет. Но если баланс по какой-то причине будет хоть немного нарушен, женщина или ребенок столкнутся с одним из множества осложнений, которые грозят нашему виду во время беременности. Как утверждал Дэвид Хейг, борьба между матерью и плодом за питательные вещества привела к многочисленным уязвимостям в физиологии беременности.

Исконные паразиты беременности

Научная карьера часто начинается с более широкого поля исследования, которое постепенно сужается. Я начала немного интересоваться эволюцией человека в магистратуре Нью-Йоркского университета. После магистратуры я работала над докторской в Йельском университете, и меня привлекли вопросы о видах изменений в ДНК, которые приводят к изменениям в разных частях тела, физиологии и поведении – и не только у людей. Например, те изменения, которые позволили млекопитающему перейти от откладывания яиц к выращиванию детенышей внутри собственного тела. Как происходят настолько радикальные перемены?

Мне удалось попасть в лабораторию в Йельском университете, которая изучала необычные элементы ДНК – транспозоны – и их роль в эволюции беременности. Чтобы понять эту роль, давайте сначала сделаем шаг назад и поговорим о структуре и функциях нашего генома, который представляет собой ДНК, повторяющююся в каждой из наших клеток. Мы поговорим о 46 хромосомах, которые содержатся в каждой клетке человеческого тела (кроме яйцеклетки и сперматозоида – там их по 23). Каждая хромосома – это длинная молекула ДНК, составленная из строительных блоков – нуклеотидов, которые образуют кольцо с некоторыми упаковочными белками. Если просканировать хромосому от одного конца до другого, вы обнаружите гены, расположенные вдоль ДНК. Гены – это план для построения белков, «рабочих лошадок» клетки. Когда вы думаете о ДНК, первое, что приходит на ум, – это гены. Но в генах находится всего 1 процент нуклеотидов, составляющих ДНК. А остальные 99 процентов?

Раньше остальную часть называли «мусором» – который может и можно использовать, но непонятно как. Мы знаем, что области ДНК вокруг генов участвуют в их регуляции – другими словами, контролируют, когда, где, сколько и как долго ген экспрессируется или активен. Представьте выключатель, который регулирует лампу у вас в гостиной: если лампу нельзя включить, выключить, сделать поярче или приглушить, это довольно бесполезная вещь. Так же и гены – они бесполезны, если не управлять их активностью. Переключатели вокруг генов содержат множество коротких последовательностей ДНК, которые распознаются особыми белками, контролирующими активность гена. Они являются неотъемлемой частью жизни, позволяя организмам