Эндорфины сделали нас людьми?

Этим карликовым шимпанзе бонобо эмоции свойственны точно так же, как и людям. Всё дело в их качестве и количестве (фото с сайта www.janegoodall.fr)

Американские биологи обнаружили, что люди отличаются от высших обезьян строением гена, влияющего на эмоции. Возможно, изменение эмоционального статуса (от которого, в свою очередь, во многом зависит поведение) сыграло важную роль в становлении человека разумного.

Пока философы и социологи продолжают твердить об уникальности человека и о бездонной пропасти, отделяющей нас от животных, биологи все больше убеждаются в том, что даже самые сложные формы человеческого поведения (включая социальное) имеют под собой вполне осязаемую биологическую основу. Яркий тому пример — система регуляции поведения посредством эмоций. Вряд ли в наш просвещенный век найдется много людей, которые станут утверждать, что их поведением руководит исключительно рассудок, здравый смысл и так называемая «свободная воля». Пускай попробуют систематически совершать поступки, к которым «душа не лежит», от которых им самим становится тошно, гадко и стыдно. Роль рассудка часто сводится лишь к придумыванию логических оправданий для поступков, диктуемых инстинктами, а «жизненную энергию», необходимую для активной деятельности, мы черпаем в сфере эмоций, которые лишь отчасти подконтрольны разуму.

Если эмоции во многом определяют наше поведение, то что руководит самими эмоциями? Информация, поступающая в мозг извне или генерируемая в нем (например, наши мечты или планы), обрабатывается и оценивается клетками мозга, и в зависимости от результатов «оценки» в организме вырабатывается целый комплекс разнообразных сигнальных веществ (нейромедиаторов, гормонов, нейропептидов, в том числе так называемых эндорфинов — естественных опиоидов), которые, собственно, и вызывают у нас всю гамму эмоций: радость и печаль, удовольствие и неприязнь, нежную привязанность и отвращение. И сами сигнальные вещества, и характер их влияния на эмоциональный статус практически одинаковы у всех млекопитающих, включая человека. Гены, которые управляют синтезом этих веществ, тоже очень похожи у нас и «братьев наших меньших».

Сегодня, когда прочтены геномы человека и его ближайшего родственника — шимпанзе, генетики прилагают большие усилия, чтобы найти те генетические особенности, которые определяют уникальные свойства человека (абстрактное мышление, речь, творческие способности и др.). Казалось бы, задача довольно проста. Геномы человека и шимпанзе идентичны на 98%. Очевидно, уникальные человеческие свойства «зашифрованы» в оставшихся двух процентах. Взять и посмотреть.

На самом деле всё гораздо сложнее. Во-первых, 2% генома — это довольно много, примерно 60 миллионов «букв»-нуклеотидов. Во-вторых, выяснить функцию каждого гена — отдельная сложная задача. В-третьих, подавляющее большинство найденных различий между геномами человека и шимпанзе нейтральны, т. е. практически не влияют не только на степень «человечности», но и вообще ни на что существенное. Например, гены, кодирующие белок гемоглобин, у человека и шимпанзе немного различаются, но это никак не сказывается на свойствах самого белка (гемоглобин шимпанзе будет выполнять свою функцию в крови человека ничуть не хуже, чем «родной», человеческий).

Охота за «подлинно человеческими» особенностями в геноме человека пока дала сравнительно небольшой «улов» (например, найдено несколько отличий, предположительно влияющих на рост мозга). Неудивительно, что каждая новая находка такого рода привлекает огромный интерес.

На этот раз группа исследователей под руководством Грегори Рэя (Gregory Wray) из Университета Дьюка (Дурхам, Северная Каролина, США) обнаружила, что все люди отличаются от высших обезьян небольшими изменениями (мутациями) в регуляторной области гена, кодирующего белок продинорфин (результаты исследования опубликованы в декабрьском номере журнала PLOS Biology).

Последовательность из 68 нуклеотидов — регуляторный участок гена, кодирующего белок продинорфин, — у человека, человекообразных и нечеловекообразных обезьян. Стрелочками показаны пять мутаций, свойственных только человеку (изображение с сайта biology.plosjournals.org)

Продинорфин является предшественником (т. е. исходным материалом для производства) нескольких нейропептидов-эндорфинов, связанных с регуляцией эмоционального статуса и влияющих на поведение, формирование социальных связей (привязанностей) и даже на способности к обучению и запоминанию. Последнее, впрочем, не так уж удивительно (попробуйте-ка что-нибудь выучить или запомнить, когда у вас очень плохое настроение).

Интересно, что так называемая кодирующая часть гена (участок, в котором закодирована структура белка) у человека такая же, как у обезьян. Естественный отбор быстро отсеивал все возникающие здесь изменения. Поэтому и сам продинорфин, и образующиеся из него сигнально-регуляторные вещества — эндорфины — идентичны у обезьян и человека. Изменилась только регуляторная область гена — участок, от строения которого зависит, в каких ситуациях данный ген будет включаться и выключаться и с какой интенсивностью будет осуществляться его «считывание» (то есть, в конечном итоге, сколько будет синтезироваться продинорфина) в зависимости от тех или иных стимулов. Ученым удалось показать, что замена «обезьяньего» регуляторного участка на «человеческий» приводит к небольшому (примерно на 20%) увеличению синтеза продинорфина. Но едва ли эволюционный смысл данного генетического изменения сводится к простому увеличению количества эндорфинов. Дело, скорее всего, не в том, что их стало производиться больше, а в том, что усиленный синтез эндорфинов стал происходить в ответ на какие-то конкретные стимулы. Это могло серьезно изменить мотивацию человеческих поступков, наши желания и «жизненные цели».

Некоторые вариации в строении регуляторной области продинорфинового гена у человека коррелируют с предрасположенностью к шизофрении, эпилепсии и кокаиновой зависимости. Однако в ходе эволюции человека возникли и закрепились другие изменения, оказывающие, по-видимому, более тонкое и гораздо более благотворное воздействие на систему эмоциональной регуляции поведения. К сожалению, в чем именно состоит это воздействие, пока остается неизвестным. Самым надежным способом это выяснить было бы создать генетически модифицированного человека, у которого «человеческая» регуляторная область продинорфинового гена была бы заменена на «обезьянью», и посмотреть, как это существо будет себя вести. По вполне понятным причинам проводить такой эксперимент никто не будет. Столь же трудноразрешимые морально-этические проблемы встали бы и на пути создания трансгенных обезьян с «человеческой» регуляторной последовательностью. Подобные опыты можно проводить лишь на отдельных клетках (именно таким способом, создавая трансгенные нейроны, авторы исследования обнаружили усиление синтеза продинорфина при замене «обезьяньего» регуляторного участка «человеческим»).

Но это — окольный и долгий путь. А пока нам остается лишь довольствоваться констатацией того факта, что какие-то изменения в системе эмоциональной регуляции поведения по каким-то причинам сыграли важную роль в становлении человека разумного. Непосредственные причины тех изменений, которые произошли в регуляторной области продинорфинового гена на начальных этапах становления человека разумного, остаются неизвестными. Однако статистика распределения вариантов этого гена между популяциями и внутри популяций свидетельствует о том, что его «человеческий» вариант сформировался и закрепился под непосредственным действием естественного отбора. Это означает, что от строения этого участка сильно зависела жизнеспособность наших предков и число оставляемых ими потомков.

Интенсивный отбор определенных вариантов продинорфинового гена продолжался и после того, как наши предки вышли из своей африканской прародины и заселили другие континенты (это расселение началось примерно 80 тыс. лет назад). В разных условиях, по-видимому, оказывались выгодными разные модели поведения, поэтому человеческие популяции сильно отличаются друг от друга по частоте встречаемости разных вариантов гена (на отбор вариантов гена могли оказывать влияние природные и культурные факторы, в частности местные традиции употребления опиоидов растительного происхождения или особые практики, влияющие на синтез эндорфинов, например акупунктура). При этом те несколько мутаций, которые отличают нас от обезьян, сохранились у всех современных людей в неизменном виде.