How early life experience is written into DNA | Moshe Szyf

Переводчик: Anna Radich Редактор: Lilya Obmorsheva

So it all came to life

Всё началось

in a dark bar in Madrid.

в тёмном баре Мадрида.

I encountered my colleague from McGill, Michael Meaney.

Я случайно встретил коллегу из Университета Макгилл, Майкла Мини.

And we were drinking a few beers,

Мы выпили несколько кружек пива,

and like scientists do,

и, как все учёные,

he told me about his work.

он поведал мне о своей работе.

And he told me that he is interested in how mother rats lick their pups

Он сказал, что заинтересовался тем, как мамы-крысы вылизывают детёнышей

after they were born.

после рождения.

And I was sitting there and saying,

Я сидел и говорил:

"This is where my tax dollars are wasted --

«Вот на что уходят мои налоги…

(Laughter)

(Смех)

on this kind of soft science."

на подобные гуманитарные исследования».

And he started telling me

Он стал рассказывать мне,

that the rats, like humans,

что крысы, как люди,

lick their pups in very different ways.

вылизывают своих детёнышей самыми разными способами.

Some mothers do a lot of that,

Некоторые матери — много,

some mothers do very little,

другие — очень мало,

а большинство — посередине.

and most are in between.

But what's interesting about it

Интересно посмотреть на этих крысят,

is when he follows these pups when they become adults --

когда они вырастают, —

like, years in human life, long after their mother died.

спустя долгие годы по человеческим меркам, гораздо позже смерти их матери.

They are completely different animals.

Это совершенно разные животные.

The animals that were licked and groomed heavily,

Те, за кем много ухаживали и часто вылизывали,

the high-licking and grooming,

кто получал такой заботы больше всего,

are not stressed.

не переживали без повода.

They have different sexual behavior.

У них было другое половое поведение.

They have a different way of living

Он жили иначе, чем те,

than those that were not treated as intensively by their mothers.

о ком матери заботились не так сильно.

So then I was thinking to myself:

И я подумал:

Is this magic?

«Это что, магия?

How does this work?

Как так получается?»

As geneticists would like you to think,

Генетики сказали бы вам,

perhaps the mother had the "bad mother" gene

что у крысы, возможно, был ген «плохой матери»,

that caused her pups to be stressful,

передававшийся из поколения в поколение

and then it was passed from generation to generation;

и заставлявший её детей постоянно беспокоиться,

it's all determined by genetics.

что всё это определяется генетикой.

Or is it possible that something else is going on here?

А возможно ли, что здесь происходит что-то другое?

In rats, we can ask this question and answer it.

С помощью крыс мы смогли найти ответ на этот вопрос.

So what we did is a cross-fostering experiment.

Для этого мы провели эксперимент по перекрёстному воспитанию.

You essentially separate the litter, the babies of this rat, at birth,

В нём выводок — детёнышей крысы — при рождении отделили от матери

to two kinds of fostering mothers --

и передали двум видам приёмных матерей…

not the real mothers, but mothers that will take care of them:

не настоящим матерям, а тем, кто позаботится о детёнышах:

high-licking mothers and low-licking mothers.

часто вылизывающим крысят и редко вылизывающим.

And you can do the opposite with the low-licking pups.

С крысятами, которых вылизывают редко, можно сделать противоположное.

And the remarkable answer was,

Был получен удивительный результат:

it wasn't important what gene you got from your mother.

неважно, какой ген вы получаете от матери.

It was not the biological mother that defined this property of these rats.

Названные особенности крыс не определялись биологической матерью.

It is the mother that took care of the pups.

Всё зависит от самки, которая заботится о крысятах.

So how can this work?

Как это может происходить?

I am an a epigeneticist.

Я эпигенетик.

I am interested in how genes are marked

Мне интересно, как гены

by a chemical mark

химически маркируются

during embryogenesis, during the time we're in the womb of our mothers,

во время эмбриогенеза, когда мы находимся в утробе матери,

and decide which gene will be expressed

и как определяется, какой ген будет экспрессироваться

in what tissue.

в той или иной ткани.

Different genes are expressed in the brain than in the liver and the eye.

В мозге экспрессируются совсем другие гены, нежели в печени и глазах.

And we thought: Is it possible

И мы подумали: «Возможно ли,

that the mother is somehow reprogramming the gene of her offspring

что мать своим поведением как-то перепрограммирует

ген детёныша?»

through her behavior?

And we spent 10 years,

Мы работали десять лет

and we found that there is a cascade of biochemical events

и обнаружили, что существует цепочка биохимических процессов,

by which the licking and grooming of the mother, the care of the mother,

при помощи которых вылизывание и уход за детёнышем, материнская забота,

is translated to biochemical signals

переводятся в биохимические сигналы,

that go into the nucleus and into the DNA

которые идут в ядро и ДНК

and program it differently.

и программируют её по-другому.

So now the animal can prepare itself for life:

Благодаря этому животные могут подготовиться к жизни:

Is life going to be harsh?

«Будет ли она тяжёлой?

Is there going to be a lot of food?

Будет ли много еды?

Are there going to be a lot of cats and snakes around,

И будет ли вокруг много кошек и змей,

or will I live in an upper-class neighborhood

или я стану частью высшего общества,

where all I have to do is behave well and proper,

где нужно будет всего лишь вести себя хорошо и вежливо,

and that will gain me social acceptance?

чтобы быть своим?»

And now one can think about how important that process can be

Теперь представим, каким важным этот процесс может быть

for our lives.

для нашей жизни.

We inherit our DNA from our ancestors.

Мы наследуем ДНК от предков.

The DNA is old.

ДНК старая.

It evolved during evolution.

Она изменялась за время эволюции.

But it doesn't tell us if you are going to be born in Stockholm,

Но она не сообщает о том, родитесь ли вы в Стокгольме,

where the days are long in the summer and short in the winter,

где летом дни длинные, а зимой короткие,

or in Ecuador,

или в Эквадоре,

where there's an equal number of hours for day and night all year round.

где дни и ночи равны по времени весь год.

And that has such an enormous [effect] on our physiology.

Это оказывает огромное влияние на наш организм.

So what we suggest is, perhaps what happens early in life,

Мы считаем, возможно, то, что происходит в детстве,

those signals that come through the mother,

те сигналы, которые идут от матери,

tell the child what kind of social world you're going to be living in.

сообщают ребёнку, в какой среде он будет жить.

It will be harsh, and you'd better be anxious and be stressful,

Окажется ли она суровой, где лучше быть на чеку и готовым ко всему,

or it's going to be an easy world, and you have to be different.

или она будет благоприятной, и можно расслабиться.

Is it going to be a world with a lot of light or little light?

Там будет много или мало света?

Is it going to be a world with a lot of food or little food?

А сколько там будет еды?

If there's no food around,

Если еды не хватает,

you'd better develop your brain to binge whenever you see a meal,

надо настроить мозг объедаться, когда пища есть,

or store every piece of food that you have as fat.

либо запасать каждый кусочек в виде жира.

So this is good.

Это хорошо.

Evolution has selected this

Эволюция выбрала это,

to allow our fixed, old DNA to function in a dynamic way

чтобы позволить нашей прошлой неизменчивой ДНК

функционировать в новой обстановке динамически.

in new environments.

But sometimes things can go wrong;

Но иногда всё может пойти не так;

for example, if you're born to a poor family

например, если вы родились в бедной семье

and the signals are, "You better binge,

и сигналы сообщали: «Лучше переедай,

you better eat every piece of food you're going to encounter."

поглощай каждый кусочек, который попадётся».

But now we humans and our brain have evolved,

Мы — люди, и наш мозг развился,

have changed evolution even faster.

что ускорило эволюцию.

Now you can buy McDonald's for one dollar.

Сейчас в «Макдоналдс» можно поесть за доллар.

And therefore, the preparation that we had by our mothers

Следовательно то, к чему нас готовили матери,

is turning out to be maladaptive.

становится неэффективным.

The same preparation that was supposed to protect us from hunger and famine

То, что должно было защитить нас от голода и нехватки еды,

is going to cause obesity,

будет приводить к ожирению,

cardiovascular problems and metabolic disease.

проблемам с сердечно-сосудистой системой и нарушению обмена веществ.

So this concept that genes could be marked by our experience,

Концепция влияния опыта на гены,

and especially the early life experience,

особенно опыта, приобретёного в раннем детстве,

can provide us a unifying explanation

помогает дать обобщающее объяснение

of both health and disease.

и для здоровья, и для болезней.

But is true only for rats?

Но только ли для крыс это верно?

The problem is, we cannot test this in humans,

Проблема в том, что невозможно проверить это на людях,

because ethically, we cannot administer child adversity in a random way.

поскольку заставлять детей испытывать жизненные тяготы противоречит этике.

So if a poor child develops a certain property,

Если у бедного ребёнка разовьётся какое-то качество,

we don't know whether this is caused by poverty

мы не поймём, произойдёт это из-за нищеты,

or whether poor people have bad genes.

или из-за того, что у бедных людей плохие гены.

So geneticists will try to tell you that poor people are poor

Генетики будут говорить вам, что люди бедны из-за генов,

because their genes make them poor.

которые заставляют их жить в нищете.

Epigeneticists will tell you

Эпигенетики скажут, что бедные люди

poor people are in a bad environment or an impoverished environment

окружены неблагоприятной нищей средой,

that creates that phenotype, that property.

которая создаёт этот фенотип, это свойство.

So we moved to look into our cousins, the monkeys.

Мы решили посмотреть на наших родственников — обезьян.

My colleague, Stephen Suomi, has been rearing monkeys

Мой коллега Стивен Суми выращивал обезьян

in two different ways:

двумя разными способами:

randomly separated the monkey from the mother

он случайным образом выбирал обезьянок, отделял их от матери

and reared her with a nurse

и отдавал медсестре,

and surrogate motherhood conditions.

которая становилась их опекуном.

So these monkeys didn't have a mother; they had a nurse.

У этих обезьян не было матери: вместо неё была кормилица.

And other monkeys were reared with their normal, natural mothers.

А другие обезьянки оставались со своими родными матерями.

And when they were old, they were completely different animals.

Повзрослев, они стали совершенно разными животными.

The monkeys that had a mother did not care about alcohol,

Те, кого выращивала мать, не проявляли интереса к алкоголю

they were not sexually aggressive.

и не были сексуально агрессивными.

The monkeys that didn't have a mother were aggressive, were stressed

Те же, у кого не было матери, были враждебно настроенными, напряжёнными

and were alcoholics.

и зависимыми от алкоголя.

So we looked at their DNA early after birth, to see:

Мы посмотрели на их ДНК почти сразу после рождения, чтобы узнать,

Is it possible that the mother is marking?

возможно ли, что мать маркирует гены?

Is there a signature of the mother in the DNA of the offspring?

Есть ли её маркеры в ДНК потомства?

These are Day-14 monkeys,

Этим обезьянкам 14 дней от роду,

and what you see here is the modern way by which we study epigenetics.

и здесь вы видите современный способ изучения эпигенетики.

We can now map those chemical marks, which we call methylation marks,

Теперь мы можем выявить химические метки, называемые маркерами метилирования,

on DNA at a single nucleotide resolution.

в одном нуклеотиде ДНК.

We can map the entire genome.

Так мы можем картировать весь геном.

We can now compare the monkey that had a mother or not.

Мы можем сравнить обезьян, которые росли с матерями и без них.

And here's a visual presentation of this.

Вот наглядное представление этого.

What you see is the genes that got more methylated are red.

Гены с бо́льшим уровнем метилирования помечены красным цветом,

The genes that got less methylated are green.

а гены с меньшим уровнем метилирования — зелёным.

You can see many genes are changing,

Как видите, изменено много генов,

because not having a mother is not just one thing --

потому что отсутствие матери влияет не на один аспект жизни,

it affects the whole way;

а затрагивает сразу всё,

it sends signals about the whole way your world is going to look

даёт полное понимание о том, каким будет окружающий мир,

when you become an adult.

когда вы вырастете.

And you can see the two groups of monkeys

Вы видите две группы обезьян,

extremely well-separated from each other.

невероятно отличающиеся друг от друга.

How early does this develop?

Когда же это происходит?

These monkeys already didn't see their mothers,

Эти обезьяны не видели своих матерей,

и поэтому приобрели социальный опыт.

so they had a social experience.

Do we sense our social status, even at the moment of birth?

Осознаём ли мы своё социальное положение в момент рождения?

So in this experiment, we took placentas of monkeys

В новом эксперименте мы взяли плаценту у обезьян

that had different social status.

с разным социальным статусом.

What's interesting about social rank is that across all living beings,

В теме социального положения интересен тот аспект, что все живые существа

they will structure themselves by hierarchy.

устанавливают иерархию.

Monkey number one is the boss;

Обезьяна под номером один — главная,

monkey number four is the peon.

а под номером четыре — подчинённая.

You put four monkeys in a cage,

Когда четырёх обезьян сажают в клетку,

there will always be a boss and always be a peon.

среди них всегда кто-то будет главным, а кто-то — подчинённым.

And what's interesting is that the monkey number one

Любопытно, что обезьяна под номером один

is much healthier than monkey number four.

намного здоровее той, что под номером четыре.

And if you put them in a cage,

И если поместить их в клетку,

monkey number one will not eat as much.

первая будет есть не так уж много,

Monkey number four will eat [a lot].

в отличие от последней.

And what you see here in this methylation mapping,

В этой генетической карте вы видите

a dramatic separation at birth

невероятную разницу при рождении

of the animals that had a high social status

между животными с высоким социальным статусом

versus the animals that did not have a high status.

и животными, у которых он не столь высок.

So we are born already knowing the social information,

Мы рождаемся, уже зная о своём социальном положении,

and that social information is not bad or good,

и эти сведения не хорошие и не плохие,

it just prepares us for life,

они просто готовят нас к жизни,

because we have to program our biology differently

потому что нам нужно по-разному программировать свою биологию

if we are in the high or the low social status.

в зависимости от того, какое у нас положение в обществе.

But how can you study this in humans?

Как же мы можем исследовать это на людях?

We can't do experiments, we can't administer adversity to humans.

Нам нельзя ставить на них эксперименты, подвергать их опасностям и лишениям.

But God does experiments with humans,

Но Бог проводит такие эксперименты,

and it's called natural disasters.

и это зовётся стихийными бедствиями.

One of the hardest natural disasters in Canadian history

Одно из самых страшных стихийных бедствий в истории Канады

happened in my province of Quebec.

произошло в моей провинции Квебек —

It's the ice storm of 1998.

ледяной шторм 1998 года.

We lost our entire electrical grid because of an ice storm

Он полностью разрушил электросеть, и это в середине зимы,

when the temperatures were, in the dead of winter in Quebec,

когда температура в Квебеке

minus 20 to minus 30.

держалась от -20 до -30 градусов.

And there were pregnant mothers during that time.

Некоторые женщины были беременны.

And my colleague Suzanne King followed the children of these mothers

Моя коллега Сюзанна Кинг наблюдала за их детьми

for 15 years.

пятнадцать лет.

And what happened was, that as the stress increased --

Она заметила, что по мере роста уровня стресса…

and here we had objective measures of stress:

а мы можем объективно оценить уровень стресса.

How long were you without power? Where did you spend your time?

Как долго вы были без электричества? Где проводили своё время:

Was it in your mother-in-law's apartment or in some posh country home?

в квартире своей тёщи или шикарном загородном доме?

So all of these added up to a social stress scale,

Всё это в сумме составляет шкалу социальной адаптации.

and you can ask the question:

Вы можете спросить:

How did the children look?

«Какими же были те дети?»

And it appears that as stress increases,

Выяснилось, что по мере роста уровня стресса

the children develop more autism,

у детей учащаются случаи развития аутизма,

they develop more metabolic diseases

метаболических расстройств

and they develop more autoimmune diseases.

и аутоиммунных заболеваний.

We would map the methylation state,

Можно составить карту уровня метилирования ДНК и вновь увидеть,

and again, you see the green genes becoming red as stress increases,

что зелёные гены по мере роста стресса становятся красными,

the red genes becoming green as stress increases,

а красные — зелёными.

an entire rearrangement of the genome in response to stress.

Весь геном реконструируется в ответ на стресс.

So if we can program genes,

Если мы можем программировать гены,

if we are not just the slaves of the history of our genes,

если мы не просто рабы своей генетической истории

that they could be programmed, can we deprogram them?

и гены можно изменять, то как это сделать?

Because epigenetic causes can cause diseases like cancer,

Ведь эпигенетические факторы могут вызывать такие болезни, как рак,

metabolic disease

метаболические и психические расстройства.

and mental health diseases.

Let's talk about cocaine addiction.

Поговорим о кокаиновой зависимости.

Cocaine addiction is a terrible situation

Она ужасна

that can lead to death and to loss of human life.

и может привести к смерти.

We asked the question:

Мы захотели узнать,

Can we reprogram the addicted brain

можно ли перепрограммировать мозг зависимого

to make that animal not addicted anymore?

и так избавить его от этой тяги?

We used a cocaine addiction model

Мы использовали модель возникновения и развития кокаиновой зависимости,

that recapitulates what happens in humans.

которая воспроизводит происходящее с людьми.

In humans, you're in high school,

У нас это так: в старшей школе

some friends suggest you use some cocaine,

друзья предлагают попробовать кокаин,

you take cocaine, nothing happens.

вы его принимаете, ничего не происходит.

Months pass by, something reminds you of what happened the first time,

Через несколько месяцев что-то напоминает о том первом разе,

a pusher pushes cocaine,

дилер даёт вам кокаин,

and you become addicted and your life has changed.

вы становитесь зависимым, и вся жизнь меняется.

In rats, we do the same thing.

То же самое мы проделали с крысами.

My colleague, Gal Yadid,

Мой коллега Гал Ядид

he trains the animals to get used to cocaine,

приучал животных к этому наркотику,

then for one month, no cocaine.

а затем месяц не давал его.

Then he reminds them of the party when they saw the cocaine the first time

Потом он напоминал крысам сигналами, цветом клетки

by cue, the colors of the cage when they saw cocaine.

об обстоятельствах, когда они попробовали кокаин впервые.

And they go crazy.

Они сходили с ума.

They will press the lever to get cocaine

Чтобы получить наркотик, они продолжали жать на рычаг,

until they die.

пока не умирали.

We first determined that the difference between these animals

Сначала мы выяснили, что разница между этими животными в том,

is that during that time when nothing happens,

что пока ничего не происходит,

there's no cocaine around,

кокаина поблизости нет,

their epigenome is rearranged.

их эпигеном перестраивается,

Their genes are re-marked in a different way,

их гены маркируются по-другому.

and when the cue comes, their genome is ready

И когда сигнал приходит, их геном готов к тому,

to develop this addictive phenotype.

чтобы сформировать фенотип наркомана.

So we treated these animals with drugs that either increase DNA methylation,

Мы давали крысам препараты, которые либо повышают уровень метилирования ДНК,

which was the epigenetic marker to look at,

либо понижают его, и наблюдали

or decrease epigenetic markings.

за эпигенетическими маркерами.

And we found that if we increased methylation,

Оказалось, что при повышении уровня метилирования

these animals go even crazier.

крысы вели себя ещё безумнее

They become more craving for cocaine.

и хотели кокаин сильнее.

But if we reduce the DNA methylation,

Но если мы понижали уровень метилирования генов,

the animals are not addicted anymore.

животные переставали быть зависимыми.

We have reprogrammed them.

Мы перепрограммировали их.

And a fundamental difference between an epigenetic drug

Основное различие между эпигенетическим препаратом

и любым другим состоит в том,

and any other drug

is that with epigenetic drugs,

что при помощи первого

we essentially remove the signs of experience,

мы, по сути, убираем следы опыта.

and once they're gone,

Когда они исчезают,

they will not come back unless you have the same experience.

то уже не возвращаются, пока подобный опыт не повторится.

The animal now is reprogrammed.

Крысы теперь перепрограммированы.

So when we visited the animals 30 days, 60 days later,

Когда мы проследили за ними через 30, а потом 60 дней,

which is in human terms many years of life,

что по человеческим меркам составляет много лет жизни,

they were still not addicted -- by a single epigenetic treatment.

зависимости не было.

Благодаря одной эпигенетической терапии.

So what did we learn about DNA?

Что же мы узнали о ДНК?

DNA is not just a sequence of letters;

ДНК не просто последовательность букв,

it's not just a script.

не просто код.

DNA is a dynamic movie.

Это — динамичный фильм.

Our experiences are being written into this movie, which is interactive.

Наш опыт записывается в этот интерактивный фильм.

You're, like, watching a movie of your life, with the DNA,

Вы словно смотрите кино о своей жизни при помощи ДНК —

with your remote control.

вашего пульта управления.

You can remove an actor and add an actor.

Можно убирать и добавлять актёров.

And so you have, in spite of the deterministic nature of genetics,

Несмотря на детерминистическую природу генетики,

you have control of the way your genes look,

вы можете контролировать, какими будут ваши гены.

and this has a tremendous optimistic message

Это прекрасная новость,

for the ability to now encounter some of the deadly diseases

ведь теперь к лечению некоторых смертельных заболеваний,

like cancer, mental health,

таких как рак и психические расстройства,

with a new approach,

можно подойти с другой стороны,

looking at them as maladaptation.

рассматривая их как проявление дезадаптации.

And if we can epigenetically intervene,

При помощи эпигенетического вмешательства

[we can] reverse the movie by removing an actor

мы можем обратить фильм вспять, убрав старого актёра

and setting up a new narrative.

и поставив нового.

So what I told you today is,

Сегодня я хочу сказать вам,

our DNA is really combined of two components,

что наша ДНК состоит из двух частей,

two layers of information.

двух информационных слоёв.

One layer of information is old,

Один из них — древний,

evolved from millions of years of evolution.

изменявшийся на протяжении миллионов лет эволюции.

У него фиксированная структура, плохо поддающаяся изменению.

It is fixed and very hard to change.

The other layer of information is the epigenetic layer,

Второй информационный слой — эпигенетический.

which is open and dynamic

Он открыт и гибок,

and sets up a narrative that is interactive,

задаёт повествование, интерактивен.

that allows us to control, to a large extent, our destiny,

Он позволяет нам в значительной степени контролировать свою судьбу,

to help the destiny of our children

изменять к лучшему судьбу наших детей,

and to hopefully conquer disease

и, надеюсь, справиться с болезнями

and serious health challenges

и серьёзными проблемами со здоровьем,

that have plagued humankind for a long time.

от которых долгое время страдает человечество.

So even though we are determined

Хотя гены и определяют нас,

by our genes,

we have a degree of freedom

мы обладаем степенью свободы,

that can set up our life to a life of responsibility.

которая поможет взять ответственность за свою жизнь.

Thank you.

Спасибо. (Аплодисменты)

(Applause)