W SERII UKAZAŁY SIĘ:

w 2013 roku:

Lisa Randall, Pukając do nieba bram. Jak fizyka pomaga zrozumieć wszechświat

Paul Davies, Milczenie gwiazd. Poszukiwania pozaziemskiej inteligencji

Leon Lederman, Christopher Hill, Zrozumieć niepojęte. Fizyka kwantowa i rzeczywistość

Frank Close, Zagadka nieskończoności. Kwantowa teoria pola na tropach porządku Wszechświata

Stephen Oppenheimer, Pożegnanie z Afryką. Jak człowiek zaludniał świat…

Bruce Rosenblum, Zagadka teorii kwantów. Zmagania fizyki ze świadomością

w 2014 roku:

Lawrence M. Krauss, Wszechświat z niczego. Dlaczego istnieje raczej coś niż nic

Jim Baggott, Higgs. Odkrycie boskiej cząstki

Caleb Scharf, Silniki grawitacji. Jak czarne dziury rządzą galaktykami i gwiazdami

Sean Carroll, Cząstka na końcu Wszechświata. Bozon Higgsa i nowa wizja rzeczywistości

Alfred S. Posamentier, Ingmar Lehmann, Niezwykłe liczby Fibonacciego. Piękno natury i potęga matematyki

w 2015 roku:

Jim Baggott, Pożegnanie z rzeczywistością. Jak współczesna fizyka odchodzi od poszukiwania naukowej prawdy

Lee Smolin, Czas odrodzony. Od kryzysu w fizyce do przyszłości Wszechświata

Max Tegmark, Nasz matematyczny Wszechświat. W poszukiwaniu prawdziwej natury rzeczywistości

Leon Lederman, Christopher Hill, Dalej niż boska cząstka

Svante Pääbo, Neandertalczyk. W poszukiwaniu zaginionych genomów

Tytuł oryginału

IDENTICALLY DIFFERENT

WHY YOU CAN CHANGE YOUR GENES

Copyright © 2012 by Tim Spector

All rights reserved

First published by Weidenfeld & Nicolson, London

Projekt okładki

Prószyński Media

Grafika komputerowa na okładce

© Indigo Images

Redaktor serii

Adrian Markowski

Redakcja

Renata Bubrowiecka

Korekta

Anna Kaniewska

ISBN 978-83-8069-952-6

Warszawa 2015

Wydawca

Prószyński Media Sp. z o.o.

02-697 Warszawa, ul. Rzymowskiego 28

www.proszynski.pl

Spis treści

Przedmowa

Wstęp. Czy Darwin się mylił?

GENY SPECTORA

Niektóre nazwiska, daty i miejsca zostały w tej książce zmienione, by chronić prywatność opisywanych bliźniąt.

Dla Veronique, Henriego i Phillipa

Przedmowa

Procedurę starannie planowano przez miesiące, ale gdy nadszedł decydujący etap, okazało się, że nie jest dobrze[1]. Po wielu godzinach skomplikowanej operacji, przeprowadzanej na naczyniach mózgu, zespół medyczny opadał z sił. Mała tętnica, zanim została zamknięta, strzyknęła chirurgowi cienką strużką krwi prosto w okulary. Jakieś inne naczynia krwionośne ciągle przeciekały i nie było wiadomo gdzie. Zaciskano kolejne podejrzane tętnice i żyły, ale powierzchnię odsłoniętego mózgu stale zalewała świeża krew, wskutek czego trudno było odróżnić połyskliwą substancję szarą od naczyń. „Spada ciśnienie krwi” – oznajmił nagle kierownik zespołu anestezjologicznego. „Niedobrze” – pomyślał ponuro doktor Keith Goh, zarządzający zespołem operacyjnym. A potem rzekł: „Trzeba skończyć transfuzję tej porcji krwi i zorganizować następne. Spróbujemy zwiększyć ucisk i zastosować szwy, żeby uszczelnić oponę twardą. Może to podziała. Raczej nie mamy innego wyboru”.

Dwadzieścia dziewięć lat wcześniej w miejscu oddalonym od nas o tysiące kilometrów w następstwie serii korzystnych zbiegów okoliczności poczęły się dwie dziewczynki, bliźniaczki jednojajowe. We właściwym dniu miesiąca plemniki ich ojca (w sumie jeden z wielu miliardów), zawierające po 23 chromosomy, napotkały i zapłodniły komórkę jajową matki (jedną z czterystu), również mającą połowę swojego zestawu chromosomów, czyli 23. Zapłodniona komórka jajowa zaczęła się dzielić, a kilka dni później twór składający się z jeszcze niewielkiej liczby komórek nagle uległ podziałowi i utworzył dwa embriony identyczne pod względem genetycznym. Dwa klony rozwijały się krok po kroku przez następnych dziewięć miesięcy.

Bliźnięta urodziły się któregoś chłodnego styczniowego dnia, w niespokojnym czasie, bo tuż przed rewolucją, w Firuzabadzie, leżącym w południowo-zachodnim Iranie. Prawie nie miały kontaktu z matką i ojcem, ubogimi rolnikami, którzy musieli opiekować się jeszcze dziewięciorgiem poprzednich dzieci. Ze względu na komplikacje zdrowotne maluchy pozostały w szpitalu, a później adoptował je litościwy lekarz, borykający się z kłopotami finansowymi rodzice bowiem nie mogli ich zabrać.

Dziewczynki robiły wszystko razem. Razem jadły, bawiły się, spały, nigdy się od siebie nie oddalając. Jednak pomimo identycznych genów i identycznego środowiska życia pojawiły się między nimi wyraźne różnice. Ladan lubiła zwierzęta, a Laleh wolała gry komputerowe, których Ladan, preferująca modlitwę, nie znosiła. Gdy podrosły, obie zaczęły się oddawać przyjemności robienia zakupów, szczególnie kosmetyków. Ladan była leworęczna, a Laleh praworęczna. Chociaż dobrze szło im w szkole, często ściągały od siebie na egzaminach. Chciały razem wybrać się na studia, ale Ladan pragnęła zgłębiać prawo w Teheranie, a Laleh – dziennikarstwo w Szirazie. Ostatecznie Ladan przekonała siostrę do swoich planów. Zapytane o charakter, obie zgadzały się, że Ladan jest ekstrawertyczką, a Laleh raczej introwertyczką.

Jak można wyjaśnić te różnice osobowości? Przecież obie dziewczyny były klonami z takim samym DNA, a każda ze stu bilionów komórek budujących ich ciała zawierała te same 25 tysięcy genów[2]. Opiekowała się nimi początkowo i karmiła je ta sama matka, a potem ten sam ojciec adopcyjny. Spędziły razem każdy dzień swojego życia. Chodziły razem do szkoły, razem studiowały, miały tych samych przyjaciół, jadły to samo. Poza tym wiązało je coś jeszcze, co sprawiało, że były bezwarunkowo nierozłączne – otóż były bliźniaczkami syjamskimi zrośniętymi głowami.

W pewnym momencie życia zaczęły marzyć o niezależności. Sześć lat próbowały przekonać lekarzy do rozdzielenia ich ciał. Specjaliści jednak nie chcieli się tego podjąć ze względu na wysokie ryzyko śmierci podczas tak skomplikowanej operacji. Bliźniaczki dzieliły niezwykle istotne naczynie krwionośne (zatokę strzałkową), biegnące na powierzchni mózgu. W końcu w 2003 roku zostały rozdzielone przez doktora Goha, doświadczonego neurochirurga z Singapuru, który zdecydował się na to wyraźne ryzyko. Przeprowadził już podobną operację u młodszych bliźniąt i optymistycznie ocenił szanse przeżycia pacjentek na prawie pięćdziesiąt procent.

Operacja rozpoczęła się pewnego mglistego lipcowego poranka w Singapurze pod kontrolą MRI (obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego). Trwała 52 godziny i zaangażowano w nią 28 chirurgów z różnych krajów oraz setki asystentów. Kosztowała wiele milionów dolarów i wymagała przygotowania specjalnego stołu operacyjnego, przypominającego podwójny fotel dentystyczny. O wszystkim na bieżąco donosiła telewizja irańska.

Po wahaniu, co robić, w kluczowym momencie, gdy już prawie przerwano działania, zespół zdecydował się na rozdzielenie głów. Mózgi jednak były ściślej połączone, niż się spodziewano na podstawie skanów, i nie można było zapanować nad krwawieniem ze skomplikowanej sieci wspólnych naczyń. Bliźniaczki nie odzyskały przytomności i pomimo ogromnych wysiłków lekarzy wkrótce zmarły. Słowa dziewcząt zamieszczone na stronie internetowej szpitala w dniu operacji brzmiały: „Modliłyśmy się codziennie za powodzenie… Mamy nadzieję, że nastąpi kres naszych kłopotów i że zaczniemy nowe i szczęśliwe życie jako dwie oddzielne osoby”. Ich marzenie ostatecznie się spełniło – zostały pogrzebane osobno. Nadal jednak są razem – leżą tuż obok siebie.

Bliźniaki syjamskie rodzą się ekstremalnie rzadko (raz na dwa miliony porodów), ale przykład Ladan i Laleh pokazuje istotę sprawy. Chociaż większość z nas żyje w jednym środowisku i ma bardzo podobne geny z rodzicami czy rodzeństwem, to nasze osobowości, upodobania, wygląd i zdrowie są odmienne. Skoro więc geny i środowisko są takie same, to skąd biorą się te różnice?

W 2009 roku zostałem konsultantem naukowym emitowanego w BBC dwuodcinkowego dokumentu Bliźnięta – po drugiej stronie lustra. Pierwsza część miniserii była prosta do zaplanowania, bo pokazywała niesamowite podobieństwo niektórych bliźniaków, nawet rozdzielonych tuż po urodzeniu. Dobrym przykładem były dwie chińskie dziewczynki – Mia i Alexandra – rozdzielone w niemowlęctwie i adoptowane przez dwie rodziny, jedną z Sacramento w Kalifornii, drugą z norweskich fiordów. Żadne z rodziców nie wiedziało, że ich córka ma siostrę bliźniaczkę. Mia i Alexandra spotkały się dopiero w wieku sześciu lat podczas kręcenia filmu. Chociaż nie władały tym samym językiem, szybko zostały kumpelkami. Od razu, kiedy tylko wyskoczyły z samochodów i pomachały do siebie, stało się jasne, że mają wyraźnie identyczne zachowania i maniery.

Króciutki czas, jaki dziewczynki spędziły z sobą, i późniejsze traumatyczne rozstanie były tak wzruszające, że wyciskały łzy z oczu. Wyjaśniłem jednak producentom programu, że przykłady takich bliźniaków są fascynujące bardziej dla widzów niż dla naukowców i że istnieją już dobrze udokumentowane dowody na to, iż wychowywane osobno bliźnięta jednojajowe wykazują wiele uderzających podobieństw. Odpowiedzieli, że w takim razie mogę zaproponować do kolejnego odcinka bardziej osobliwy problem. Zasugerowałem, by przyjrzeć się zupełnie innym bliźniakom jednojajowym – razem wychowywanym, ale całkowicie odmiennym. Naukowcy nie mają problemu z wyjaśnieniem przypadku Mii i Alexandry, wiadomo bowiem, że większość ludzkich cech w jakiejś mierze zależy od genów. Nie wiemy jednak, dlaczego ludzie żyjący w tym samym środowisku i mający te same geny mogą się od siebie bardzo różnić.

Przykłady, które ostatecznie wybraliśmy, dotyczyły różnych cech, od autyzmu, otyłości, anoreksji, starzenia skóry po homoseksualizm. Chociaż było ich kilka i zostały omówione pokrótce, robiły wrażenie. Zburzyły nasze wygodne przekonania na temat determinizmu i indywidualizmu. Nie patrzyłem na te pary jak na jakieś osobliwości, bo uświadomiłem sobie, że dzięki nim zmieniłem swoje myślenie. Dostałem klucz do lepszego poznania człowieka i mogłem wypracować alternatywny pogląd na genetyczny „determinizm”.

Ladan i Laleh − istoty o identycznych genach i warunkach życia, ale z wyraźnie odmiennymi osobowościami − pokazują, że nie wiemy wszystkiego. Książka ta ma więc przedstawić nowe spojrzenie na geny i nakłonić do ponownego zastanowienia się nad kluczowymi zagadnieniami: kim jesteśmy i co o tym decyduje, co sprawia, że zachowujemy się tak, a nie inaczej, skąd się biorą cechy charakteru, dlaczego inaczej chorujemy. Dzięki zdobytej wiedzy[3] możemy nawet zmienić niektóre długo obowiązujące w nauce prawa Darwina i  zrozumieć zasadniczą kwestię: dlaczego wszyscy jesteśmy tak podobni, mimo to tak inni.

1 B. Carson, Take the Risk, Zondervan, 2008.

2 Szacunki dotyczące liczby genów u człowieka stale się zmieniają. Obecnie naukowcy uważają, że mogą ich być 23 tysiące.

3 N. Carey, The Epigenetics Revolution, Icon Books, 2011 (dobre wprowadzenie do stanu badań na temat epigenetyki); Epigenetic Epidemiology, „International Journal of Epidemiology”, luty 2012, nr 41, s. 1–327 (cały numer poświęcono najnowszym badaniom epidemiologicznym nad zjawiskami epigenetycznymi).

Wstęp

Czy Darwin się mylił?

Jeszcze trzy lata temu należałem do naukowców, którzy uważają, że o wszystkim decydują geny. Przez siedemnaście lat wykonałem setki badań z udziałem bliźniąt, by przekonać sceptyczne społeczeństwo i przedstawicieli nauki, iż praktycznie każda cecha i choroba w olbrzymim zakresie zależą od genów. I zarówno ja, jak i inni moi koledzy odnieśliśmy na tym polu wielkie sukcesy. Chociaż odnalezienie genów leżących u podstaw większości chorób wydawało się bliskie, dręczyły mnie jednak wątpliwości, czy czegoś nie przegapiamy.

Dogmaty naukowe długo mówiły, że geny to twory nieulegające zmianom. Gdy je odziedziczymy, środowisko ich nie zmieni i pozostaniemy z nimi aż do śmierci, przy czym przekażemy je oczywiście w odpowiednim czasie (w niezmienionym stanie) swoim potomkom. Chociaż możemy wpływać na własne życie przez wybór przyjaciół, małżonka, aktywności albo trening pamięci, nasze geny pozostaną zawsze takie same. Sądziliśmy, że stanowią one swego rodzaju instrukcję dla ciała, decydującą o jego pracy i rozwoju, „kod życia”.

Badając bliźnięta jednojajowe (mające te same geny) i dwujajowe (mające jedynie połowę tych samych genów), stwierdziliśmy, że te pierwsze częściej zapadają na te same choroby – tak było niemal we wszystkich przypadkach schorzeń, którym się przyjrzeliśmy. Stopień współdzielenia określa współczynnik korelacji, a dzięki odrobinie prostej matematyki, polegającej na porównaniu współczynników korelacji, otrzymujemy wartość w postaci ułamka, zwaną heritability, wskaźnikiem odziedziczalności. Jeśli bada się na przykład odziedziczalność masy ciała, można porównać wagę 50 par bliźniąt jednojajowych z 50 parami bliźniąt dwujajowych i dokonać korelacji cech wewnątrz tych par w jednej i drugiej grupie. Gdy średnia wyników u tych pierwszych wynosi 90 procent, a u drugich 60 procent, odziedziczalność oblicza się, mnożąc różnicę między wynikami razy dwa, czyli 30 × 2. Mówimy, że w tym wypadku odziedziczalność wagi wynosi 60 procent. Obliczanie odziedziczalności chorób jest trochę bardziej skomplikowane, ale zasada pozostaje ta sama. Jest to po prostu stosunek różnic między ludźmi tłumaczony genami.

Takie choroby jak reumatoidalne zapalenie stawów mają odziedziczalność na poziomie 60–70 procent, co sugeruje silny wpływ otrzymanych genów. Natomiast wśród bliźniaczek jednojajowych 85 procent kobiet pozostawało zdrowych, mimo że chora była siostra, a przecież miały te same geny i prowadziły podobny tryb życia[4]. Podobny trend stwierdziłem w odniesieniu do większości przestudiowanych przeze mnie chorób: prawdopodobieństwo, że oba bliźniaki zachorują na to samo, rzadko wynosiło powyżej 50 procent; zazwyczaj było ono znacznie mniejsze. Uświadomiłem więc sobie, że mój ugruntowany pogląd na genetykę i dominującą rolę genów może się zmienić.

Dopiero nieco ponad dziesięć lat temu naukowcy odkryli, że dieta ciężarnej może wpłynąć na funkcjonowanie genów jej dzieci, a zmiany te mogą utrzymać się przez całe ich życie i zostać przekazane następnemu pokoleniu. Geny są zatem dosłownie włączane i wyłączane dzięki nowo odkrytym procesom zwanym epigenetycznymi (termin ten oznacza „ponad genami”, przedrostek epi- pochodzi z języka greckiego) i w przeciwieństwie do tego, co sądzili naukowcy, konsekwencje tych procesów mogły przechodzić na kolejne pokolenie. W tym wypadku chodziło wprawdzie o szczurze matki, ale kolejne podobne odkrycia dotyczyły człowieka i zrewolucjonizowały nasze poglądy.

Teoria Darwina o naturalnej selekcji i ewolucji, opublikowana sto pięćdziesiąt lat temu, opierała się na kilku prostych, lecz obszernych koncepcjach, które od tego czasu wielokrotnie były analizowane albo czasami mylnie cytowane[5]. Była ona wynikiem syntezy rozproszonych idei, uwzględniającym zasady reprodukcji, dziedziczność, zmienność między osobnikami i walkę o przetrwanie. Przebiegający wolno proces doboru naturalnego zdarza się wtedy, gdy organizmy się rozmnażają, a poszczególne osobniki – różnią od siebie (zmienność). Rozmnażanie oznacza przekazanie dalej cech rodziców, a odziedziczone cechy mają wpływ na szanse przetrwania i reprodukcję kolejnego pokolenia. Kluczowe w tym procesie naturalnej selekcji są jej nieprzewidywalność i losowość. Darwin nic nie wiedział o genach, prawach dziedziczenia Mendla ani o DNA, czyli o tym wszystkim, co zostało dołączone do teorii ewolucji w następnym stuleciu.

Pogląd, że geny to podstawa, jest w rzeczywistości relatywnie nowy, a jego podwalinami były odkrycia dokonywane jedno po drugim na początku XX wieku[6]. Ustalono na przykład, że geny to fragmenty DNA, które kodują białka – związki chemiczne sterujące wszystkimi reakcjami ciała, zbudowane z różnych aminokwasów montowanych w całość w komórce. Naukowcy odkryli też, że geny występują w parach (wersje genu to allele), są uszeregowane wzdłuż 23 parzystych chromosomów (te wyglądają jak rury od odkurzacza) i zawiera je każda komórka organizmu. Jeden allel jest dziedziczony po matce, drugi po ojcu. Pary alleli w odpowiednim momencie rozdzielają się podczas procesu formowania plemnika lub komórki jajowej. Wskutek tego każde z nich zawiera tylko połowę z 46 chromosomów. A gdy komórki rozrodcze się połączą, ostatecznie liczba genów i chromosomów pozostaje taka sama jak wyjściowa. Podczas fuzji i podziału chromosomów przed utworzeniem gamet następuje losowe przetasowanie rodzicielskich (niezmienionych) genów, wskutek czego nie ma dwóch jajeczek czy dwóch plemników zawierających tę samą kombinację genów.

W 1953 roku James Watson i Francis Crick wykazali, że DNA to podwójna helisa, w której skład wchodzą cztery sczepiające się ze sobą zasady azotowe (oznaczone skrótowo literami: T, A, G, C [od nazw: adenina, guanina, cytozyna, tymina]), dzięki czemu połączenia między niciami rozsuwają się i zasuwają jak zamek błyskawiczny – proces ten wyjaśnia, dlaczego kopie DNA i geny są tak niezawodne. Zasady te, ustawione w długich rzędach, tworzą komplementarne pary z zasadami z naprzeciwka zawsze według określonej reguły. Doprowadziło to do odkrycia mniejszej cząsteczki, nazwanej RNA, która uczestniczy w tłumaczeniu kodu DNA na budowę białek (w tym enzymów) sterujących komórką. Ustalono też, że geny mogą – chociaż dzieje się to rzadko – spontanicznie mutować, co prowadzi do chorób i stanów takich jak karłowatość. Uważano, że owe losowe zdarzenia były jedynym źródłem naturalnej zmienności, która mogła być dziedziczna.

Geny były zatem kluczem. Wszystkie te wyobrażenia, a potem jeszcze biologia molekularna i poczynione odkrycia koncentrowały się na decydującej roli genów jako pierwotnych sprawców skutków pojawiających się w wyniku produkcji białek. Nikt nie zapytał, czy środowisko może wpływać na geny/białka albo czy białka mogą wpływać na geny. Fakt, że Darwin uwzględnił w swojej teorii ewolucji ideę dziedziczenia cech nabytych, jest często pomijany.

Oczywiście według przyrodnika głównym motorem ewolucji była selekcja najlepiej przystosowanych osobników dokonująca się przez tysiąclecia w każdym pokoleniu. Teoria ta (survival of the fittest) doskonale wyjaśnia nasze genetyczne podobieństwo do innych gatunków. Ludzie mają po około 25 tysięcy genów (obecnie szacuje się, że raczej 23 tysiące), jednak są to różne ich warianty. Rodzeństwo ma te same podstawowe geny i średnio 50 procent takich samych wariantów genów. Wśród krewnych pierwszego stopnia (rodzeństwo i rodzice) niektóre warianty będą identyczne, inne już nie. Dlatego stopień podobieństwa DNA świetnie pokazuje odległość ewolucyjną od naszych przodków. Ludzi łączy z szympansami, które oddzieliły się od naszej linii ewolucyjnej 6 milionów lat temu, 99 procent DNA, z myszami (100 milionów lat) – 90 procent, z drożdżami (półtora miliarda lat temu) – 31 procent. Niezwykle bliskie pokrewieństwo genetyczne z szympasami jest nie na rękę kreacjonistom. Mają oni wielki problem ze znalezieniem lepszego wyjaśnienia niż to, że Bóg wykazał swoją żartobliwą naturę i postanowił nas zmylić. W 2000 roku Bill Clinton i Tony Blair z dumą zaprezentowali światu jedno z największych osiągnięć ludzkości: zsekwencjonowany genom człowieka – trzy miliardy par zasad budujących DNA każdej komórki. Sekwencje genów ze zbadanego DNA nie miały już przed nami tajemnic. Myśleliśmy wtedy, że wreszcie mamy narzędzia pozwalające wykryć, jak funkcjonują organizmy zwierząt i ludzi. Mówiło się, że „otwieramy wielką księgę życia”. Zapowiadano niezwykły przełom w wielu dziedzinach nauk.

Dwudziesty wiek może i był epoką genu, ale istotniejszy postęp w genetyce dokonał się dopiero w XXI wieku. Pierwsze sekwencjonowanie 3 miliardów par zasad kodu genetycznego człowieka kosztowało ponad dwa miliardy dolarów i zaangażowało tysiące badaczy na ponad dziesięć lat. Teraz można je wykonać za dwa tysiące dolarów (czyli za milion razy mniej) i cena ta stale spada. Ta rewolucja w technikach przyniosła też wiele innych korzyści.

GENY SPECTORA

Kierowany ciekawością, co nowe metody mogą mi powiedzieć o zapisanej w genach skłonności do chorób i korzeniach mojej rodziny, zajrzałem do Internetu (oszczędność na wizycie u specjalisty). Słyszałem o dwóch firmach wykonujących spersonalizowany test genomu. Były to Decode z Islandii oraz amerykańska 23andMe. Jako sceptyk zgłosiłem się do obu, żeby mieć porównanie. Po wpłacie kilku setek dolarów na zbadanie pochodzenia i tego, co mnie czeka, jeśli chodzi o choroby, otrzymałem pocztą od jednej firmy probówkę, do której miałem pluć przez kilka minut, a od drugiej drewniany patyczek do potarcia wewnętrznej strony policzka[7]. DNA został wyizolowany z komórek obecnych w ślinie albo ze złuszczonych z nabłonka policzka. Każda próbka miała sprawdzonych prawie milion markerów genetycznych (tak zwany SNP – polimorfizm pojedynczego nukleotydu, single nucleotide polymorphism), które następnie porównano z opublikowanymi danymi (byłem współautorem niektórych badań), co pozwoliło powiązać je z chorobami, cechami wyglądu i pochodzeniem linii rodowej.

Dwa tygodnie później otrzymałem wyniki drogą elektroniczną. Załączono do nich wiele groźnych ostrzeżeń o konsekwencjach poznania prawdy. Czy mogła ona zmienić moje życie? Słyszałem, że niektórzy dziennikarze z biciem serca zabierali się do studiowania wyników, obawiając się najgorszego. A ja? Czy ciążyło nade mną fatum raka albo choroby Alzheimera? Po chwili wahania wreszcie zdecydowałem się na lekturę. Nie było tak źle. Wyniki okazały się na ogół dobrze opisane i zinterpretowane.

Analizując dane od 23andMe, najpierw przyjrzałem się swojemu pochodzeniu. Okazało się, że w 30 procentach pochodziłem z Europy Północnej, w 60 procentach z Europy Południowej, a w 10 z… Azji! Podbudowało mnie, że wyniki obu firm były podobne. Miałem ciemniejszą karnację, ale nie potrafiłem wyjaśnić, skąd się wzięły u mnie azjatyckie geny. Raczej ze strony matki, chociaż jej rodzina to podobno biali Australijczycy.

Sprawdziłem prognozy dotyczące chorób. Poczułem ulgę, gdy zobaczyłem, że ryzyko wystąpienia około dwudziestu wymienionych schorzeń było u mnie niskie. Musiałem jednak martwić się o zwiększone prawdopodobieństwo zapadnięcia na cukrzycę, jaskrę (wysokie ciśnienie) oraz nowotwory pęcherza moczowego i układu wzrokowego. Niskie ryzyko dotyczyło otyłości, alzheimera, parkinsona i chorób serca. Było to pocieszające, gdyż mój ojciec zmarł młodo na serce. Zerknąłem na cechy fizjonomii. Dowiedziałem się, że najprawdopodobniej mam kręcone włosy, brązowe oczy i raczej nie jestem łysy. Bingo! Wszystko się zgadzało!

Sprawdziłem informacje od drugiej firmy. Decode stosowała bardzo podobne metody badań, ale inny prognozujący algorytm matematyczny. Mniej więcej połowa szacowanego ryzyka nie zgadzała się z rzeczywistością. Jeśli chodzi o choroby, trafnie przewidziano jedynie podwyższone ryzyko cukrzycy, na którą cierpiała moja babcia. W wypadku cech wyglądu według Decode prawdopodobieństwo, że posiadam niebieskie oczy, wynosiło 85 procent. Byłem zdumiony. Przecież miałem ciemnobrązowe oczy i ciemną karnację. Był to jeden z kilku kompletnie nietrafionych wyników.

Mój sceptycyzm wzrósł. Przyjrzałem się zatem wnikliwie prognozom dotyczącym cukrzycy. Wskazywały zwiększone ryzyko zachorowania. Tak naprawdę mogło ono w ciągu mojego życia wzrosnąć średnio z 15 do 19 procent – no ale mało prawdopodobne, żeby te cztery dodatkowe procenty zmieniły moje życie. Byłem jednak pod wrażeniem, że test DNA podawał aż tyle informacji. Miałem dwukrotnie zwiększone ryzyko nadwrażliwości na leki rozrzedzające krew, na przykład warfarynę, ale nie na cały szereg innych pospolitych medykamentów. Mogło mi się to przydać pewnego dnia, gdyby, dajmy na to, po zbyt długim siedzeniu w samolocie zrobił mi się skrzep w nodze lub płucach i stanąłbym przed koniecznością przyjęcia jakiegoś leku. Wyniki mówiły też, że jak większość Europejczyków trawię mleko i nie występuje u mnie nietolerancja laktozy, ale mam więcej niż przeciętną szansę uzależnienia się od heroiny. Bardziej jednak od hipotetycznych problemów z lekami zmartwiła mnie diagnoza, że jestem nosicielem rzadkiego schorzenia, o którym nawet nigdy nie słyszałem – choroby Canavan – i mogła ona rozwinąć się u moich dzieci.

Przesiewowy test wykonany przez firmę 23andMe uwzględniał dwadzieścia tzw. chorób jednogenowych (mendlowskich), czyli będących wynikiem mutacji tylko w jednym genie. Istnieje ich kilka tysięcy, a nazwano je mendlowskimi na cześć zakonnika Grzegorza Mendla. Należą do nich anemia sierpowata albo mukowiscydoza. Chociaż większość jest ogromnie rzadka, często prowadzą do poważnych zaburzeń umysłowych, wzrokowych, kłopotów z płucami, układem nerwowym, a nawet przedwczesnej śmierci. Stanowią one tylko 2 procent wszystkich chorób genetycznych i łatwo je przewidzieć. Często niewielka zamiana (mutacja) jednego nukleotydu w genie lub parze genów może prowadzić do powstania wadliwego białka i przez to do wystąpienia choroby.

Tak więc okazałem się „dumnym” posiadaczem rzadkiego letalnego zaburzenia neurodegeneracyjnego o etiologii genetycznej, zwanego chorobą Canavan, wywoływanego przez gromadzenie się w mózgu asparaginianu. Byłem nosicielem, czyli miałem mutację tylko w jednym z dwóch genów (alleli) – obecność drugiego prawidłowego genu oznaczała, że enzym wytwarzał się tak jak trzeba. Mutacja byłaby śmiertelna dla moich dzieci, jeśli moja żona także byłaby nosicielem i miała tę samą mutację w jednej z kopii genów. Na szczęście, chociaż nosicielstwo jest całkiem częste (1 na 40 osób) u wschodnioeuropejskich Żydów (mój ojciec był Żydem i prawdopodobnie także nosicielem mojej mutacji), to szansa, że oboje partnerzy je mają, jest niska (1 na 40 × 1 na 40 = 1 na 1600) i spada, jeśli jedno z partnerów nie jest Żydem. Tysiące innych rzadkich chorób genetycznych także „działają” na tej zasadzie – nazywa się to dziedziczeniem recesywnym.

Moja przygoda z testami genetycznymi potwierdziła sukcesy i ograniczenia współczesnej rewolucji w tej dziedzinie i medycynie spersonalizowanej. To, że już po dziesięciu latach od pierwszego zmapowania DNA każdy ma łatwy dostęp do miliona testów genetycznych za kilkaset dolarów, jest nieprawdopodobne. Kolejne osiągnięcia pojawiają się w zawrotnym tempie. Takie firmy jak 23andMe oferują teraz klientom znacznie bardziej szczegółowe testy za mniej niż 1500 dolarów, wykorzystując technikę sekwencjonowania. Może ona wskazać miliony bardzo rzadkich wariantów genów na podstawie 1 procenta czyjegoś całego DNA (genomu). Co niezwykłe, większość lekarzy i pracowników służby zdrowia (w przeciwieństwie do ogółu społeczeństwa, a przynajmniej do wielu poznanych przeze mnie taksówkarzy) nie jest świadoma tych błyskawicznych postępów oraz dostępności danych genetycznych. Regularnie prowadzę seminaria dla lekarzy stażystów i tylko jeden na dwudziestu wie, ile posiadamy genów – większość podaje liczbę większą przynajmniej o tysiąc i skłania się do rzędu milionów, a nie tysięcy. To pokazuje, jak łatwo zapracowanym medykom przeoczyć postępy nauki. A techniki inżynierii genetycznej mają praktyczne zastosowanie: w badaniach przesiewowych rzadkich chorób, przy doborze drogich leków przeciwnowotworowych spośród tych, które sprawdziłyby się u większości pacjentów, przy szacowaniu bezpiecznego dozowania preparatów przeciwzakrzepowych, na przykład warfaryny[8]. Mogą też powiedzieć co nieco o naszej ewolucji i pochodzeniu.

Wiemy już, kiedy dokładnie nasza gałąź oddzieliła się od innych naczelnych (6 milionów lat temu), a kiedy od neandertalczyków (pół miliona lat temu) i że jesteśmy bardziej genetycznie podobni do naszych kuzynów neandertalczyków, niż chcielibyśmy przyznać – co często można zaobserwować w piątkowe noce w wielkich miastach. Wiemy, że Indianie z Ameryki Południowej pochodzą z Azji i przybyli tam przez Syberię 5–15 tysięcy lat temu. Że gałąź Europejczyków oddzieliła się od gałęzi Azjatów, wywodzących się od jednej z pierwszych grup człowieka współczesnego, które opuściły Afrykę. Tak więc nowa wiedza pozyskana z DNA wiele wniosła w badania historii ludzkości[9].

Lecz co pomogło nam zrozumieć choroby? Tylko w ciągu ostatnich kilku lat ustalono ponad tysiąc genów istotnych dla ponad setki powszechnych schorzeń. Pierwsze odkrycia wykazały silny wpływ niektórych zupełnie niepozornych genów na pojawienie się kilku chorób (prawdopodobnie odpowiadają one za nie w ponad 25 procentach), na przykład zwyrodnienia plamki żółtej, które jest najczęstszą przyczyną utraty wzroku[10], albo łysienia typu męskiego (jakże ważnego dla specjalistów zdrowia publicznego i będącego przyczyną osobistej udręki), do czego przyczynił się mój zespół[11]. Ryzyko obu tych przypadłości można oszacować na podstawie testów genetycznych z sensowną dokładnością.

W ciągu kilku lat doszło do wielu przełomowych dokonań w nauce[12], ale pomimo całej listy sukcesów pojawiło się kilka przesłanek, że paradygmat był zły. Większość odkryć związanych z genami i powszechnymi chorobami była interesująca pod względem biologicznym, lecz im więcej odkrywaliśmy, tym – w ostatecznym rozrachunku – mniej użyteczna stawała się ta wiedza, bo wpływ pojedynczego genu na organizm jest przecież niewielki. Nawet jeśli na przykład geny związane z otyłością, a jest ich około trzydziestu, współwystępują, odpowiadają tylko za 2 procent przypadków nadwagi[13].

Było to frustrujące dla wszystkich osób zajmujących się tym zagadnieniem, bo znaczyło, że każda powszechnie występująca choroba nie jest zależna od jednego genu, ale setek, a nawet tysięcy. Wynikało z tego, że szyki musiałyby zewrzeć zespoły z wielu krajów i wykonać badania dziesiątek, a czasami setek tysięcy osób w celu ustalenia mikrowpływu każdego genu. Inny wniosek był taki, że w odniesieniu do powszechnie występujących chorób (w przeciwieństwie do rzadkich chorób jednogenowych) testy genetyczne są całkowicie bezużyteczne w ich przewidywaniu, czego zresztą dowiodły te wykonane dla mnie.

Powszechnie sądzono też, że tylko ociupina DNA, ta zawierająca geny, jest istotna. Pozostałe 98 procent naszego kodu uważano za bezwartościowe – zawierało pozostałości po starych, nieużywanych genach i powtarzające się nieciekawe obszary. Te bezgenowe rejony jednak są także pieczołowicie kopiowane i podlegają dziedziczeniu, przypuszczalnie więc miały jakieś zastosowanie podczas ewolucji. Fakt, że geny i ich elementy nie są wszechpotężne, uwypuklił się, kiedy szacunek liczby genów, które spodziewaliśmy się mieć, spadł czterokrotnie ze stu tysięcy do poniżej 25 tysięcy – prawie takiej samej liczby jak u robaków. Naukowcom wierzącym, że geny reprezentują Księgę Życia, wydawało się nieprawdopodobne, że robaki i ludzie mieliby podlegać takiej samej liczbie dyrygentów. Przecież najmniej rozgarnięty człowiek jest bez wątpienia na wyższym poziomie rozwoju niż robak.

Zatem nasz stopień skomplikowania i inne łatwe do zaobserwowania różnice nie mogą być tylko zasługą genów. Różnica genetyczna między człowiekiem a robakami jest taka, że chociaż mamy podobną liczbę genów i ich elementów, posiadamy zwały czegoś, co jeszcze do niedawna błędnie nazywano śmieciowym DNA, a teraz – sekwencjami niekodującymi.

Tradycyjny paradygmat, zgodnie z którym jeden gen równa się jednemu białku i jednej chorobie, także został podważony. Na podstawie jednego genu mogą powstać setki białek wskutek tak zwanego składania genu (splicingu), dokonującego się dzięki obecności wspomnianych „śmieci” i działania różnych sygnałów chemicznych w komórce. Oznacza to, że ten sam gen może zaowocować w odmiennych warunkach środowiskowych bardzo różnymi produktami białkowymi i przez to różnymi chorobami.

CIĄG DALSZY DOSTĘPNY W PEŁNEJ, PŁATNEJ WERSJI

4 A. J. MacGregor i in., „Arthritis & Rheumatology”, styczeń 2000, nr 43 (1), s. 30–37.

5 K. Darwin, O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymywaniu się doskonalszych ras w walce o byt, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2009.

6 E. Jablonka i M. J. Lamb, Evolution in Four Dimensions, MIT Press, Cambridge 2005.

7 www.23andme.com, www.decodeme.com.

8 L. A. Hindorff i in., Carcinogenesis, „Oxford Journals” 2011, nr 32 (7), s. 945–954; T. A. Manolio, „The New England Journal of Medicine” 2010, nr 363 (2), s. 166–176.

9 J. Krause, Neanderthals in central Asia and Siberia, „Nature” 2007, nr 449 (7164), s. 902–904; A. Scally i in., Insights into hominid evolution from the gorilla genome sequence, „Nature”, 7 marca 2012 (wydanie elektroniczne).

10 R. J. Klein i in., Complement Factor H Polymorphism in Age-Related Macular Degeneration, „Science”, 15 kwietnia 2005, nr 308 (5720), s. 385–389.

11 J. B. Richards i in., Male-pattern baldness susceptibility locus at 20p11, „Nature Genetics” 2008, nr 40 (11), s. 1282–1284.

12 P. M. Visscher i in., Five Years of GWAS Discovery, „The American Journal of Human Genetics” 2012, nr 90 (1), s. 7–24.

13 E. K. Speliotes i in., Association analyses of 249,796 individuals reveal 18 new loci associated with body mass index, „Nature Genetics” 2010, nr 42 (11), s. 937–948.

PEŁNY SPIS TREŚCI:

Przedmowa

Wstęp. Czy Darwin się mylił?

GENY SPECTORA

BRAKUJĄCE 95 PROCENT

IDENTYCZNI–NIEIDENTYCZNI JIM I JIM

NOWY DARWINIZM?

Rozdział 1. Mit genu. Ropuchy, żyrafy i oszustwa

NAZIŚCI, KOMUNIŚCI I TUSZ

SKĄD KWIATY WIEDZĄ, ŻE MAJĄ ZAKWITNĄĆ?

ROZWIELITKI, UZBROJENIE I MOTYLE

DZIEDZICZENIE CECH NABYTYCH – POWRÓT DEBATY: „NATURA CZY WYCHOWANIE”

Rozdział 2. „Gen szczęścia”. Nastawienie, optymizm, śmiech

GEN CHICHOTANIA

ZAPACH NOWEGO SAMOCHODU

OPTYMIZM JEST PRZEREKLAMOWANY

PARADOKS STOCKDALE’A

DEPRESJA CZY TYLKO DEFICYT OPTYMIZMU?

SPOSÓB MYŚLENIA A GENY

Rozdział 3. „Gen talentu”. Geniusz, motywacja i taksówkarze

TYGRYSIE MATKI I TIGER WOODS

WIEDZA: TALENT CZY DOŚWIADCZENIE?

CZY TRENING POZWALA WYKSZTAŁCIĆ PERFEKCYJNY SŁUCH?

BOKS, WIARA I SILNA WOLA

PAMIĘĆ O WYSIŁKU

Rozdział 4. „Gen wiary”. Stworzenie świata, jediizm i Hollywood

GENY WIARY

DARWIN I RELIGIA

HOLLYWOODZKIE OPOWIEŚCI

IDŹ I POWIELAJ SWOJE GENY

PUSTYNIE GENOWE

UTRATA WIARY

Rozdział 5. „Gen rodzicielstwa” Natura, wychowanie i nieposłuszeństwo

RODZICE I POCZUCIE WINY

DLACZEGO DZIECI SĄ TAK RÓŻNE?

ZANIEDBANIE I ODPORNOŚĆ

WYLIZYWANIE, PIELĘGNACJA I OPRAWCY SZKOLNI

Rozdział 6. „Gen zła”. Molestowanie seksualne, sprawcy i ofiary

OFIARY MOLESTOWANIA

GENY ZŁA?

PRZESTĘPCA CZY OFIARA GENÓW?

MÓZGI, PSYCHOPACI I OFIARY

SZWANKUJĄCE RODZINY

Rozdział 7. „Gen długości życia”. Serce, głód i dziadkowie

PRZEZNACZENIE, UCZTA I GŁÓD

STRES, KRĘGI SPOŁECZNE I MAŁPY

Rozdział 8. „Gen otyłości”. Dieta, robaki i wino

SIŁA WOLI I PIANKI MARSHMALLOW

Z DIETY Na DIETĘ

DLACZEGO KALIFORNIJCZYCY CHCĄ ŻYĆ JAK ROBAKI?

WITAMINY I DZIADKOWIE

Rozdział 9. „Gen nowotworu”. Autyzm, toksyny i dzieci

EPIGENETYCZNE WALKI GANGÓW

AUTYZM, SAWANCI I TELETURNIEJE

STŁUCZONE LUSTRO

MANIACY, HORMONY I DOLINA KRZEMOWA

TWORZYWA SZTUCZNE, TRUCIZNY I CIĄŻA

Rozdział 10. „Gen homoseksualizmu”. Płeć, hormony i mózg

SEKRETY PŁCI I KŁAMSTWA

TESTOSTERON, DŁUGOŚĆ PALCÓW I MÓZG

GENY HOMOSEKSUALIZMU I SEKSUALNIE PODNIECONE CIOTKI

KOBIECOŚĆ, ZMIENNOŚĆ I ELASTYCZNOŚĆ

Rozdział 11. „Gen wierności”. Przyjemność, ból i punkt G

PTASIE OSZUSTWA, SAMOTNE ROBAKI I NORNIK CASANOVA

ORGAZMY I NIESPOKOJNE NOGI

CUDOWNE LEKI, VIAGRA I MÓZG

Rozdział 12. Geny bakterii. Mikroby, kupa i ty

BAKTERIA: PRZYJACIEL CZY WRÓG?

HIGIENA, ALERGIE I TWOJE TRZEWIA

PSYCHOSOMATYCZNE BAKTERIE

LENIWE BAKTERIE, OTYŁOŚĆ I CHOROBY

SUPERGÓWIENKO

Rozdział 13. Identyczne geny. Klony, poczucie tożsamości i przyszłość

BLIŹNIĘTA I BLIŹNIĘTA

JEDNAKOWO ODMIENNI

PRZYSZŁOŚĆ

PODZIĘKOWANIA