Исследование двойной спирали

С открытием в 1951 году структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты, более известной как ДНК, генетическая наука всту­ пила в современную биохимическую эпоху. На протяжении столетия ученые всматривались через микроскопы в крошеч­ ные червеобразные структуры, которые загадочно появлялись в готовящихся к делению клетках, а затем так же загадочно исчезали. Хотя ранние генетики были уверены в том, что эти

Lidz Th. Replay to «A Genetic Study of Male Sexual Orientation» // Archives of General Psychiatry. 1993. Vol. 3. P. 240.

Например, см.: Baily J. M., Benishay D. S. Familial Aggregation of Female Sexual Orientation // American Journal of Psychiatry. 1993. P. 272—277; Whitman F'., Diamond M., Martin J. Homosexual Orientation in Twins: A Report of Sixty-one Pairs and Three Triplet Sets // Archives of Sexual Behavior. 1993. Vol. 3. P. 187—206. Также см.: Science. 1995. Vol. 16. P. 1571.

7*

196 Биология сексуальности

структуры, называемые хромосомами, содержали информацию, передающуюся от родителей потомству, оставалось неизвест­ ным, посредством чего эта информация кодировалась, сохра­ нялась и реплицировалась. Когда тайна структуры ДН К была разгадана, перед учеными открылся удивительно простой и изящ­ ный механизм действия.

ДН К состоит из двух длинных цепей связанных молекул (нуклеотидов), образующих структуру, называемую двойной спи­ ралью. Звеньями каждой цепи являются только четыре типа нуклеотидов, и именно последовательность нуклеотидов шифрует генетическую информацию. Как любое количество письменной информации от сигнала SO S до текста «Войны и мира» может быть изложено азбукой Морзе с использованием только точек и тире, так и вся генетическая информация о голубых или карих глазах, о прямых или кудрявых волосах, мужском или женском поле содержится на молекуле ДН К при помощи четырех сим­ волов генетического кода. Структура двойной спирали делает копии самой себя, открываясь по всей длине, как открывается застежка-молния, и каждая ее половина становится матрицей для новой идентичной дочерней молекулы. Хромосомы, появля­ ющиеся во время деления клетки, являются молекулами ДНК, свитыми и упакованными для осуществления их легкого и безо­ пасного распределения между двумя новыми клетками.

ДН К детерминирует структуры организма, неся инфор­ мацию о синтезе белков, таких как миозин (двигательный бе­ лок), гемоглобин (белок—транспортер кислорода, содержащийся в красных кровяных клетках) и коллаген (структурный белок кожи и хряща). Белки, называемые ферментами, регулируют производство небелковых веществ, из которых образуются струк­ туры организма (например, кости, образующиеся из солей каль­ ция), или отвечают за другие аспекты функционирования орга­ низма (например, выделение желудочного сока). Многие гор­ моны являются белками (например, инсулин), и даже небелковые гормоны (такие, как тестостерон, эстроген и другие стероидные гормоны) производятся посредством ферментных превраще­ ний. Белки, являющиеся факторами роста, присутствуют в орга­ низме в течение короткого периода развития, чтобы дать сиг-

Генетика сексуальности 197

нал к росту определенных клеток и развитию отдельных струк­ тур. Завершив свою работу, они исчезают. Сложная структура организма строится из белков или производится белками. Ее функционирование контролируется белками или веществами, произведенными белками. А структура этих белков детерми­ нируется генетическими сигналами, зашифрованными в моле­ куле ДНК. Хотя хромосомная ДН К не является единствен­ ной информационной системой наследственности, она, несом­ ненно, имеет наибольшее значение.

Кроме участков, несущих информацию о белках (структур­ ных генов), существуют другие участки ДНК, которые регулиру­ ют генную активность, активируя структурные гены и деактиви- руя их в определенные моменты. (Считается, что некоторые формы рака являются результатом неправильного функциони­ рования генов, неуместно инициирующих процессы роста.) Хотя молекула ДН К содержит почти всю информацию, необходи­ мую для развития и биологического функционирования орга­ низма, и код шифровки ее сейчас нам известен, еще предстоит пройти долгий путь до полного прочтения этой молекулы.

До недавнего времени «чтение» ДН К было возможно только после того, как ее разрезали наугад на несколько ко­ ротких участков. Представьте на мгновение, что десять теле­ фонных книг Нью-Йорк а пропустили через измельчающую машину несколько раз и что содержавшаяся в них информа­ ция рассеялась по крошечным кусочкам бумаги, на каждом из которых имеется лишь несколько букв и чисел. Только после огромной работы по совмещению и систематизации этих ку­ сочков было бы возможно реконструировать информацию. Распознавание генов требовало таких же пугающих усилий до открытия рестрикционных эндонуклеаз. Эти химические зонды способны производить разрывы ДН К в определен­ ных местах. С помощью этих средств задача реконструкции, по-прежнему оставаясь довольно трудной, была, тем не менее, существенно упрощена. (Открытие рестриктаз стало громадным прорывом в генетике, сделавшие его Дэниел Натане и Гамиль­ тон Смит из Медицинской школы Университета Джонса Гоп- кинса в 1978 году получили Нобелевскую премию в области

198 Биология сексуальности

медицины.) Сейчас определено положение многих генов на соответствующих хромосомах и найдено намного больше «мар­ керов». В 1993 году группа генетиков Национальных инсти­ тутов здравоохранения, возглавляемая Дином Хеймером и ис­ пользовавшая эти новые методы исследования ДНК, опубли­ ковала статью, в которой мужская гомосексуальность в отдельных семьях связывалась с конкретным участком конкретной хро- МОСОМЫ 204.

Как и предыдущие исследователи, Хеймер и его коллеги

сначала изучили семейные истории гомосексуалистов и обна­ ружили, что семейное древо индивидуума гомосексуальной ори­ ентации часто выявляло других гомосексуалистов в семье. Ими было установлено, что у 13,5 % гомосексуалистов, выбранных в качестве объектов исследования, был гомосексуальный брат. Эти мужчины также часто имели гомосексуального дядю или двоюродного брата по материнской линии (они были пример­ но у 7,5 % испытуемых). Хотя не все генеалогические древа демонстрировали эту картину, в нескольких семьях наследова­ ние мужской гомосексуальности по материнской линии через несколько поколений было поразительно очевидным.

Эта ясная картина в огромной степени позволяла сузить область поиска расположения гена — он находился на Х-хро­ мосоме. Мужчины всегда получают Х-хромосому от своей ма­ тери. Поэтому если признак наследуется по материнской ли­ нии, то отвечающий за него хромосомный ген должен нахо­ диться на Х-хромосомах. (Вспомним, что мужчины имеют одну Х- и одну Y-хромосому, тогда как женщины имеют две Х-хро- мосомы. Нередко Х-хромосомный ген «молчит» у женщин, которые передают его своему мужскому потомству.)

Хеймер и его коллеги отобрали сорок пар гомосексуальных братьев, у которых, по их мнению, мог быть общий Х-хромосом­ ный ген. Изучались те пары, в семьях которых не наблюдалось наследования гомосексуальности по отцовской линии и имелось

20 4 Hamer D., Ни S., Magnuson V. et al. A Linkage between DN A Markers on the X Chromosome and Male Sexual Orientation // Science. 1993. Vol. 16. P. 321—327.

Генетика сексуальности 199

не больше одной родственницы-лесбиянки, также исключались семьи с возможностью другого типа наследования. Когда у этих братьев были исследованы маркеры на Х-хромосомах ДНК, оказалось, что тридцать три из сорока пар имели общие маркеры на самом верху длинного плеча Х-хромосомы, на участке, назван­ ном Xq28. Статистический анализ показал, что наличие такого количества общих маркеров не могло объясняться лишь случай­ ностью. Эти результаты были предъявлены в качестве свиде­ тельства того, что у некоторых мужчин ген или несколько генов на одном из концов Х-хромосомы строго связаны с гомосексу­ альностью.

В следующем исследовании другой выборки из тридцати двух пар гомосексуальных братьев Хеймер и его коллеги снова обнаружили, что значимое большинство гомосексуальных брать­ ев имели общие маркеры на Xq2 8 (двадцать три из тридцати двух пар) 203. В этой работе Хеймер также приводит данные об одиннадцати семьях, в которых два гомосексуальных брата имели брата гетеросексуальной ориентации. В девяти из этих одиннадцати семей гетеросексуальный брат не имел маркеров на Xq28, которые были бы общими с его гомосексуальными братьями. (В этом исследовании также изучались семьи, в ко­ торых было две сестры-лесбиянки, при этом связи между Xq2 8 и лесбийскими наклонностями не было обнаружено. Это со­ гласуется с результатами других исследований, авторы кото­ рых не смогли найти никакой генетической связи между муж­ ской и женской гомосексуальностью.)

Что может быть закодировано в этом гене? Поскольку боль­ шая часть других доказательств наличия биологических факто­ ров сексуальной ориентации касалась пренатальных гормонов, подходящим кандидатом был рецептор к тестостерону. Было обнаружено, что многие заболевания объяснялись особыми де­ фектами гена, несущего такую информацию. Синдром андроген- нои недостаточности, заболевание, при котором у индивидуума

"" "->•• Pattatuccl A., Patterson Ch. et al. Linkage between Sexual Orientation and Chromosome Xq2 8 in Males but not in Females // Nature Genetics.

1995. November. P. 248—256.

200 Биология сексуальности

с хромосомной формулой XY происходит развитие тела по женскому типу, является следствием мутации одного из участ­ ков гена рецептора к тестостерону. Когда этот ген был про­ анализирован у гомосексуальных братьев, оказалось, однако, что у них он ничем особенным не отличался206. В отличие от поразительного совпадения маркеров на Xq28, ген рецептора к тестостерону редко различался как у братьев, так и у групп гомосексуалистов и гетеросексуалов.

Синдром андрогенной недостаточности — это не един­ ственное заболевание, причиной которого является дефект гена рецептора к тестостерону. Спинально-бульбарная мышечная атрофия (SBMA), патологическое неврологическое состояние, характеризующееся прогрессирующей дегенерацией нервных клеток, контролирующих мышечные движения, также является следствием дефекта участка гена рецептора к тестостерону. То есть гены могут иметь функции, на первый взгляд весьма дале­ кие от ожидаемых. Например, почему дефект гена рецептора к тестостерону должен приводить к дегенерации нервных кле­ ток мускульной системы? Гены могут обладать различными функциями на разных этапах развития. Поскольку существу­ ют многочисленные свидетельства того, что гормональные про­ цессы, которые, по-видимому, влияют на развитие гомосексу­ альности, происходят только в течение короткого промежутка времени на ранних этапах развития мозга, установление функ­ ции гена на Xq2 8 представляется еще более сложной за­ дачей.

Однак о очень важно то, что результаты генетических исследований определенным образом отражают выводы гор­ мональных исследований, исследований доминантности руки и психологического тестирования, а также исследований дру­ гих биологических коррелятов гомосексуальности. Форми ­ рование сексуальной ориентации лишь частично объясняет­ ся наследственностью. Если в исследовании Бейли 50 /о

20 6 Macke /., Ни N.. Ни S. et al. Sequence Variation in the Androgen Receptor Gene Is Not a Common of Male Sexual Orientation // American Journal of Genetics. 1993. P. 844—852.

Природа и воспитание 20 1

однояйцовых близнецов имели конкордантность по гомо­ сексуальности, то у других 50 % ее не было. Общие гены не гарантируют одинакового исхода процесса формирования сексуальной ориентации. В одной из семей, изучавшейся Хеймером и его коллегами, было четыре брата, имевших об­ щие маркеры на Xq28, но при этом двое из них были гомо­ сексуалистами, а двое — не были. Хот я у определенного количества семей, изученных Хеймером и его коллегами, на­ блюдалось генетическое влияние на формирование сексу­ альности, очевидно передающееся через Х-хромосому, не во всех семьях гомосексуальной ориентации наблюдался тот же тип наследования. Это должно говорить о том, что, воз­ можно, и другие гены, кроме Xq28, участвуют в формирова­ нии мужской гомосексуальности.

Полученные результаты показывают, что даже максимально возможное глубокое знание биологических основ сексуальной ориентации может обеспечить лишь частичное понимание явле­ ния гомосексуальности. В исследованиях гормонов, доминант­ ности руки и генов упускается из виду один очень важный фактор, который, за неимением другого слова, может быть на­ зван «человеческим фактором». В третьей части книги мы оставим рассуждения о молекулах и родословных и обратимся к людям и их индивидуальному опыту. Прежде, однако, я по­ пытаюсь собрать воедино все факты из этой части и направлю ход этого затянувшегося обсуждения к проблеме «природа против воспитания».

Глава 10.