За некоторыми исключениями, каждый тип клеток многоклеточного организма несет в себе один и тот же набор генетических инструкций, закодированных в его геноме. Тем не менее каждый тип клеток экспрессирует (активирует) только те гены, которые необходимы для выполнения его конкретной функции. Белки, которые упаковывают гены в клеточном ядре, называются гистонами. Гистоны действуют как катушки, вокруг которых наматывается ДНК, и играют важную роль в регуляции работы генов. Подробнее об этом мы поговорим в следующем разделе.

В научном сообществе принято считать, что вся информация, передаваемая от одного поколения к следующему, хранится в ДНК организма. Совсем недавно клеточный биолог Энтони Хосе выдвинул революционную теоретическую концепцию наследственности[18]. Хосе оспаривает общепринятое мнение, упомянутое выше, и утверждает, что ДНК – это всего лишь список ингредиентов, а не набор инструкций, используемых для создания и поддержания живого организма. Инструкции, по его словам, намного сложнее и хранятся в молекулах, которые регулируют ДНК клетки. Новая структура Хосе преобразует наследственность в сложную сетевую информационную систему, в которой все регуляторные молекулы, помогающие клетке функционировать, могут составлять хранилище наследственной информации.

Эта теория вновь подчеркивает необходимость отказа от устаревших концепций центрального механизма управления и введения концепций сетей и контуров обратной связи. Взгляды генетиков начала XX века на наследственность заключались в том, что развитие организма – это односторонний поток информации от ядерной ДНК к РНК-посреднику и производству белка. Однако данная модель, также известная как центральная догма генетики, кажется несостоятельной на фоне недавних достижений эпигенетики. Как мы увидим, эта наука концентрируется на том, как внешние факторы взаимодействуют с генами, вызывая изменения в организме индивида.

На другой обложке журнала Time, выпущенного в начале января 2010 года, также изобразили двойную спираль ДНК, представив ее в виде гигантской молнии поперек обложки: ее блестящий золотой бегунок был частично опущен, как будто расстегивал настоящую нить ДНК. Заголовок гласил: «Почему ваша ДНК – это не приговор: Новая наука под названием „эпигенетика“ показывает, как выбор, который вы делаете, может изменить ваши гены и гены ваших детей»[19]. На этот раз журнал Time оказался на верном пути.

Работа Дарвина определяла эволюцию как процесс случайных мутаций между поколениями и выживание наиболее приспособленных особей, однако эпигенетика гораздо ближе к сильно раскритикованной теории французского биолога Жана-Батиста Ламарка, который предположил, что организм может передать своему потомству характеристики, приобретенные в течение жизни.

Эпигенетика – это изучение изменений в активности генов, которые не трансформируют сами гены, но все равно передаются по крайней мере одному последующему поколению. Паттерны экспрессии генов регулируются эпигеномом – совокупностью всех молекулярных меток, регулирующих экспрессию генов, но не меняющих их структуру. Он находится над геномом, сразу за его пределами (отсюда и приставка «эпи-», которая означает «выше»). Ключевой компонент генетики – это метилирование, при котором химическая группа (метил) присоединяется к частям ДНК[20]. Этот процесс действует как регулятор функции генов в ответ на физические и психосоциальные факторы. Эпигенетические «переключатели» включают или выключают гены, а также все промежуточные точки.