Каждая клетка вашего тела, за редким исключением, содержит одну и ту же ДНК. Тем не менее нейрон не похож на клетку кожи. Разница в том, какие гены в ней «включены», то есть с каких считывается РНК и производится белок. Этот процесс называют экспрессией генов.
Выключатели
Рядом с генами лежат регуляторные участки: промоторы и энхансеры. К ним присоединяются белки, называемые транскрипционными факторами, которые запускают или подавляют считывание. Набор таких факторов в клетке зависит от её типа и стадии развития. Во время формирования нервной системы последовательное включение разных факторов определяет, станет ли клетка нейроном, астроцитом или олигодендроцитом, какие синапсы она образует и к каким клеткам направит аксон.
Ген, который отвечает на активность
Некоторые гены включаются в ответ на активность нейрона. Это «гены раннего ответа», например c-fos: уже через несколько минут после сильной стимуляции белок Fos накапливается в клетке. Нейробиологи используют его как метку активных клеток. Эрик Кандел с коллегами показал, что для превращения кратковременной памяти в долговременную у морского моллюска аплизии нужна транскрипционная активность, связанная с белком CREB. За работы о молекулярных механизмах памяти Кандел получил Нобелевскую премию в 2000 году. Такие механизмы найдены и у млекопитающих.
Крысята и метилирование
На эффективность считывания влияют и химические метки на ДНК или на белки, вокруг которых она намотана: например, метилирование ДНК. Эти метки сами не меняют последовательность, но могут передаваться при делении клеток. В известной работе Майкла Мини и Моше Сыфа (2004) крысята, получавшие от матерей больше вылизывания, имели меньше метилирования в гене рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе и спокойнее реагировали на стресс. Это красивый механизм, но перенос на людей требует осторожности. Исследования людей чаще корреляционные, и «хорошее» или «плохое» воспитание не сводится к одной метке.
Границы эпигенетики
Эпигенетика не отменяет генетику и не означает, что вы можете «перепрограммировать гены» питанием или мыслями. Метки в основном сбрасываются в ходе формирования половых клеток. Популярные утверждения о передаче травмы через поколения у людей пока подкреплены слабо.
Гены не определяют судьбу, а участвуют в процессе: что именно в клетке происходит, зависит от взаимодействия генов, окружения и случая. Поэтому вопрос «что важнее, гены или среда» неправильно поставлен.