Эволюция человека том 2 Обезьяны нейроны и душа 2011

 Представим себе народ с такими культурными традициями, которые делают способность доказывать теорему Пифагора жизненно необходимым умением. Допустим, у них пифагорейский культ. Юноши и девушки в возрасте 14 лет проходят обряд инициации, во время которого всех, кто не может доказать теорему Пифагора пятью разными способами, приносят в жертву идолу Великой Матери-Гипотенузы.

 Для этого народа неспособность доказывать теорему является тяжелейшим ментальным недугом, душевной болезнью, не оставляющей человеку права на жизнь. Мудрецы-медики назовут эту болезнь, допустим, апифагорией. Будут замечены разнообразные сопутствующие симптомы, иногда (но не всегда) наблюдающиеся у маленьких апифагориков: сниженный интеллект, замедленное развитие речи, увеличенный язык, очень большой или, наоборот, очень маленький объем черепной коробки и невесть что еще. Но все это второстепенные детали, они лишь помогают установить диагноз. Мудрецы- психологи будут разрабатывать методы ранней коррекции апифагории, и эти методы будут давать неплохие результаты: многих больных детей все-таки удастся к 14 годам научить необходимым пяти доказательствам. Мудрецы-фармакологи изобретут пилюли, оказывающие благотворный эффект в 2,34% случаев.

 Дальше — больше. Мудрецы-генетики обнаружат целый ряд генов, мутации в которых с высокой вероятностью приводят к апифагории. Журналисты примутся строчить статьи с броскими заголовками: "Ген апифагории наконец-то найден!" Вскоре ни у кого не останется сомнений, что апифагория — наследственное заболевание. При помощи близнецового анализа (о котором мы подробнее поговорим ниже) генетики подтвердят, что степень наследуемости апифагории действительно весьма высока.

 За несколько тысячелетий существования пифагорейской цивилизации частота встречаемости мутаций, ведущих к развитию неизлечимой апифагории, снизится до минимума благодаря интенсивному очищающему отбору. Частота мутаций, ведущих к легким формам заболевания, напротив, может вырасти, потому что развитие фармакологии и методов психокоррекции приведет к тому, что такие мутации не будут отсеиваться отбором — перестанут быть "вредными". Практикующие психологи разбогатеют и станут уважаемыми людьми. Специалисты по генетике человека будут писать диссертации на тему "Эволюция апифагории в прошлом и настоящем".

 Правы ли пифагорейские ученые, считая неумение доказывать теорему Пифагора наследственным, генетически обусловленным заболеванием? Безусловно. Ведь в их цивилизации каждого ребенка изо всех сил учат ее доказывать, сводя тем самым к минимуму вариабельность условий среды, от которых зависит этот признак. Та фенотипическая изменчивость, которая вопреки этим усилиям все-таки сохранилась в популяции, объясняется в основном генами.

 Правы ли мы, считая такое неумение ненаследственным признаком, зависящим от воспитания и обучения? Да, и мы тоже правы. С нашей точки зрения, умение доказывать теорему Пифагора не является жизненно необходимым. Поэтому мы позволяем условиям среды оставаться вариабельными. Например, можем смотреть сквозь пальцы на плохую успеваемость ребенка по геометрии. В итоге фенотипическая изменчивость по данному признаку в нашей цивилизации зависит от среды сильнее, чем от генов. Наследуемость признака остается низкой.

 Как всегда, главное тут — не попасть в ловушку эссенциализма и категориальности, проще говоря — не начать "играть в слова". Мы не раки, и у нас не два нейрона для принятия решений, а миллиарды. Четкой грани между врожденными и приобретенными признаками не существует. Каждый признак — морфологический, физиологический или психический — зависит и от генов, и от среды (культуры, воспитания). Некоторые признаки (например, количество рук) зависят от генов очень сильно, а от среды почти совсем не зависят. Но это только до тех пор, пока среда не выкинет какой-нибудь фокус! Включите в состав среды, в которой развивается эмбрион, лекарство под названием талидомид, которое некогда прописывали беременным женщинам в качестве снотворного и успокаивающего. Такое изменение среды запросто может привести к тому, что ребенок родится без рук, хотя гены у него в полном порядке. На самом деле талидомид приводит к разнообразным нарушениям развития конечностей, но давайте для простоты считать, что у него только один эффект — безрукость. Если бы талидомид был рассеян повсюду и от него невозможно было спастись, то пошел бы отбор на выработку устойчивости к талидомиду. Отбор поддерживал бы мутации, блокирующие влияние талидомида на эмбрион. Гены, в которых закрепились бы такие мутации, мы стали бы называть генами двурукости или генами наличия рук, хотя такой ген на самом деле может быть просто геном фермента, расщепляющего талидомид. Но основное фенотипическое проявление этого гена будет состоять именно в том, что у ребенка будет две нормальные руки. И теперь мы уже не сказали бы, что у ребенка без этого гена "с генами все в порядке".

 Другие признаки, как мы уже поняли на примере теоремы Пифагора, вроде бы зависят почти исключительно от среды, а их генетическая составляющая пренебрежимо мала — но только до тех пор, пока мы не попадем в некие особые условия, в которых роль среды сойдет на нет, а генетическая составляющая выйдет на первый план.

 Мораль в том, что абсолютно любой поведенческий или психологический признак в принципе находится под влиянием генов и при определенных условиях может эволюционировать. Поскольку эволюция (хотя бы за счет дрейфа — случайных колебаний частот аллелей) идет постоянно и неизбежно, то можно даже сказать, что абсолютно все признаки, по которым есть минимальная наследственная вариабельность, хоть чуть-чуть, но эволюционируют. Вопрос в том, какие из них действительно это делают (или делали в прошлом) с ощутимой скоростью, а какие — не очень. Какие менялись направленно, под действием положительного отбора полезных мутаций, какие лишь вяло колебались за счет дрейфа, а какие прочно удерживались на постоянном уровне за счет очищающего отбора, отбраковывавшего отклонения от "нормы" в любую сторону.

 На сегодняшний день у биологов нет ни малейших сомнений в том, что поведение животных, включая человека, во многом зависит от генов. Но гены, конечно, определяют не поведение как таковое. Они определяют лишь общие принципы построения нейронных контуров, отвечающих за обработку поступающей информации и принятие решений, причем эти "вычислительные устройства" способны к обучению и постоянно перестраиваются в течение жизни.

 Сложность и неоднозначность взаимосвязей между генами и поведением вовсе не противоречат тому факту, что определенные мутации могут менять поведение вполне определенным образом. При этом мы, конечно, понимаем, что каждый поведенческий (и вообще любой) признак в конечном счете зависит не от одного-двух, а от огромного множества генов, работающих согласованно. Если обнаруживается, что мутация в каком-то гене приводит к потере дара речи, это не значит, что "ученые открыли ген речи". Это значит, что они открыли ген, который наряду с множеством других генов необходим для нормального развития нейронных структур, благодаря которым человек может научиться разговаривать. И вовсе не факт, что изменения именно этого гена в ходе эволюции привели к появлению языковых способностей у наших предков. Это могло быть так, но могло быть и иначе. Эволюционное приобретение лингвистических способностей могло быть связано с закреплением мутаций либо в этом гене, либо в каком-то другом, либо в нескольких генах параллельно. Это были мутации, которые сделали эти гены такими, какие они есть сейчас. Не исключено, что эти мутации сегодня имеются у 100% людей. Поэтому "выловить" их, сравнивая между собой человеческие геномы, невозможно. Их можно обнаружить, лишь сравнивая геномы людей с геномами других приматов.

 Яркие примеры того, как единичные изменения отдельных генов могут радикально менять поведение (причем не просто отбить какую-то способность, а создать что-то новое), известны у насекомых. Например, если пересадить небольшой фрагмент гена period от мухи Drosophila simulans другому виду мух (D. melanogaster), трансгенные самцы второго вида начинают во время ухаживания исполнять брачную песенку D. simulans. Крошечный кусочек ДНК "кодирует" такую сложную вещь, как брачная песня!

 Другой пример — ген for, от которого зависит активность поиска пищи у насекомых. Ген был впервые найден у дрозофилы: мухи с одним вариантом этого гена ищут корм активнее, чем носители другого варианта. Тот же самый ген, как выяснилось, регулирует пищевое поведение пчел. Правда, тут уже играют роль не различия в структуре гена, а активность его работы: у пчел, собирающих нектар, ген for работает активнее, чем у тех, кто заботится о молоди в улье. Как получилось, что один и тот же ген сходным образом влияет на поведение у столь разных насекомых, имеющих совершенно разный уровень интеллектуального развития? Это пока неизвестно. Ниже мы столкнемся и с другими примерами удивительного эволюционного консерватизма (устойчивости, неизменности) молекулярных механизмов регуляции поведения.

Эффект Болдуина: обучение направляет эволюцию

Взаимоотношения между генами и поведением вовсе не исчерпываются однонаправленным влиянием первых на второе. Поведение тоже может влиять на гены, причем это влияние прослеживается как в эволюционном масштабе времени, так и на протяжении жизни отдельного организма.

 Изменившееся поведение может вести к изменению факторов отбора и, соответственно, к новому направлению эволюционного развития. Данное явление известно как эффект Болдуина — по имени американского психолога Джеймса Болдуина, который выдвинул эту гипотезу в 1896 году (примерно в то же время несколько других исследователей пришли к этой мысли независимо от Болдуина).

 Например, если появился новый хищник, от которого можно спастись, забравшись на дерево, жертвы могут научиться залезать на деревья, не имея к этому врожденной (инстинктивной) предрасположенности. Сначала каждая особь будет учиться новому поведению в течение жизни. Если это будет продолжаться достаточно долго, те особи, которые быстрее учатся залезать на деревья или делают это более ловко в силу каких-нибудь врожденных вариаций в строении тела (чуть более цепкие лапы, когти и т. п.), либо те, кто лучше мотивирован (кому больше нравится карабкаться по стволам), получат селективное преимущество, то есть будут оставлять больше потомков. Следовательно, начнется отбор на способность влезать на деревья и на умение быстро этому учиться. Если появится случайная мутация, улучшающая эти способности, носители этой мутации будут оставлять в среднем больше потомков. Иными словами, мутация будет поддержана отбором. Частота ее встречаемости в генофонде популяции начнет расти и в конце концов может достичь 100%. По мере накопления подобных мутаций поведенческий признак, изначально появлявшийся каждый раз заново в результате прижизненного обучения, со временем может стать инстинктивным (врожденным) — изменившееся поведение будет "вписано" в генотип. Лапы при этом тоже, скорее всего, станут более цепкими.

 А вот пример из нашего недавнего прошлого. Распространение мутации, позволяющей взрослым людям переваривать молочный сахар лактозу, произошло в тех человеческих популяциях, где вошло в обиход молочное животноводство. Изменилось поведение (люди стали доить коров, кобыл, овец или коз) — и в результате изменился генотип (развилась наследственная способность усваивать молоко в зрелом возрасте).

 Эффект Болдуина поверхностно схож с ламарковским механизмом наследования приобретенных признаков (результатов упражнения или неупражнения органов), но действует он вполне по-дарвиновски — через изменение вектора естественного отбора. Мутации, закрепляемые отбором, сами по себе случайны (эта формулировка, как и утверждение о ненаследуемости приобретенных признаков, тоже чересчур категорична, о чем тоже говорилось в книге "Рождение сложности". Но в первом приближении они обе верны). Неслучайность (то есть направленность) эволюционным изменениям придает именно отбор, а отбор зависит от культурных традиций, определяющих нормы поведения.

 Этот механизм очень важен для понимания эволюции. Например, из него следует, что по мере роста способности к обучению эволюция будет выглядеть все более "целенаправленной" и "осмысленной". Чем умнее животные, тем легче они вырабатывают новые, полезные в данных условиях манеры поведения и тем эффективнее передают их из поколения в поколение путем обучения детенышей и подражания. Изменение традиций ведет к изменению направленности отбора. В результате эволюция будет увереннее двигаться в "нужную" сторону (то есть в сторону лучшего приспособления к среде, включая сюда и среду социально-культурную).

 Эффект Болдуина может ускорить развитие интеллекта благодаря положительной обратной связи. Чем выше интеллект и способность к обучению, тем выше вероятность, что животное изобретет какую-то новую, особо удачную манеру поведения. Чем чаще будут изобретаться отдельными особями новые полезные хитрости, чем больше их будет в поведенческом репертуаре популяции, тем полезнее будет способность к быстрому обучению, быстрому схватыванию, эффективному перенятию чужого опыта. В такой ситуации отбор может начать поддерживать закрепление не только какого-то конкретного нового приема или действия (залезания на деревья или переваривания молока), но и более общей, генерализованной способности быстрее соображать и учиться. Может начаться отбор на "общий интеллект".

Пример действия эффекта Болдуина: кишечные бактерии японцев научились переваривать водоросли

В геноме человека и других приматов отсутствуют гены, необходимые для усвоения многих растительных полисахаридов, которые являются важным компонентом нашей диеты. Проблему помогают решить симбиотические кишечные бактерии, в чьих геномах имеются те гены, которых нам не хватает.

 Морские водоросли содержат особые сульфатированные углеводы, отсутствующие у наземных растений. Этими углеводами питаются некоторые морские микробы, в том числе бактерия Zobellia galactanivorans. Недавно французские генетики нашли в геноме этой бактерии два гена, кодирующие неизвестные ранее ферменты, способные расщеплять порфиран — сульфатированный углевод, содержащийся в порфире и других красных водорослях. Таким образом, исследователи открыли новый класс ферментов, которые они назвали порфираназами.

 Следующим этапом работы стало изучение трехмерной структуры порфираназ и выявление тех особенностей активного центра этих ферментов, которые обеспечивают избирательное связывание порфирана. Оказалось, что в активном центре порфираназ имеется специальный "карман" для сульфатной группы, которого нет у родственных ферментов, расщепляющих несульфатированные углеводы.

 Разобравшись в структуре фермента, ученые смогли осуществить широкомасштабный поиск порфираназ среди отсеквенированных нуклеотидных последовательностей, хранящихся в международных генетических базах данных. Порфираназы нашлись у нескольких морских бактерий, а также у бактерии Bacteroides plebeius, обитающей в кишечнике человека. Известно шесть штаммов (разновидностей) этой бактерии, причем все они были обнаружены у жителей Японии. Известны геномы 24 других видов рода Bacteroides, которые обитают в кишечнике жителей разных стран, но ни у одной из этих бактерий нет ни порфираназ, ни других специализированных ферментов, предназначенных для расщепления углеводов морских водорослей.

 Более детальный анализ генома Bacteroides plebeius показал, что по соседству с геном порфираназы имеется еще 16 генов, связанных с перевариванием полисахаридов. Только шесть из них оказались родственными генам, имеющимся у других кишечных Bacteroides. Остальные десять генов (в том числе гены ферментов бета-галактозидаз, бета-агараз и сульфатаз), как и ген порфираназы, похожи больше всего на гены морских бактерий, питающихся водорослевыми полисахаридами. Это означает, что кишечная бактерия Bacteroides plebeius приобрела комплекс генов, необходимых для расщепления водорослевых полисахаридов, от морских бактерий путем горизонтального генетического обмена. В полном соответствии с этим выводом по соседству с изучаемыми генами в геноме Bacteroides plebeius присутствуют специализированные гены, участвующие в осуществлении горизонтального обмена.

 Авторы исследовали кишечную флору у 13 японских и 18 североамериканских добровольцев. У четверых японских граждан были обнаружены порфираназы и агаразы, в том числе у матери и ее грудной дочки, что свидетельствует о возможности передачи специфических кишечных бактерий от родителей к потомкам. В североамериканской выборке ни порфираназ, ни агараз не обнаружено (Hehemann et al., 2010).

 По-видимому, японские кишечные бактерии получили возможность позаимствовать полезные гены у морских микробов благодаря существующему в Японии обычаю употреблять в пищу свежие водоросли. Нори (порфира) — фактически единственный источник порфирана в человеческой диете. Японцы ели водоросли уже в раннем Средневековье: сохранились документы VIII века, из которых следует, что в то время водорослями можно было платить налоги в казну. Но несколько веков или тысячелетий — ничтожно малое время по сравнению с десятками миллионов лет эволюции кишечной флоры растительноядных и всеядных млекопитающих. Факт горизонтального переноса в данном случае было легко установить, потому что генетическое заимствование произошло сравнительно недавно. Гены для переваривания полисахаридов наземных растений, скорее всего, тоже были приобретены кишечными бактериями путем горизонтального переноса, но за давностью лет доказать это гораздо труднее.

 Исследование показало, что человек даже в историческое время не утратил способности быстро приспосабливаться к изменениям собственной диеты и осваивать новые биохимические функции. В данном случае эффект Болдуина сработал на уровне "симбиотического сверхорганизма": адаптация произошла за счет генетических изменений у кишечных симбионтов. В других ситуациях приспособление может происходить и путем закрепления мутаций в нашем собственном геноме (как в случае с мутацией, позволяющей взрослым людям переваривать лактозу). В обоих случаях изменившееся поведение людей (появление обычая пить молоко или есть сырые водоросли) повлияло на направленность отбора и способствовало закреплению мутаций, выгодных именно при таком поведении.

Социальное поведение влияет на работу генов

Поведение влияет на работу генов не только в эволюционном масштабе времени, за счет эффекта Болдуина, но и в течение жизни отдельного организма. Особенно интересны новые данные, касающиеся влияния социального поведения (или социально значимой информации) на работу генома. Это явление начали в деталях исследовать сравнительно недавно, но ряд интересных находок уже сделан (Robinson et al., 2008).

 Когда самец зебровой амадины (Taeniopygia guttata) — птицы из семейства ткачиковых — слышит песню другого самца, у него в определенном участке слуховой области переднего мозга начинает экспрессироваться (работать) ген egr1. Этого не происходит, когда птица слышит отдельные тона, "белый шум" или любые другие звуки, — это специфический молекулярный ответ на социально значимую информацию.

 Песни незнакомых самцов вызывают более сильный молекулярно-генетический ответ, чем щебет старых знакомцев. Кроме того, если самец видит других птиц своего вида (не поющих), активация гена egr1 в ответ на звук чужой песни оказывается более выраженной, чем когда он сидит в одиночестве. Получается, что один тип социально значимой информации (присутствие сородичей) модулирует реакцию на другой ее тип (звук чужой песни).

 В главе "В поисках душевной грани" мы уже говорили о сложной общественной жизни и недюжинных умственных способностях аквариумной рыбки Astatotilapia burtoni. В присутствии доминантного самца-победителя подчиненный самец блекнет и не проявляет интереса к самкам. Но стоит удалить высокорангового самца из аквариума, как подчиненный стремительно преображается, причем меняется не только его поведение, но и окраска: он начинает выглядеть и вести себя как доминант. Преображение начинается с того, что в нейронах гипоталамуса включается уже знакомый нам ген egr1. Вскоре эти нейроны начинают усиленно производить половой гормон гонадолиберин, играющий ключевую роль в размножении.

 Белок, кодируемый геном egr1, является транскрипционным фактором, то есть регулятором активности других генов. Характерной особенностью этого гена является то, что для его включения достаточно очень кратковременного внешнего воздействия (например, одной песенки), и включение происходит очень быстро — счет времени идет на минуты. Другая его особенность в том, что он может оказывать немедленное и весьма сильное влияние на работу многих других генов.

 egr1 — далеко не единственный ген, чья работа в мозге определяется социальными стимулами. Уже сейчас понятно, что нюансы общественной жизни влияют на работу сотен генов и могут приводить к активации сложных и многоуровневых генно-регуляторных сетей.

 Это явление изучают, в частности, на пчелах. Возраст, в котором рабочая пчела перестает ухаживать за молодью и начинает летать за нектаром и пыльцой, отчасти предопределен генетически, отчасти зависит от ситуации в коллективе. Если семье не хватает "добытчиков", молодые пчелы определяют это по снижению концентрации феромонов, выделяемых старшими пчелами, и могут перейти к сбору пропитания в более молодом возрасте. Выяснилось, что эти запаховые сигналы меняют экспрессию многих сотен генов в мозге пчелы и особенно сильно влияют на гены, кодирующие транскрипционные факторы.

 Быстрые изменения экспрессии множества генов в ответ на социальные стимулы выявлены в мозге у птиц и рыб. Например, у самок рыб при контактах с привлекательными самцами в мозге активируются одни гены, а при контактах с самками — другие.

 Взаимоотношения с сородичами могут приводить и к долговременным устойчивым изменениям экспрессии генов в мозге, причем эти изменения могут даже передаваться из поколения в поколение, то есть наследоваться почти совсем "по Ламарку". Данное явление основано на эпигенетических модификациях ДНК, например на метилировании промоторов (о том, что такое промоторы и эпигенетические модификации ДНК, подробно рассказано в книге "Рождение сложности"), что приводит к долговременному изменению экспрессии генов. Было замечено, что если крыса-мать очень заботлива по отношению к своим детям, часто их вылизывает и всячески оберегает, то и ее дочери, скорее всего, будут такими же заботливыми матерями. Думали, что этот признак предопределен генетически и наследуется обычным образом, то есть "записан" в нуклеотидных последовательностях ДНК. Можно было еще предположить культурное наследование — передачу поведенческого признака от родителей к потомкам путем обучения. Однако обе эти версии оказались неверными. В данном случае работает эпигенетический механизм: частые контакты с матерью приводят к метилированию промоторов определенных генов в мозге крысят, в частности генов, кодирующих рецепторы, от которых зависит реакция нейронов на некоторые гормоны (половой гормон эстроген и гормоны стресса — глюкокортикоиды). Здесь прослеживается довольно тесная связь с вышеупомянутым геном egr1: транскрипционный фактор, кодируемый геном egr1, регулирует работу гена глюкокортикоидного рецептора GR, чей промотор под действием материнской заботы подвергается метилированию, причем как раз в том месте, где к нему должен присоединяться транскрипционный фактор egr1. Иными словами, материнская забота меняет характер влияния egr1 на чувствительность нейронов к глюкокортикоидам. Подобные примеры пока единичны, но есть все основания полагать, что это только верхушка айсберга.

 Взаимоотношения между генами и социальным поведением могут быть крайне сложными и причудливыми. У красных огненных муравьев Solenopsis invicta число цариц в колонии зависит от гена Gp-9. У этого гена есть два варианта (аллеля), которые обозначаются буквами В и Ь. Гомозиготные рабочие с генотипом ВВ не терпят, когда в колонии более одной царицы, и поэтому колонии у них маленькие. Гетерозиготные муравьи ВЬ охотно ухаживают сразу за несколькими самками, и колонии у них получаются большие. У рабочих с разными генотипами различаются уровни экспрессии многих генов в мозге. Оказалось, что если рабочие ВВ живут в муравейнике, где преобладают рабочие ВЬ, они идут на поводу у большинства и смиряют свои инстинкты, соглашаясь заботиться о нескольких царицах. При этом рисунок генной экспрессии в мозге у них становится почти таким же, как у рабочих ВЬ. Но если провести обратный эксперимент, то есть переселить рабочих ВЬ в муравейник, где преобладает генотип ВВ, то гости не меняют своих убеждений и не перенимают у хозяев нетерпимость к "лишним" царицам.

 Таким образом, у самых разных животных — от насекомых до млекопитающих — существуют сложные и во многом похожие друг на друга системы взаимодействий между генами, их экспрессией, эпигенетическими модификациями, работой нервной системы, поведением и общественными отношениями. Такая же картина наблюдается и у человека.

Нейрохимия личных отношений

Взаимоотношения между людьми еще недавно казались биологам слишком сложными, чтобы всерьез исследовать их на клеточном и молекулярном уровне. Тем более что теологи и гуманитарии всегда были рады поддержать подобные опасения. Да и тысячелетние традиции, испокон веков населявшие эту область всевозможными абсолютами, "высшими смыслами" и прочими призраками, глубоко укоренились в нашей культуре.

 Однако успехи, достигнутые в последние десятилетия генетиками, биохимиками и нейрофизиологами, показали, что изучение молекулярных основ нашей социальной жизни— дело вовсе не безнадежное (Donaldson, Young, 2008).

 Одно из самых интересных открытий состоит в том, что некоторые молекулярные механизмы регуляции социального поведения оказались на редкость консервативными — они существуют, почти не меняясь, сотни миллионов лет и работают с одинаковой эффективностью как у людей, так и у других животных. Типичный пример — система регуляции социального поведения и общественных отношений с участием нейромедиаторов окситоцина и вазопрессина.

 Эти вещества могут работать и как обычные нейромедиаторы (то есть передавать сигнал от одного нейрона другому в индивидуальном порядке, через синапсы), и как нейромодуляторы (вещества, выделяемые нейронами в межклеточное пространство и воспринимаемые внесинаптическими рецепторами других нейронов), и как нейрогормоны (вещества, выделяемые нейронами в кровь и регулирующие работу различных органов).

Структура молекулы окситоцина — "вещества любви, дружбы и доверия". Окситоцин представляет собой пептид (короткий белок) из девяти аминокислот. "Секретная формула" этого естественного приворотного зелья такова: цистеин - тирозин - изолейцин - глутамин - аспарагин - цистеин - пролин - лейцин - глицин.

 С химической точки зрения окситоцин и вазопрессин — это пептиды (короткие белковые молекулы), состоящие из девяти аминокислот, причем отличаются они друг от друга всего двумя аминокислотами. Такие же или очень похожие (гомологичные, родственные) нейропептиды имеются чуть ли не у всех многоклеточных животных (от гидры до человека включительно), а появились они не менее 700 млн лет назад. У этих крошечных белков есть свои гены, причем у беспозвоночных имеется только один такой ген и, соответственно, пептид, а у позвоночных — два (результат генной дупликации).

 У млекопитающих окситоцин и вазопрессин вырабатываются нейронами гипоталамуса. У беспозвоночных, не имеющих гипоталамуса, соответствующие пептиды вырабатываются в аналогичных (или гомологичных) нейросекреторных отделах нервной системы. Когда крысам пересадили рыбий ген изотоцина (так называется гомолог окситоцина у рыб), пересаженный ген стал работать у крыс не где-нибудь, а в гипоталамусе. Это значит, что не только сами нейропептиды, но и системы регуляции их экспрессии (включая регуляторные области генов нейропептидов) очень консервативны, то есть сходны по своим функциям и свойствам у весьма далеких друг от друга животных.

 У всех изученных животных эти пептиды регулируют общественное и половое поведение, однако конкретные механизмы их действия могут сильно различаться у разных видов.

 Например, у улиток гомолог вазопрессина и окситоцина (конопрессин) регулирует откладку яиц и эякуляцию. У позвоночных исходный ген удвоился, и пути двух получившихся нейропептидов разошлись: окситоцин влияет больше на самок, а вазопрессин — на самцов, хотя это далеко не строгое правило.

Почему самцы после спаривания становятся спокойнее и смелее

Окситоцин выполняет множество разнообразных функций в организме млекопитающих, выступая в двух основных "ролях": гормона и нейромедиатора. В первом своем качестве он регулирует, например, лактацию и сокращения гладкой мускулатуры матки при родах; во втором — участвует в эмоциональной регуляции поведения.

 Выделяемый нейронами мозга окситоцин влияет на поведение матери по отношению к ребенку, на восприимчивость к стрессу, на некоторые аспекты социального поведения. Перназальное (через нос) введение окситоцина делает людей более доверчивыми по отношению к другим людям, а также снижает уровень беспокойства, напряженности. Кроме того, установлено, что уровень окситоцина в крови крыс повышается во время брачных игр, во время и после спаривания. Опыты на людях - добровольцах показали, что в этом отношении человек ничем не отличается от крысы. Традиционно изучалось влияние окситоцина в основном на женский организм (это вещество используется, например, при родовспоможении для активизации маточных сокращений), однако известно, что в мужском мозге окситоцин тоже вырабатывается и тоже влияет на эмоции и поведение.

У самых разных представителей животного царства взаимоотношения с сородичами регулируются одними и теми же веществами — нейропептидами окситоцином, вазопрессином и их гомологами. По рисунку из Donaldson, Young, 2008.

 Все это побудило нейроэндокринологов из Регенсбургского университета (Германия) Мартина Вальдхерра и Ингу Нойманн задаться вопросом: не от окситоцина ли зависит то расслабленное, успокоенное состояние, которое охватывает мужчин после секса? (Waldherr, Neumann, 2007). Впрочем, на людях доказать это практически невозможно, и в качестве объекта были избраны безропотные крысы. Эксперимент состоял из трех этапов.

 Сначала исследователи установили, что крысы-самцы после спаривания действительно становятся спокойнее и не так активно избегают опасных ситуаций. Это было показано при помощи стандартных тестов на уровень беспокойства. Например, крыс сажали в лабиринт, где одни проходы закрытые и темные, а другие открыты сверху и освещены. Оказалось, что самцы после спаривания существенно больше времени проводят в открытых ("опасных") участках лабиринта по сравнению с контрольными самцами, которые до этого содержались в точно таких же условиях, но перед помещением в лабиринт не спаривались с самками.

 Долгое пребывание на открытых участках у крыс является признаком низкого уровня беспокойства. По мнению авторов, повышенная смелость самцов крыс после спаривания может иметь адаптивное значение, поскольку они, находясь в таком храбром состоянии, с большей вероятностью смогут найти себе еще одну самку (хотя, конечно, нужно иметь в виду, что кроме смелости для этого нужны еще желание и энергия, которые вряд ли возрастают сразу после спаривания).

 Повышенная смелость у самцов крыс после спаривания сохранялась (оставалась статистически значимой) весьма долго — целых четыре часа. При этом достоверных изменений двигательной активности и исследовательского поведения не было выявлено. Самцы, которые могли видеть, слышать и обонять рецептивную (готовую к спариванию) самку, но не могли до нее добраться, смелее не становились.

 На втором этапе экспериментаторы измеряли уровень окситоцина в мозге самцов до, во время и после спаривания при помощи микродиализа — метода, позволяющего проводить прижизненные измерения концентрации различных веществ в тканях и органах, в том числе в мозге. Оказалось, что уже при виде рецептивной самки уровень окситоцина в мозге самцов начинает повышаться, а во время спаривания он подскакивает особенно резко. Окситоцин вырабатывается в отделе мозга, отвечающем за обработку нервных и гормональных сигналов, связанных с различными сильными переживаниями, — в паравентрикулярном ядре гипоталамуса. В других отделах мозга уровень окситоцина при спаривании не меняется. Общение с нерецептивной самкой не влияло на уровень окситоцина в мозге самцов.

 Таким образом, было показано, что: 1) спаривание снижает беспокойство и повышает смелость; 2) при спаривании мозг самца вырабатывает много окситоцина. Теперь оставалось доказать, что между двумя явлениями существует причинная связь. Именно эту цель и преследовал третий этап экспериментов. В мозг самцов вводили вещество, которое подавляет способность нейронов реагировать на окситоцин. Это делалось непосредственно после спаривания. В полном соответствии с ожиданиями экспериментаторов самцы в этом случае после спаривания не становились смелее.

 Ученые поставили также большое количество контрольных экспериментов. В частности, они показали, что если ввести самцам после спаривания вещество, подавляющее реакцию нейронов на вазопрессин (другой нейропептид, близкий по своим функциям к окситоцину), самцы все равно становятся смелее. Значит, дело скорее всего именно в окситоцине, а не в других нейропептидах.

 Таким образом, было доказано, что происходящая во время спаривания активизация окситоциновой системы мозга (так называется совокупность нейронов мозга, выделяющих окситоцин и реагирующих на него) действительно влияет на поведение самцов после спаривания. У самцов снижается общий уровень беспокойства, они спокойнее начинают относиться к опасностям. Если учесть при этом те эффекты окситоцина, которые были установлены ранее (например, то обстоятельство, что выделяемый мозгом окситоцин способствует глубокому сну без сновидений), то едва ли можно сомневаться в том, что окситоцин играет важную роль и в тех переменах настроения и физиологического состояния, которые наблюдаются у людей в аналогичной ситуации.

Окситоцин регулирует половое поведение самок, роды, лактацию, привязанность к детям и брачному партнеру. Вазопрессин влияет на эрекцию и эякуляцию у разных видов, включая крыс, людей и кроликов, а также на агрессию, территориальное поведение и отношения с женами.

 Если девственной крысе ввести в мозг окситоцин, она начинает заботиться о чужих крысятах, хотя в нормальном состоянии они ей глубоко безразличны. Напротив, если у крысы-матери подавить выработку окситоцина или блокировать окситоциновые рецепторы, она теряет интерес к своим детям.

 Если у крыс окситоцин вызывает заботу о детях вообще, в том числе о чужих, то у овец и людей дело обстоит сложнее: тот же самый нейропептид обеспечивает избирательную привязанность матери к собственным детям. Например, у овец под влиянием окситоцина после родов происходят изменения в обонятельном отделе мозга (обонятельной луковице), благодаря которым овца запоминает индивидуальный запах своих ягнят и только к ним у нее развивается привязанность.

 Формирование привязанностей регулируется не только окситоцином и вазопрессином, но и другими нейромедиаторами, такими как "вещество удовольствия" дофамин. Прекраснейшим объектом для изучения нейрохимии семейных отношений являются серые полевки (род Microtus). У разных видов этих грызунов семейная жизнь протекает очень по-разному. Для прерийной полевки Microtus ochrogaster характерны моногамные семьи. Самец и самка после первого спаривания остаются вместе на всю жизнь и отличаются исключительной супружеской верностью. Самец не желает знать других самок и ведет себя по отношению к ним агрессивно. Самка тоже верна своему избраннику и отвечает агрессией на домогательства других самцов. Полевок, образовавших пару, связывают прочные узы взаимной привязанности.

 Ученые приложили немало сил, чтобы разгадать нейрологические механизмы, лежащие в основе супружеской верности полевок. Выяснилось, что и привязанность к партнеру, и агрессия по отношению к чужакам зависят от выделения нейронами одного из отделов мозга (прилежащего ядра) нейромедиатора дофамина.

 Каким образом одно и то же вещество может стимулировать и любовь, и агрессию? Оказалось, что ключевую роль здесь играют два типа дофаминовых рецепторов, сидящих на поверхности нейронов, — D1 и D2 (всего существует пять типов дофаминовых рецепторов). У человека дофаминовые рецепторы тоже участвуют в эмоциональном контроле поведения. Небольшие изменения (мутации) рецептора D2 в сочетании с определенными условиями среды могут вызвать, например, склонность к алкоголизму (такому человеку не хватает естественных стимулов для получения радости от жизни в должном количестве, а алкоголь — сильный стимулятор рецепторов D2). Вспомним также "ген авантюризма", о котором говорилось в главе "Великое расселение сапиенсов" (кн. 1), — это один из аллельных вариантов гена дофаминового рецептора D4.

Дофамин — производное аминокислоты дигидроксифенилаланина (ДОФА) — важнейший нейромедиатор, участвующий в работе "системы награды". Когда мы делаем что-то приятное (например, вкусно едим или занимаемся любовью), в мозге выделяется дофамин, что и создает ощущение удовольствия.

 Блокирование рецепторов D2 в прилежащем ядре у полевок приводит к тому, что после спаривания не возникает взаимной привязанности и супружеская пара не формируется. Если же, наоборот, искусственно стимулировать D2, то у самца возникает "любовь до гроба" к первой встречной самке, даже без предварительного спаривания. На людях таких опытов не ставили (хотя все знают, как возрастает любвеобильность после пары рюмок крепкого стимулятора рецепторов D2).

 Искусственная стимуляция рецепторов D1, наоборот, препятствует развитию привязанности. Полевки спариваются столь же охотно, как и контрольные, но остаются после этого равнодушны друг к другу. Рецепторы D1, как выяснилось, нужны не для любви, а для ненависти (агрессии), которая тоже важна для прочности семейных отношений. Конечно, речь идет об агрессии к чужакам, а не к партнеру.

 Детальные исследования показали, что формирование прочной пары у полевок происходит в два этапа. Сначала (после первого спаривания) быстро развивается нежная привязанность, опосредуемая рецепторами D2. Затем в течение первых двух недель совместной жизни у самца происходят серьезные изменения в прилежащем ядре: там становится гораздо больше рецепторов D1. Благодаря этому самец не может "влюбиться" в другую и остается верен своей первой и единственной. Более того, он ведет себя крайне агрессивно по отношению ко всем другим самкам, вторгшимся на его территорию. Если у такого верного супруга заблокировать рецепторы D1, он перестает кусать незнакомок. Блокирование D2 не приводит к такому эффекту.

 У другого вида полевок (Microtus pennsylvanicus) нет стойких супружеских пар. Самцы не заботятся о потомстве и живут в свое удовольствие, предоставляя все хлопоты самкам. Исследователи предположили, что у них изначально больше рецепторов D1 в прилежащем ядре, и это мешает им влюбляться. Предположение отчасти подтвердилось: рецепторов D1 у этих полевок действительно больше. Однако когда ученые попытались "научить их любить", заблокировав рецепторы D1, ничего не вышло (снизился лишь общий уровень агрессивности) (Aragona et al., 2005). В чем же дело? Как выяснилось несколько позже, дело в том, что супружеская привязанность зависит не только от дофамина, но и от вазопрессина и окситоцина.

 Дальнейшие исследования показали, что самки прерийных полевок на всю жизнь привязываются к своему избраннику под действием окситоцина. Скорее всего, в данном случае имевшаяся ранее окситоциновая система формирования привязанности к детям была "кооптирована" для формирования неразрывных брачных уз. Некоторые антропологи, включая Оуэна Лавджоя, предполагают, что то же самое произошло и у ранних гоминид в процессе перехода к моногамии (см. главу "Двуногие обезьяны" в кн. 1).

 Формирование личных привязанностей (к детям или к мужу), по-видимому, является лишь одним из аспектов (проявлений, реализаций) более общей функции окситоцина — регуляции отношений с сородичами. Например, мыши с отключенным геном окситоцина перестают узнавать сородичей, с которыми ранее встречались. Память и все органы чувств у них при этом работают нормально.

 У самцов прерийных полевок супружеская верность регулируется не только дофамином, но и вазопрессином. Например, введение вазопрессина самцам прерийной полевки быстро превращает их в любящих мужей и заботливых отцов. Однако на самцов близкого вида Microtus pennsylvanicus, для которого нехарактерно образование прочных семейных пар, вазопрессин такого действия не оказывает. Таким образом, одни и те же нейропептиды могут по-разному действовать даже на представителей близкородственных видов, если их социальное поведение различается. Введение вазотоцина (птичьего гомолога вазопрессина) самцам территориальных птиц делает их более агрессивными и заставляет больше петь, но если тот же нейропептид ввести самцам зебровой амадины, которые живут колониями и не охраняют своих участков, то ничего подобного не происходит. Очевидно, нейропептиды не создают тот или иной тип поведения из ничего, а только регулируют уже имеющиеся (генетически обусловленные) поведенческие стереотипы и предрасположенности.

 Этого, однако, нельзя сказать про рецепторы окситоцина и вазопрессина, которые располагаются на мембранах нейронов некоторых отделов мозга. Оказалось, что самцов немоногамной полевки Microtus pennsylvanicus, этих закоренелых гуляк, на которых не подействовали ни блокировка рецепторов D1, ни введение вазопрессина, все-таки можно превратить в верных мужей, если повысить им экспрессию вазопрессиновых рецепторов V1a в мозге. Таким образом, регулируя работу генов вазопрессиновых рецепторов, удалось создать новую манеру поведения, которая в норме не свойственна данному виду животных.

 У моногамных полевок в ключевых участках мозга, ответственных за формирование супружеской привязанности, находится гораздо больше вазопрессиновых и окситоциновых рецепторов, чем у немоногамного вида. Во время спаривания нейроны гипоталамуса выделяют оба нейрогормона в больших количествах. Возбуждение нейронов, несущих соответствующие рецепторы, приводит к формированию устойчивых ассоциативных связей с сигналами, приходящими в это же время от обонятельной луковицы: полевки влюбляются прежде всего в запах своего партнера.

 У моногамных и полигамных видов обезьян (мармозеток и макак-резусов) обнаружены такие же закономерности в распределении вазопрессиновых рецепторов, как и у моногамных и полигамных полевок. По человеку аналогичные данные пока отсутствуют. Зато обнаружено поразительное сходство в динамике стероидных гормонов у самцов различных видов грызунов и приматов (человека и американских широконосых обезьян) с высоким уровнем отцовской заботы о потомстве. У самцов этих видов отмечено снижение уровня тестостерона после того, как их супруга рожает детеныша. Это может способствовать предотвращению агрессии против новорожденных. У мужчин, недавно ставших отцами, наблюдается также повышение уровня эстрадиола и прогестерона — гормонов, необходимых для нормального материнского поведения. Происходит ли это у самцов других видов моногамных обезьян, пока неизвестно.

 У полевок экспрессия вазопрессиновых рецепторов (и следовательно, их количество в прилежащем ядре и других отделах мозга) зависит от некодирующего участка ДНК — микросателлита, расположенного перед геном рецептора V1a. У моногамной полевки этот микросателлит длиннее, чем у немоногамного вида. Индивидуальная вариабельность по длине микросателлита коррелирует с индивидуальными различиями поведения (со степенью супружеской верности и заботы о потомстве).

 У человека, конечно, исследовать все это гораздо труднее — кто же позволит проводить с людьми генно-инженерные эксперименты. Однако многое можно понять и без грубого вмешательства в геном или мозг. Удивительные результаты дало сопоставление индивидуальной изменчивости людей по микросателлитам, расположенным недалеко от гена рецептора V1a, с психологическими и поведенческими различиями. Например, оказалось, что длина микросателлитов коррелирует со временем полового созревания, а также с чертами характера, связанными с общественной жизнью, в том числе с альтруизмом. Хотите стать добрее? Увеличьте в клетках мозга длину микросателлита RS3 возле гена вазопрессинового рецептора V1a.

 Этот микросателлит влияет и на семейную жизнь. Исследование, проведенное в 2006 году в Швеции, показало, что у мужчин, гомозиготных по одному из аллельных вариантов микросателлита (этот вариант называется RS3334), возникновение романтических отношений вдвое реже приводит к браку, чем у всех прочих мужчин. Кроме того, у них вдвое больше шансов оказаться несчастными в семейной жизни. У женщин ничего подобного не обнаружено: женщины, гомозиготные по данному аллелю, счастливы в личной жизни не менее остальных. Однако те женщины, которым достался муж с "неправильным" вариантом микросателлита, обычно недовольны отношениями в семье (Walum et al., 2008).

 У носителей аллеля RS3334 обнаружено еще несколько характерных особенностей. Их доля повышена среди людей, страдающих аутизмом (основной симптом аутизма, как известно, это неспособность нормально общаться с другими людьми). Кроме того, оказалось, что при разглядывании чужих лиц (например, в тестах, где нужно по выражению лица определить настроение другого человека) у носителей аллеля RS3334 сильнее возбуждается миндалина — отдел мозга, связанный с такими чувствами, как страх и недоверчивость.

 Подобные исследования начали проводить лишь недавно, поэтому многие результаты нуждаются в дополнительной проверке, однако общая картина начинает прорисовываться. Похоже, что по характеру влияния окситоциновой и вазопрессиновой систем на отношения между особями люди не очень отличаются от полевок.

 Вводить нейропептиды живым людям в мозг затруднительно, а внутривенное введение дает совсем другой эффект. Эти вещества с большим трудом проходят через гематоэнцефалический барьер (гематоэнцефалический барьер изолирует (частично, разумеется) мозг от кровотока. Барьер образован плотными оболочками кровеносных сосудов, питающих мозг. Через эти оболочки не могут проникнуть в мозг многие крупные молекулы, а также вирусы) и в кровотоке работают как гормоны, влияя на работу различных органов помимо мозга. Однако неожиданно оказалось, что можно вводить их перназально, то есть капать в нос, и эффект получается примерно таким же, как у крыс при введении прямо в мозг. Подобных исследований пока проведено не очень много, но результаты тем не менее впечатляют.

 Когда мужчинам капают в нос вазопрессин, лица других людей начинают им казаться менее дружелюбными. У женщин эффект обратный: чужие лица становятся приятнее и у самих испытуемых мимика становится более дружелюбной (у мужчин — наоборот).

 Опыты с перназальным введением окситоцина проводили пока только на мужчинах (это легко понять, учитывая, что в медицинской практике окситоцин применяется для стимуляции маточных сокращений у рожениц). Оказалось, что у мужчин от окситоцина улучшается способность понимать настроение других людей по выражению лица. Кроме того, мужчины начинают чаще смотреть собеседнику в глаза.

 В других экспериментах обнаружился еще один удивительный эффект перназального введения окситоцина — повышение доверчивости. Мужчины, которым ввели окситоцин, оказываются более щедрыми в "игре на доверие" (подробнее см. ниже, в разделе "Доверчивость и благодарность — наследственные признаки"). Они дают больше денег своему партнеру по игре, если партнер — живой человек, однако щедрость не повышается от окситоцина, если партнером является компьютер.

 Два независимых исследования показали, что введение окситоцина может приводить и к вредным для человека последствиям, потому что доверчивость может стать чрезмерной. Нормальный человек в "игре на доверие" становится менее щедрым (доверчивым) после того, как его доверие один раз было обмануто партнером. Но у мужчин, которым закапали в нос окситоцин, этого не происходит: они продолжают слепо доверять партнеру даже после того, как партнер их "предал".