В своем труде «Происхождение видов» Чарлз Дарвин утверждал, что огромное разнообразие форм жизни на Земле, от черепах до зябликов и от собак до человека, — это результат процесса естественного отбора, ключевым элементом которого являются случайные изменения. В каждом новом поколении у любого существа появлялись небольшие отличия. Благодаря этим отличиям некоторые особи в каждой когорте справлялись с задачами выживания в определенном месте и в определенное время лучше, чем другие. У таких особей было больше потомства, благодаря чему большее количество представителей следующего поколения становились носителями отличительных свойств успешных предков. За продолжительное время такой отбор обеспечивал появление новых свойств, а со временем и новых видов.

Примерно за 60 лет до публикации работы Дарвина в 1859 году французский натуралист Жан-Батист Ламарк сформулировал другую концепцию эволюции. Он утверждал, что организмы могут меняться на протяжении одной жизни, а затем передавать эти с трудом добытые изменения своим потомкам. У жирафов длинные шеи, потому что кто-то из предков жирафа растянул свою шею, пытаясь дотянуться до пищи. Затем этот предок передал данный признак своему потомству. Его потомок продолжал удлинять шею, прибавив еще несколько сантиметров, и передал это свойство дальше.

В целом Дарвин и Ламарк сходились во мнении, что эволюция действительно имеет место, но по-разному объясняли механизм передачи адаптационных изменений с течением времени. Дарвин считал, что свойства любой отдельно взятой особи предопределены и неизменны. По мнению Ламарка, эти свойства могли меняться и передаваться потомству. Дальнейшие достижения в области наследуемости, а затем в генетике в конце XIX и начале ХХ столетия (в частности, открытие того факта, что на каждый конкретный признак приходится по одному гену от каждого родителя) привели к тому, что теория Ламарка отошла на второй план, а теория Дарвина заняла доминирующее положение.

Однако в конце ХХ столетия британский эпидемиолог по имени Дэвид Баркер начал опровергать принцип генетической неизменности. Он обнаружил, что лишения матери в период беременности и маленький вес ребенка при рождении являются сильными предикторами риска развития сердечных заболеваний в зрелом и преклонном возрасте. Другими словами, то, чем и в каком количестве питалась ваша мать во время беременности, так же важно, а может, даже важнее того, что ели вы сами в юности и во взрослой жизни. Более того, существует сильная корреляция между многими заболеваниями зрелого возраста (такими, как диабет, гипертония, ожирение, шизофрения и некоторые виды рака) и условиями развития плода в утробе матери.

Как это работает? Дело не в генетике, а в эпигенетике. Сигналы со стороны окружающей среды могут включать и выключать гены. Другими словами, Ламарк не был в корне неправ. (Как не был неправ и Дарвин.) Изменяя и усиливая экспрессию генов, жизненный опыт может передаваться из поколения в поколение.

Поначалу многие высмеивали гипотезу Баркера. Однако за прошедший период некоторые исследования приблизили гипотезу эмбрионального происхождения (под таким названием известна сейчас гипотеза Баркера) к статусу догмата веры. Рассмотрим голландскую «голодную зиму» 1944–1945 годов. Тогда нацистские войска устроили блокаду западных районов Нидерландов, что повлекло за собой массовый голод. Женщины, которые были в это время беременны, рожали детей, вес которых был в среднем на 300 г ниже нормы. Ученые обнаружили, что в зрелом возрасте у этих детей был повышенный риск ожирения и сердечно-сосудистых заболеваний. Почему? Гены, кодирующие важные регуляторы обмена веществ, такие как гормон инсулиноподобный фактор роста 2, были, как выяснили ученые, настроены на предельный режим. Представители поколения «голодной зимы» подготовились к жизни в мире лишений, а вместо этого оказались в мире изобилия. Несоответствие между тем, к чему их подготовил эпигеном, и условиями, в которых они жили на самом деле, стало причиной предрасположенности к целому ряду заболеваний.

Атаки на иммунную систему также имеют последствия, передающиеся из поколения в поколение. Дети матерей, которые в период беременности заразились гриппом во время пандемии испанки в 1918 году, в возрасте 60–70 лет чаще страдали такими заболеваниями, как гипертония, рак и сердечные болезни, по сравнению с детьми матерей, не болевших гриппом.

Риск развития заболеваний зависит не только от того, что происходило с матерью, но и от того, что пережила бабушка. Эпигенетические изменения могут передаваться через три поколения. Например, у шведов, родившихся в конце XIX — начале ХХ столетия, риск смерти от диабета находился в прямой зависимости от того, сколько ели их дедушки и бабушки до наступления пубертатного периода. Чем больше пищи поглощал ваш дедушка, тем больше у вас была вероятность развития диабета. У внуков шведов, питавшихся лучше всего, риск диабета был в четыре раза выше по сравнению с внуками тех, кто ел меньше.

Эксперименты на животных подтвердили, что эти исследования обнаружили именно то, что должны были обнаружить. Например, кормление беременных крыс пищей с низким содержанием белка изменяло экспрессию генов, принимающих участие в регуляции обмена веществ у их потомства. Эти крысы, в свою очередь, передавали эпигенетические изменения своему потомству. Лишение беременной крысы белков могло повлечь за собой предрасположенность ее внуков к нарушению обмена веществ.

Для исследователей, изучающих аллергические заболевания, результаты этих изысканий стали откровением. Они объясняли, как симптомы аллергии могут появляться у детей в таком раннем возрасте. Решающим фактором могло быть не то, что произошло (или не произошло) с детьми, страдающими аллергией, а то, что произошло (или не произошло) с их матерями.