Экспрессия генов регулируется очень тонко. Гены можно включить и выключить в разных типах клеток, в разное время, в ответ на самые разные формы опыта, от гормональных флуктуаций при инфекции до электрической активности от органов чувств. Регуляция экспрессии генов – критическая точка, в которой гены взаимодействуют с опытом и формируют индивидуальность человека[45].

■ ■ ■

В декабре 1941 года японская императорская армия вторглась в тропики и быстро подавила сопротивление в колониальных анклавах Британской империи – Малайе и Бирме, в голландской Индонезии, французском Индокитае и американских Филиппинах, а также в королевстве Таиланд. Те дни были триумфом японских военных, победивших в том числе и прославленную британскую армию. Японцы быстро продвигались вперед, и к марту 1942 года уже подошли к границам Индии. Однако война в тропиках давалась им нелегко. У японских солдат обнаружилась одна серьезная проблема: многие из них были подвержены тепловым ударам и выбывали из строя. Когда военные врачи начали исследовать проблему, они выяснили, что солдаты с Хоккайдо, более холодного северного острова Японии, сильнее подвержены тепловым ударам, чем их товарищи с субтропического южного острова Кюсю. Причина состояла в том, что солдаты с севера меньше потели, меньше охлаждали организм путем испарения, и в жарком климате у них слишком сильно поднималась температура тела. Биопсия кожи солдат с севера и юга показала, что количество потовых желез у них одинаковое. Это эккриновые потовые железы, покрывающие бо́льшую часть тела, которые вырабатывают соленую воду, а не апокриновые потовые железы подмышек и паха, вырабатывающие маслянистый, содержащий белки пот, о которых мы ранее говорили в связи с геном сухой ушной серы ABCC11. При более детальном изучении доктора обнаружили, что у солдат-южан больше эккриновых потовых желез, к которым подходят нервные окончания, несущие активирующие потоотделение электрические сигналы от секции мозга, отвечающей за температурную регуляцию. Эти потовые железы очень важны для того, чтобы тело не перегревалось в жаркий день.

Классическое генетическое объяснение этого явления заключается в том, что за многие поколения у жителей Кюсю и Хоккайдо накопились генетические различия. Благодаря различиям в генах потовые железы лучше связаны с нервами и лучше приспособлены к жаркому климату, и родители на Кюсю передают эти гены своему потомству. Если это так, можно предположить, что дети, родившиеся на Хоккайдо в семьях выходцев с Кюсю, унаследуют типичные для Кюсю вариации генов и получат больше связанных с нервами потовых желез. И наоборот, родившиеся на Кюсю дети семей с Хоккайдо получат меньше таких потовых желез.

Как выяснилось, это объяснение совершенно неверно. Напротив, количество потовых желез с нервными окончаниями определяется температурой окружающей среды в первый год жизни и остается таким до конца жизни. Если вы родились в холодном месте и позже переедете в жаркое, вам не повезло, ведь у вас так и останется приспособленная для жизни в холоде, меньше потеющая кожа. Но если вы останетесь в тропиках и заведете там детей, они будут обладать улучшенной температурной регуляцией и более активными потовыми железами[46].

Потенциальное несоответствие между адаптацией к окружающей среде в раннем детстве и последующим опытом жизни в другой среде выглядит проблемой для людей, которые переезжают с одного места на другое, но в целом это преимущество. Генетические изменения в соответствии с условиями окружающей среды часто проходят медленно, за несколько поколений. Но адаптации на раннем этапе жизни могут появиться за одно поколение. Вы и ваш партнер, как люди с севера, можете быть подвержены тепловым ударам, если переедете в тропики, но ваш ребенок, носитель северных генов, будет потеть интенсивнее и лучше переносить жару. Возможно, именно такая пластичность развития за счет опыта позволила людям быстро мигрировать на большие расстояния. Например, после того как первые люди перешли по сухопутному мосту из Сибири на Аляску, они меньше чем за тысячу лет расселились по всему пути до конца Южной Америки, во всех климатических зонах.

История о потеющих японских солдатах показывает, какое влияние имеет опыт первого года жизни, не связанный с социальным окружением. Вообще-то, такой опыт начинается еще в утробе и у других животных может быть определяющим. Пол некоторых пресмыкающихся и земноводных, например, определяется температурой окружающей среды. У самцов и самок идентичные хромосомы, но способ экспрессии генов, определяющий пол, задается температурой, в которой находятся яйца на втором триместре развития, когда дифференцируются гонады[47]. Когда миссисипский аллигатор откладывает яйца, эмбрионы, развивающиеся при среднем диапазоне температур (32–34 ℃) станут самцами, а развивающиеся при температурах выше или ниже этого диапазона станут самками. Неясно, выбирает ли самка аллигатора место для откладывания яиц таким образом, чтобы определить пол будущего потомства, и способна ли она изменить выбор, чтобы все потомство не стало самками в результате изменения климата.

Аналогичный процесс, когда внешнее физическое окружение влияет на характеристики развивающихся животных, можно обнаружить и у млекопитающих. Это может показаться оправданием астрологии, но существуют свидетельства того, что на развитие некоторых млекопитающих может повлиять месяц рождения. Например, у рожденных осенью американских луговых полевок мех гуще, чем у рожденных весной, даже у потомства одних и тех же родителей. На этот признак не влияет температура окружающей среды: осенью и весной она одинаковая. Густота шерсти определяется изменением длины дня во время беременности матери. Когда луговых полевок выращивают в лаборатории, длину дня можно регулировать с помощью искусственного освещения. Матери, чья беременность (длящаяся двадцать один день) проходила в удлиняющиеся дни, имитировавшие весну, рожали потомство с более тонкой шерстью. Те же матери, скрещенные с теми же самцами и выносившие потомство под искусственно убывающим светом, имитирующим осень, рожали потомство с более густой шерстью[48].