Молекулярные механизмы, постоянно работающие в мозге, помогают самкам вести себя, как полагается. И только порция мужских половых гормонов отключает правильную программу поведения и высвобождает «внутреннего самца».

Психологические различия между самками и самцами становятся заметными по мере созревания мозга, что особенно заметно в половом поведении, которое проявляется в оценке брачного партнёра и ухаживании за ним, в сражениях за территорию и т. д. Очевидно, что эти отличия «прописаны» в структуре мозга, но что за механизмы тут работают, почему у самцов мозг становится, условно говоря, мужским, а у самок – женским, биологи до сих пор не очень себе представляют.

Поведенческие роли в межполовых отношениях определятся с помощью эпигенетических механизмов в нейронах мозга. (Фото Jelger Herder / Buiten-beeld / Minden Pictures / Corbis.)

В чём здесь загадка? Если взять, к примеру, крыс, то у них межполовые различия в высшей нервной системе определяются в последние дни внутриутробного развития и в первую неделю после рождения. На молекулярном уровне можно видеть, как в мозге у новорождённых самцов активируются специальные белки – транскрипционные факторы, которые реагируют на тестостерон и прочие гормоны семенников. Функция транскрипционных факторов – регулировать активность генов, связываясь с определёнными участками их ДНК. Вот так тестостерон и влияет на формирование мозга – через подчиняющиеся ему белки-регуляторы. Напротив, у гормонов яичников в мозге нет никаких молекулярных агентов влияния. Поэтому считается, что «женское» состояние является состоянием мозга по умолчанию, формирующимся в отсутствие мужского полового гормона. Однако всё равно остаётся вопрос, как происходит переключение из «Ж» в «М».

Отчасти на него отвечает исследование Маргарет Маккарти (Margaret McCarthy) и её коллег из Мэрилендского университета в Балтиморе, опубликованное в Nature Neuroscience. Дело оказалось в одном из механизмов эпигенетической регуляции, связанном с метилированием ДНК. Как известно, если к некоторым нуклеотидам пришить химическую метильную группу, то последовательность ДНК с такой модификацией замолчит – её перестанут видеть пресловутые факторы транскрипции, и синтез РНК на ней прекратится. Если же убрать метильные группы, то кусок генома вновь активируется.

Оказалось, что у самцов в тех зонах мозга, которые отвечают за половое поведение, снижена активность ферментов ДНК-метилтрансфераз, которые как раз навешивают метилы на нуклеотиды. Отличие было особенно заметно как раз в первые дни после рождения, в период формирования мозга. И именно тогда же активность метилтрансфераз сильно зависела от тестостерона: если новорождённым самкам делали инъекцию гормона, то ферменты у них начинали работать, как у самцов, но если тестостерон вводили взрослым животным, то на активность ферментов он уже никак не влиял. В ДНК самок после обработки гормоном метилированных участков было в два раза больше, чем у обычных самок, и почти столько же, сколько у самцов. И строение мозга, и поведение таких самок делались вполне самцовыми: например, они пытались спариваться с другими самками. Очевидно, тестостерон включал некоторые мужские гены, помогая им сбросить метильные тормоза.

Однако тут есть важный нюанс: если активность метилирующих ферментов подавляли не с помощью тестостерона, а напрямую, с помощью веществ, непосредственно действующих на метилтрансферазы, то «омужествление» самок происходило и в том случае, когда эту процедуру осуществляли сильно после появления животных на свет. То есть получалось так, что метилирующие ферменты должны работать в мозге всю жизнь, чтобы самка оставалась самкой. Тестостерон же каким-то образом ставил метилтрансферазам пожизненный блок – однако сделать так он мог только в начальный период жизни. В итоге перед нами предстаёт довольно хитроумная картина эпигенетической регуляции физиологии мозга: его «женское» состояние по-прежнему остаётся состоянием по умолчанию, однако, чтобы его поддерживать, в мозгу самки должны постоянно работать специальные ферменты, сдерживающие, если можно так сказать, «внутреннего самца».

На всякий случай, ещё раз напомним, что, хотя мы и говорим про мозг самки и мозг самца, в данном случае речь идёт только о том, как в мозге определяются правила полового поведения. Не исключено, впрочем, что есть и другие особенности архитектуры мозга (не обязательно связанные с межполовыми различиями), которые регулируются такими же процессами метилирования-деметилирования ДНК, но подтвердить или же опровергнуть это можно будет лишь с помощью новых экспериментов. Что же до людей, то, скорее всего, с нашими потенциальными романтическими партнёрами мы ведём себя, подчиняясь похожим эпигенетическим указаниям – другое дело, что половое поведение в его чистом, «зверином» виде у человека почти не проявляется, будучи замаскированным культурными традициями и самосознанием.

Стоит также заметить, что эпигенетические механизмы вообще играют важную роль в формировании пола. Так, например, год назад в Science была опубликована статья, в которой говорилось, что для того, чтобы быть мужчиной, мало иметь Y-хромосому – нужно, чтобы гены на ней вовремя включились. И вот необходимое включение генов обеспечивает опять-таки один из эпигенетических ферментов, который помогает распаковать, освободить от белков-гистонов ген Sry, контролирующий формированием семенников.