изображение: iStock
След откриването на ДНК молекулата, кодът на нуклеиновата киселина обикновено се смята за началото и края на генетичното наследство. Днес вече е ясно, че химическите маркировки, свързани с ключови участъци от генетична последователност, не само влияят на начина, по който се четат гените, но могат да се променят в отговор на експозицията на околната среда. Нещо повече, те всъщност могат да бъдат прехвърлени от едно поколение на следващо.
Така нареченото трансгенерационно епигенетично наследство може да е път, по който здравето, начинът на живот или дори средата на родителите влияят върху здравето и развитието на потомството надолу по родословното дърво за поколения. Докато самите промени изглеждат ясни, точните действащи механизми все още не са напълно изследвани.
Ново проучване върху кръгли червеи показа как обща епигенетична модификация може да бъде предадена през три поколения чрез сперматозоиди, влияейки върху генната активност и развитието на „внуците“.
Въпреки че доказателствата при хора за такава трайна епигенетична памет остават оскъдни, изследването на кръгли червеи (Caenorhabditis elegans) е доста показателно. "Тези резултати установяват причинно-следствена връзка между предаваните от сперматозоидите хистонови белези и генната експресия и развитие в потомство и внуци", казва Сюзън Строум, молекулярен и клетъчен биолог в Калифорнийския университет, Санта Круз. Епигенетичните промени са молекулярни орнаменти, добавени към ДНК, които идват в няколко форми и управляват кога и как се следват генетичните инструкции.
Ако машината на клетката, която чете нейния геном, няма достъп до определени гени, защото обемисти молекули стоят на пътя им, тогава тези гени няма да бъдат дешифрирани в протеини. Навиването на дълги нишки от ДНК около големи протеинови комплекси, наречени хистони, по достатъчно стегнат начин може да има подобен заглушаващ ефект.
Смята се, че повечето от тези епигенетични модификации са изтрити и "нулирани" след оплождането, при което половите клетки се препрограмират, за да осигурят нормално развитие. Но както показват проучванията върху животни (включително и бозайници), изглежда, че някои епигенетични промени могат да избегнат препрограмирането и да се прехвърлят през поколенията.
Това последно проучване използва вида Caenorhabditis elegans като модел на организъм, за да изследва дали епигенетичните маркировки са запазени или пренаписани в ембрионите на кръгли червеи и ако продължават, как тези маркировки влияят върху генната експресия в потомството. Изследователите селективно "отстранили" хистоновата маркировка от хромозомите на сперматозоидите на C. elegans, които след това са били използвани за оплождане на яйцеклетки с напълно маркирани хромозоми. След това те разгледали нивата на генна активност в полученото потомство и открили, че наследените гени на хромозомите, вече не са потискани.
"Някои гени бяха анормално включени и останаха в състояние, в което липсва репресивен белег, докато останалата част от генома си възвърна белега и този модел беше предаден на внуците. Предположихме, че ако този модел на опаковане на ДНК се поддържа в зародишната линия, потенциално може да бъде предаден на много поколения" - обясняват изследователите.
Нека не забравяме, че говорим за кръгли червеи. Минали изследвания на тези полупрозрачни създания показаха, че епигенетичните промени могат да се предават в продължение на цели 14 поколения. Какво се случва при хората - още не е ясно. Едва няколко са проучванията върху хора, които са открили доказателства, че достъпът на баба и дядо до храна засяга здравните резултати на потомството на техните потомци, две поколения по-нататък.
Други изследвания разглеждат връзките между майчиното здраве и здравето на детето, включително връзката между пушеща майка и астмата на рожбата й. Те доказват как събитията в ранна детска възраст могат да гравират химически промени в ДНК на човека, които оказват влияние върху здравето му в по-късен етап от живота му.
Но изследвания върху хора, които правят пряка връзка между здравето на родителите, епигенетичните промени в половите клетки и резултатите върху потомството са "на практика несъществуващи". Това е отчасти поради ограниченията на епидемиологичните проучвания, които могат да дадат само асоциации, а не причинно-следствени връзки.
Разграничаването на влиянието на епигенетичните маркери от генетични, културни и поведенчески влияния също е голямо предизвикателство. Как да започнете да отделяте генетиката от социалните обстоятелства или условията на околната среда, които се запазват през поколенията?
Ето защо проучвания върху животни като това са полезни за "осветляване как епигенетичното наследство може да оформи развитието и здравето на бъдещите поколения", пишат авторите на проекта.
Изследването е публикувано в PNAS .
