Как жизненный опыт наших предков влияет на потомков – объясняет эпигенетика

Долгое время «королевой наук», которая вносит наибольший вклад в понимание природы и поведения человека, считалась генетика. Самый дорогой в истории человечества научный проект стоил 3 миллиарда долларов и назывался «Секвенирование генома человека». Гены посчитали и присвоили им численно-буквенные имена.

Эпигенетика

Однако, открыть глубины человеческой природы и понять причины большинства болезней,  возможностей и невозможностей людей, это, увы, не позволило. Оказалось, что количество генов у человека исчисляется на сотнями тысяч, как раньше предполагали ученые, принимая во внимание сложность человеческого организма и богатство его внутренней жизни (300 тысяч, или хотя бы 100 тысяч). У человека генов меньше, чем у пшеницы, «всего» 22 тысячи (и их количество продолжает уменьшаться по мере того, как исследования уточняются). Для сравнения – 20 тысяч генов насчитали ученые у круглого червя, а рекордсменами по количеству генов остаются зерновые растения – 60 тысяч генов.

Звучит ошеломительно, не правда ли?

Как человек может строить космические корабли, имея всего 22 тысячи генов?! Как такое малое количество генов могут создать столько сложное существо, как человек? Поиск ответа на эти вопросы потребовал от ученых  обратить больше внимания на процесс регуляции генов а также взаимодействию генотипа и среды (влиянию жизненного опыта и факторов внешнего мира).

И сейчас на сцене появляется новая наука, которая быстро становится топовой во всём мире. Разрешите  представить, Эпигенетика!

Оказалось, важны не только гены, но и то «программное обеспечение», которое обеспечивает их работу в нашем организме. Биология всегда разграничивала гены (внутреннее строение человека) и внешнюю среду, а эпигенетика – их соединила. Говоря о ней — мы говорим о не генетическом наследовании.

Эпигенетика изучает то, как факторы окружающей среды способны воздействовать на генотип человека, «выключая» какие-то гены, а какие-то «включая». Если представить гены в виде металлических проводов, по которым идёт, электричество (или информация), то эпигеномы – это то полотно, в которое металлический провод «завёрнут», «упакован», они как «сумочки», в которых находятся гены.

И именно эта сумочка «решает», раскрыться ли, чтобы дать доступ химическому веществу, которое активирует ген (раковой предрасположенности, например), что запустит развитие сценария заболевания, или нет, не раскрыться и оставить этот, опасный для жизни ген «спящим».

Происходит это влияние эпигенома на геном с помощью не совсем простого механизма — метилирования ДНК. В этой статье мы не будет подробно останавливаться на нём, желающие могут изучить его самостоятельно.

Сейчас мы перейдём к примерам эпигенетических исследований и всё станет понятнее.

Первый пример. Исследование проводилось в штате Вашингтон: ученые подвергли беременных крыс воздействию пестицида (яда) и проследили, какое влияние это оказало на потомство. Яд не изменил ДНК и генетический код затронут не был, однако в полученном потомстве особи мужского пола были значительно меньше в размерах, относительно контрольной группы. У этих самцов сохранилась способность к оплодотворению, их дети и дети их детей были также меньшего размера, относительно тех крыс, предки которых не получали яда.

Следовательно, опыт контакта с ядом (отравления) влиял на размеры праправнуков отравленных крыс. Учёные сделали выводы, что внешний фактор обладает потенциалом перепрограммирования некоторых клеток млекопитающих.

Второй пример исследования впечатляет своим результатом, он был проведён на мышах.

Мышей помещали в контейнер, который был наполнен определенным запахом (ацетофенон), напоминающий запах черёмухи, который грызунам нравится. Через некоторое время животное получало неприятный удар током. При этом замерялся уровень гормона кортизола (гормона стресса и страха).

Эту последовательность: приятный запах – удар током, повторяли до тех пор, пока лишь от одного запаха мыши не начали испытывать страх, что выражалось высоким выбросом в кровь гормона кортизола.

После этого мышам устраивали спаривание и исследовали потомство.

Полученное новое поколение мышей, родители которых получали удары тока под запах черёмухи, демонстрировали повышенный уровень тревоги и страха, когда чуяли этот запах (ацетофенон), хотя в их жизненном опыте ударов тока не было. Это новое поколение мышей даже никогда ранее не было знакомо с этим запахом, но всё равно они замирали в страхе, а их уровень гормона кортизола резко подскакивал. Такая реакция была только на запах черёмухи, никакие другие ароматы подобных всплесков гормонов стресса не вызывали!

Ученые сделали вывод, что страх перед запахом черёмухи был наследственный, то есть, детям передался эпизод из жизненного опыта родителей.

Что примечательно, в следующем потомстве проявление такой реакции было менее ярко выражено и практически исчезло у следующего поколения.

Это даёт возможность предполагать (может даже утверждать), что эпигенетическое наследование длится 2-3 поколений, а затем словно «растворяется».

Есть ли эпигенетические исследования людей, — спросите вы. Есть!

Во всех книгах по эпигенетике вы встретите описание исследование, которое называется «Голландская голодная зима 1944-1945 года». Она стала уникальным, подробно задокументированным эпизодом истории, который послужил фундаментом глубоких научных исследований, создав беспрецедентные открытия во многих областях. Одна из них – Эпигенетика.

Когда немецкая армия отступала, она смогла создать дефицит продовольствия на севере Голландии, который длился три месяца. Усугубляли ситуацию также погодные условия, это была самая холодная зима за столетие. Всё население голодало и среди них были беременные женщины.

Учёным удалось выяснить, что дети женщин, которые во время «голодной зимы» были на первом триместре беременности, их дети, при появлении на свет с совершенно нормальным весом, во взрослом возрасте имели склонность к ожирению, а также к сердечно-сосудистым заболеваниям и депрессии; процент дорожных аварий с их участием был высоким, а производительность и успехи на работе, наоборот, довольно скромными. Кроме того, у женщин была выявлена большая вероятность заболеть раком того же органа, который диагностировали у их матерей.

Дети, чьи матери перенесли голод на втором триместре, при рождении обладали нормальным весом, а во взрослом возрасте были более подвержены шизофрении и неврологическим отклонениям.

Дети, чьи матери голодали на третьем триместре, родились с недобором веса, хотя в последствии он нормализовался. Во взрослом возрасте многие страдали от диабета и не достигли высокого роста (голландцы славятся высоким ростом). Что обращает на себя внимание – их дети тоже были необычно маленькими. То есть, хотя еды было уже достаточно, внешние признаки тела были сформированы таким образом, «как будто они тоже испытывали голод во внутриутробном периоде».

Как это объяснить?

Дело в том, что если мать недоедает во время беременности, то организм плода сохраняет память об этом внутриутробном опыте, и, соответственно, задействует адаптационные механизмы, включающиеся с целью выжить в борьбе с нехваткой питания.

Эти механизмы работают на метаболизм, который развивается таким образом, чтобы автоматически быть нацеленным на накопление калорий, избегания чрезмерных нагрузок и, в конечном счёте, сохранение и без того скудных ресурсов.

Поскольку ученые наблюдали за жизнью семей в нескольких поколениях, они узнали, что дети, испытавшие голод вместе с матерью в третьем триместре и имевшие во взрослой жизни проблемы с ожирением, имели детей и даже внуков с лишним весом.

Самым важным заключением, к которому пришли ученые, стало следующее:

Помимо того, что обстоятельства, в которых развивается плод, могут оказывать влияние на его взрослую жизнь, самым значительным является то, что эти изменения (этот опыт) влияют также на последующие поколения!

Ответ на вопрос «Можно ли унаследовать последствия голода?» — положительный. Внешнее потрясение может оставить в памяти наших клеток воспоминание, которое будет актуально несколько поколений. А самое интересное, что иногда такое потрясение может оказать большее воздействие на последующие поколения (наших детей, внуков), чем на нас самих! Так утверждает Манель Эйстейер, учёный и автор книги «Я – не моя ДНК»..

Подобные последствия наблюдались и у жертв других случаев большого голода – блокады Ленинграда, кризиса в Нигерии.

Однако, эпигенетика даёт нам не только ключи объяснений множества причинно-следственных связей в жизни предков и потомков, но и мощное средство «перепрограммировать» свою жизнь! Теперь мы знаем, на влияние внешней среды на раскрытие генов – велико, а под влиянием внешней среды можно понимать всё, что человек делает каждый день. Влияет климат, питание, физические нагрузки, количество и качество сна, очень большое влияние имеет психологическое состояние и здоровье человека.

А завершить статью цитата Петера Шпорка, автора книги «Второй код: читая между строк ДНК»: «Да, существует биологическая судьба человека, его генетическая программа, управляющая телом и психикой. И эта программа во многом определяет, каким быть человеку – толстым или худым, болезнеустойчивым, или болезненным, долгожителем или рано умереть. В ней заложены предрасположенности к раковым заболеваниям и зависимостям, примерные ограничения интеллектуального развития и многое другое.

Но, вопреки утверждениям «биофаталистов», наша жизнь не полностью предопределяется наследственностью. Измените стиль своей жизни – и вы положите начало цепочке биохимических изменений в мозге и во всём теле, которые станут незаметно, но неуклонно помогать и вам, а возможно и всем вашим потомкам.

Благодаря эпигеномам, внешние факторы, наш личный опыт и последствия нашего собственного образа жизни могут на несколько десятилетий вперёд определять то, что происходит с нами и нашими потомками».