Наука

Искуствата на нашите предци оставаат траги на нашите гени

Истражувањата на глувци покажаа дека е можно да се наследат некои информации за стравовите преку хемиски промени во ДНК.

Така, на пример, стравот од пајаци може да се наследи како одбранбен механизам кој се пренесува преку гените по застрашувачкото искуство на некој предок со тоа животно. Научниците од Медицинскиот факултет на Универзитетот Емори во Атланта покажаа дека глувците можат генетски да пренесат информации за трауматски искуства на нивните потомци.

„Почнавме да истражуваме непрепознаено влијание врз однесувањето на возрасните – искуствата на предците. Нашите резултати ни овозможуваат да процениме како искуствата на родителите пред зачнувањето на потомството влијаат на структурата и функцијата на нервниот систем на подоцнежните генерации“, рече Брејн Диас од Одделот за психијатрија на Емори.

Научниците се надеваат дека ќе откријат како оваа информација се складира во ДНК.

Лошото детство или неверојатните авантури на нашите предци може да ја променат нашата личност, предизвикувајќи вознемиреност или издржливост со менување на епигенетскиот состав на гените на мозокот.

Дарвин и Фројд влегуваат во барот. Два алкохолизирани глувци – мајка и син – седат во барот и пијат џин. Мајката глушец го подигна погледот, ги виде дојденците и ги праша: „Еј генијалци, кажете ми дали знаете како мојот син се најде во таква тажна состојба? „Лошо наследство“, одговара Дарвин. „Лошо воспитување“, одговара Фројд.

Повеќе од сто години, овие две гледишта – наследноста или животната средина, биологијата или психологијата – се спротивставени објаснувања за тоа како однесувањето се развива и се одржува, не само кај поединците туку и низ генерации. Во 1992 година, двајца млади научници, следбеници на Дарвин и Фројд, всушност влегоа во барот. И по неколку пијачки, тие почнаа да смислуваат револуционерна синтеза за тоа како животните искуства можат директно да влијаат на нашите гени – и не само на животните искуства на поединци, туку и на искуствата на нивните предци – мајки, татковци, баби, дедовци итн.

Споменатиот бар се наоѓа во Мадрид, каде најстариот центар за изучување на невробиологија во Шпанија, Институтот Кахал, одржа меѓународна конференција. Моше Шиф, молекуларен биолог и генетичар на Универзитетот Мекгил во Монтреал, никогаш не студирал психологија или неврологија, но се согласил со колегата дека неговата работа може да има практична примена. Колегата Мајкл Мини, невробиолог од Универзитетот Мекгил, сметаше дека неговото истражување за животинските модели на мајчинско занемарување може само да ја потврди теоријата што долго време лебдеше во неговата глава. Тие се вклучија во разговор за сегашната нова насока на истражување во генетиката. Уште од 1990-тите, научниците знаат дека цврсто поврзаните намотки на ДНК во јадрото на секоја клетка бараат некаков додаток кој им кажува кои гени треба да се „препишат“ кога прават, на пример, срцева станица,

Тој додаток е т.н метил група, заедничка структурна компонента на органските молекули. Метил групата функционира како клеточен маркер и е прикачена на ДНК на секоја клетка и ги одредува гените кои се неопходни за протеините на таа одредена клетка. Метил групата е прикачена на гените, но во исто време е одвоена од двојната спирала на кодот на ДНК и ова поле на проучување се нарекува епигенетика. Префиксот епи доаѓа од грчкиот за повеќе, горе.

Од самиот почеток, се веруваше дека овие епигенетски промени се случуваат само за време на развојот на фетусот. Но, новото истражување покажа дека овие молекуларни фрагменти може да се додадат на ДНК подоцна, во зрелоста, предизвикувајќи серија клеточни промени кои предизвикуваат рак. Понекогаш метил групите се додаваат на ДНК поради промена на исхраната, додека друг пат се додаваат по изложување на одредени хемикалии. Шиф покажа дека со коригирање на епигенетските промени со лекови, тие можат да излечат одредени форми на рак кај животните.

Генетичарите беа особено изненадени кога открија дека овие епигенетски промени може да се наследат од родител на дете. Истражувањето спроведено од Ренди Јиртл од Универзитетот Дјук покажа дека кога женски глушец се храни со исхрана богата со метил групи, пигментот на крзното на нејзиното потомство трајно се менува. Без какви било промени во ДНК, метил групите може да се додадат или отстранат, а овие додатоци или недостаток од нив се наследуваат слично на генските мутации.

Потоа, во тој бар, Шиф и Мини сметаа дека хипотезата е невозможна колку што е веродостојна – ако исхраната и хемикалиите можат да предизвикаат епигенетски промени, дали одредени искуства, како што се занемарување, употреба на дрога или стрес, исто така, може да иницираат епигенетски промени на ДНК во неврони на човечкиот мозок? Тоа прашање стана основа за едно ново поле – бихејвиорална епигенетика, која е толку актуелна денес што предизвика десетици различни истражувања и третмани за мозочни заболувања.

Според новите наоди од бихејвиоралната епигенетика, трауматските искуства од нашето минато или од блиското минато на нашите предци оставаат молекуларни лузни кои ја красат нашата ДНК. Евреите чии прабаба и прадедо биле протерани од нивните засолништа, Кинези чии прабаба и прадедо го преживеале пустошот на Културната револуција, млади африкански имигранти чии родители ги преживеале масакрите и возрасни од која било етничка група која пораснала со алкохолизам или семејно насилство – сите носат со себе повеќе од спомени.

Нашите искуства и искуствата на нашите предци всушност никогаш не исчезнуваат, дури и кога се заборавени. Постои дел од нас, молекуларен „талог“ кој се држи до нашиот генетски код. ДНК останува иста, но психолошките и бихејвиоралните тенденции се наследени. Многу е можно дека не ги наследуваме само клештите колена на бабата, туку и нејзината предиспозиција за депресија предизвикана од запоставување во раното детство.

Или не. Ако вашата баба била посвоена од грижливи родители, можно е да уживате во придобивките од тоа грижливо и љубезно воспитување. Механизмите на бихејвиоралната епигенетика ги објаснуваат не само недостатоците и слабостите, туку и силните страни и издржливоста. И за индивидуите кои беа доволно несреќни да потекнуваат од очајни или невнимателни предци, лековите може да го подобрат нивното расположение, но и повторно да предизвикаат епигенетски промени – овој пат на подобро. Како и винтиџ фустанот на вашата баба, епигенетските знаци може да се носат или менуваат. Геномот одамна е познат како белег на животот, но епигеномот е повеќе како нешто напишано на табла – можете да избришете сè и да започнете од почеток.

„Отсекогаш ме интересирале работите што ги прават луѓето различни едни од други“, вели Мини. „Начинот на кој се однесуваме, како постапуваме – некои се оптимисти, а некои песимисти. Што ја предизвикува оваа варијација? Еволуцијата ја избира најуспешната варијација, но како знае која е најуспешната варијација?“

Мени го истражуваше прашањето за индивидуалните разлики, проучувајќи како навиките за негување на мајките стаорци влијаеле на долготрајните промени кај нејзините младенчиња. Истражувањата од 1970-тите покажаа дека стаорците кои биле околу луѓето 5-15 минути дневно во текот на првите три недели од животот (миленичиња) пораснале во помирни и поприлагодливи поединци во споредба со стаорците од истото ѓубре кои не биле изложени на луѓе. контакт. Во потрага по механизмот зад овој долгорочен ефект, Мини и неговите колеги откриле дека промените не се предизвикани од човечки контакт. Работата е во тоа што човечкиот мирис ја испровоцирал мајката стаорец и ја натерал повеќе да ги лиже и чисти потомците кои биле обележани со човечкиот мирис. „Се работи за тактилна стимулација“, вели Мини.

Во 1997 година, во една статија објавена во списанието Science, тој докажал дека варијациите во количината на лижење и чистење за време на детството имаат директно влијание врз нивото на хормонот на стрес кортикостерон во зрелата возраст. Колку повеќе лижење во детството, толку помалку хормони на стрес во зрелоста.

Сепак, написот не објасни како тоа е можно. „Во таа фаза од истражувањето, го идентификувавме влијанието на мајчината грижа врз одредени гени“, продолжува Мини. „Но, тогаш не знаевме многу за епигенетиката.

Сè се менува кога ќе го запознае Шиф.

Во 1970-тите, Шиф се подготвуваше за докторат по стоматологија на Хебрејскиот универзитет во Ерусалим. Истражувањето поврзано со дисертацијата го доведе до младиот професор по биохемија Ахарон Разин, кој одеднаш се проби на научната сцена објавувајќи неколку истражувања во водечките светски научни списанија. Неговото истражување беше фокусирано на докажување дека генската активност може да се обликува со помош на структури наречени метил групи, а Шиф не знаеше ништо за ова. Сепак, му требаше ментор, а Разин беше достапен. Одеднаш, Шиф беше вовлечен во многу интересно ново поле – епигенетика и никогаш не се врати на стоматологијата.

До појавата на научници како Разин, основното објаснување за тоа како гените знаат во која станица да се претворат е прилично едноставно. ДНК е главниот код кој се наоѓа во јадрото на секоја клетка; РНК го чита кодот и ги создава протеините што им се потребни на клетката. Но, колегите на Разин докажаа дека метил групите можат да се врзат за цитозин – една од 5-те главни нуклеобази што се користат за складирање и транспорт на генетски информации во ДНК и РНК на клетката.

Но, Разин, заедно со биохемичарот Хауард Седар, докажаа дека овие врски не се кратки и безначајни. Метил групите можат трајно да се врзат за ДНК и да се реплицираат во следните сто генерации. Додавањето на метил групи значително го менува однесувањето на гените за кои се прикачени. Ова се случи така што намотката на ДНК цврсто се завитка околу молекуларната нишка – хистонот внатре во јадрото на молекулата. Колку е поцврсто намотката на ДНК завиткана околу молекуларното полнење, толку е потешко да се направат протеини од генот. Разгледајте ги овие тврдења за момент: дури и без мутација на самиот код на ДНК, додадените метил групи предизвикаа долготрајна, наследна промена во функцијата на генот. Другите молекули, од друга страна, играат спротивна улога. Ацетил групите делуваат на лабавоста на завитканата ДНК намотка и овозможуваат РНК полесно да ги транскрибира дадените гени.

До моментот кога го запознал Мини, Шиф станал експерт за механиката на епигенетските промени. Сепак, дотогаш никој не сугерираше дека овие промени може да се случат во мозокот предизвикани од мајчината грижа. „На почетокот идејата звучеше како вуду“, признава Шиф. За молекуларен биолог, сè што нема јасна молекуларна причина не се смета за сериозна наука. Но, колку повеќе разговаравме на темата, толку повеќе сфаќав дека грижата за мајката може да предизвика промени во метилацијата на ДНК, колку и да звучи лудо. Мени и јас на крајот решивме да спроведеме истражување за да ги потврдиме нашите заклучоци“.

Всушност, тие спроведоа многу сложени експерименти. Со поддршка на постдокторски соработници, тие почнаа да избираат високо грижливи мајки стаорци и екстремно негрижливи мајки стаорци. Кога нивните потомци биле возрасни, тие го истражувале нивниот хипоталамус, регионот на мозокот одговорен за регулирање на хормоните на стрес. Кај младенчињата на невнимателните мајки, тие откриле дека гените кои го регулираат производството на глукокортикоидни рецептори – кои ја регулираат чувствителноста на хормоните на стрес – биле метилирани; и кај потомците на совесните мајки, гените за глукокортикоидните рецептори биле слабо метилирани.

Во овој случај, помалку е повеќе. Метилацијата поврзана со лошото мајчинство спречи копирање на нормалниот број на глукокортикоидни рецептори во хипокампусот (хипокампусот е област во облик на потковица на мозокот која игра важна улога во спојувањето на информациите од краткорочната меморија во долгорочната меморија ). Поради недостаток на рецептори за глукокортикоиди, запоставените стаорци прераснаа во многу нервозни поединци.

За да докажат дека овие ефекти се предизвикани само од однесувањето на мајката, а не од нејзините гени, Мини и неговите колеги направиле втор експеримент. Тие ги зедоа младенчињата на негрижливите мајки стаорци и ги дадоа на грижливите мајки стаорци, и обратно. Како што предвидуваа, стаорците родени од грижливи мајки, но одгледани од мајки кои не се грижат, имале намалени нивоа на глукокортикоидни рецептори во хипокампусот во зрелоста и биле понервозни. Затоа, оние кои се родени од негрижливи мајки и израснати од грижливи мајки пораснале во мирни и храбри поединци кои имаат повисоки нивоа на рецептори за глукокортикоиди.

Пред да го објават откритието, Мини и Шиф спроведоа трета, убедлива студија со надеж дека ќе ги потопат неизбежните скептици кои ќе ги преиспитаат нивните резултати. Што ако, може да се праша некој, епигенетските промени пронајдени во мозокот на стаорци не се директна причина за промените во однесувањето кај возрасните стаорци, туку само случаен феномен? Фројд сигурно знаел колку лошите мајки можат да го уништат животот на една личност. Можеби емоционалните ефекти не се поврзани со епигенетските промени.

За да ја тестираат оваа можност, Мини и Шиф зеле уште едно легло стаорци од лоши мајки. Овој пат, откако лошото воспитување им ја предизвикало вообичаената штета, во мозокот им инјектирале трихостатин А, лек кој може да ги отстрани метил групите. Овие животни не покажале ниту еден од недостатоците во однесувањето кои обично се среќаваат кај таквите потомци, а нивните мозоци не покажале никакви епигенетски промени.

„Мислевме дека е лудо дури и да мислиме дека тој директен влез во мозокот може да работи“, вели Шиф. „Но, успеа. Беше како ресетирање на компјутер“.

И покрај навидум непобитните докази, кога дуото го ставило истражувањето на хартија, еден од рецензентите на едно врвно научно списание одбил да верува во резултатите, наведувајќи дека никогаш не видел докази дека однесувањето на мајката може да предизвика епигенетски промени кај нејзините деца.

Шиф одговори: „Се разбира дека не. Немаше да се мачат да го објават истражувањето доколку резултатите веќе беа докажани“.

Конечно, нивното истражување беше објавено во јули 2004 година во списанието Nature Neuroscience под наслов „ Епигенетско програмирање според однесувањето на мајката “ . Мени и Шиф докажаа нешто неверојатно, т.н постнатално наследство. Без никакви промени во генетскиот код, младенчињата стаорци добија генетски додаток кој го должат само на воспитувањето – епигенетски додатоци направени од метил групи кои ја менуваат функцијата на мозокот.

Заедно, Мени и Шиф објавија дваесетина други студии во кои открија докази за епигенетски промени во многу други активни гени во мозокот. Можеби најзабележително, од Френсис Шампањ (менторирана од Мини), која откри дека запоставените мајки кај глодарите предизвикуваат метилација на гените на естрогенските рецептори во мозокот. Кога тие младенчиња ќе пораснат, намаленото ниво на естрогенски рецептори ќе резултира со тоа тие да бидат помалку внимателни кон своите младенчиња еден ден. И тој процес продолжува.

Со континуиран напредок во истражувањето на животните, Мени и Шиф го направија следниот голем чекор во бихејвиоралната епигенетика: истражување на луѓето. Во една студија од 2008 година, тие го споредиле мозокот на луѓето кои извршиле самоубиство со мозокот на луѓето кои ненадејно починале од некој друг фактор. Тие откриле вишок на генска метилација во хипокампусот на самоубиствени жени. Откриле и дека ако жртвите на самоубиство биле злоупотребувани во детството, нивниот мозок е повеќе метилиран.

Зошто поединците не можат да го преболат лошото воспитување на агресивна, ладна мајка? Зошто едноставно не можам да го преболам? Причината за ова може да се метил групите додадени на гените во мозокот во текот на детството, што може да влијае на чувствата на запоставените и злоупотребените луѓе, правејќи ги да се плашат и да бидат очајни.

Се разбира, не е можно да се земе примерок од живи луѓе. Но, земањето примероци од крв е сосема прифатливо, па Шиф сака да открие индикатори за епигенетска метилација преку анализа на крвта. Во 2011 година, тој објави студија за геномот од примероци од крв на 40 мажи кои се родени во Англија во 1958 година (т.н. Британска студија).

Секој човек претставуваше форма на социо-економски екстрем; тој бил или многу богат или многу сиромашен во одреден момент од животот, од раното детство до средната возраст. Шиф го анализирал статусот на метилација на 20.000 гени во сите нив. Тој откри дека 6.176 гени значително се разликуваат во однос на богатството или сиромаштијата. Најневеројатното откритие беше дека гените ќе покажат двојно повеќе промени во метилацијата предизвикана од семејниот приход во раното детство отколку предизвикана од економскиот статус на тие поединци во зрелоста.Времето во кое се случува метилацијата е значаен фактор. Банкротирањето на вашите родители или добивањето на лотарија кога сте имале две години веројатно ќе влијае на епигеномот на вашиот мозок и ќе предизвика многу посилни емоционални тенденции од кое било богатство во средината на зрелоста.

Минатата година, Шиф и неговите колеги од Универзитетот Јеил објавија друга студија за примероци од човечка крв, споредувајќи ги 14-годишните руски деца кои пораснале во руски сиропиталишта и 14-годишните руски деца кои ги воспитувале нивните биолошки родители. Многу повисоко ниво на метилација е откриено во гените сирачиња, и тоа во многу гени кои имаат важна функција во невронската поврзаност и во функционирањето и развојот на мозокот.

„Нашето истражување покажува дека раниот стрес предизвикан од одвојувањето од биолошките родители може да има долгорочна функција на програмирање на геномот; ова може да објасни зошто посвоените деца се особено ранливи на лошо родителство и како тоа влијае на нивното физичко и ментално здравје“, вели коавторот Елена Григоренко. „Воспитувањето на посвоените деца бара многу поголема грижа и внимание со цел да се сменат промените во регулацијата на гените.

„Она што го научив од правењето епигенетско истражување е дека стресот многу влијае на однесувањето на мајката“, вели Френсис Шампањ. „Ова го видовме во истражувањата на животни, а истото важи и за луѓето. Затоа, најдобро е постојано да не се грижите дали нешто правите на добар или на лош начин. Најважно е намалувањето на нивото на стрес, но и тактилната интеракција, допирањето игра голема улога во развојот на мозокот“.

Но, оваа лекција дека љубовта на мајката е причина за квалитетен живот на детето не е ништо ново. Сепак, способноста на оваа епигенетска промена да се одржува низ повеќе генерации е тема на дебата. Дали метилацијата се пренесува директно преку оплодената јајце клетка или секое новороденче се раѓа без метилација, но со суплементи кои овозможуваат развој на метил групи по раѓањето?

Неврологот Ерик Нестлер со години барал одговор на тоа прашање. Во една студија, тој подложил 10 возрасни глувци на злоупотреба од поголем, поагресивен глушец. На крајот од експериментот, злоупотребените глувци биле социјално поповлечени. Но, со цел да се тестира дали овие ефекти би можеле да се пренесат на следната генерација, Нестлер го направил истото со друга група глувци, а потоа ги спарил со женките, но не им дозволил да се сретнат со нивното потомство. Иако потомството немало контакт со нивните депресивни татковци, тие биле преосетливи на стрес во зрелата возраст.

„Тоа не беше суптилен ефект, потомството беше неверојатно подложно на развој на симптоми на депресија“, објаснува Нестлер. Во понатамошните истражувања, Нестлер ја зел спермата на злоставуваниот маж и ја оплодил женката ин витро. Потомството не покажало најголем дел од нарушувањата во однесувањето, поради што се чини дека епигенетскиот пренос во овој случај не постои. Нестлер објаснува: „Во првиот експеримент, женката знаела дека е оплодена од малтретиран мажјак, губитник, па соодветно се однесува со своите младенчиња“.

И покрај овие резултати, сè уште не е пронајден консензус. Најновите докази, објавени во списанието Science, откриваат дека епигенетските промени кај глувчето најчесто, иако не секогаш, се бришат. Бришењето е нецелосно и понекогаш засегнатиот ген се копира на следната генерација и ги активира променетите карактеристики на родителите и на потомството.
Истражувањето продолжува. Една линија на истражување се обидува да го поврзе губењето на меморијата во староста со епигенетските промени во невроните. Друга линија на истражување се обидува да го поврзе посттрауматското стресно нарушување со метилација на генскиот код на невротропниот фактор – BDNF, протеин кој го регулира растот на невроните во мозокот. Ако е вистина дека епигенетските промени на активните гени во одредени региони на мозокот можат да влијаат на нашата емоционална и интелектуална интелигенција – на нашата способност да бидеме смирени или исплашени, нашата способност да учиме и да заборавиме – тогаш прашањето е: Зошто едноставно не го користиме лекови кои ќе ги отстранат несаканите групи на метилација?

Почнува ловот. Огромни фармацевтски и помали биотехнолошки компании ја започнаа потрагата по епигенетска состојка која би го подобрила учењето и меморијата. Тие, исто така, сфаќаат дека епигенетските лекови можат да излечат депресија, анксиозност и посттрауматско стресно растројство што денешните психијатриски лекови не можат.

Сепак, третманот со епигенетски лекови сè уште претставува ризик. Како можеме да знаеме дека епигенетскиот лек целосно ќе ги отстрани само опасните додатоци, а истовремено ќе ги заобиколи корисните, можеби дури и неопходните, метил групи? А што ако можеме да дизајнираме лек толку силен што ќе ги исчисти сите епигенетски „ѓубриња“ што ги акумулирала историјата? Ако таква супер пилула би можела да ги ослободи вашите гени од сите епигенетски нарушувања предизвикани од војните, силувањата, напуштањата и лошото детство на вашите предци, дали би ја земале?

 

Related posts

Leave a Comment

error: Content is protected !!