Эпигенетика

Но наши признаки зависят не только от того, какими генами мы обладаем, но и от того, как они работают. И в последнее время становится все более и более очевидной роль не генетических, а эпигенетических механизмов, то есть процессов, лежащих «около генов».

Клеточная коммуникация, эпигенетика, Альцгеймер, стволовые клетки, ВИЧ и продолжительность жизни — вот что интересует биологов сегодня
«Горячая десятка» биологии

Речь идет о химических модификациях молекулы ДНК, не затрагивающих последовательность нуклеотидов, из которых она состоит.

Не мутации, когда один нуклеотид заменяется на другой, а эти внешние химические модификации влияют на работу того или иного гена. Прежде всего к ним относится метилирование ДНК. Это присоединение метильной группы (СН3) к азотистому основанию цитозину, что происходит в составе динуклеотида CpG (цитозин и гуанин).

Метилирование гена, в зависимости от степени, ослабляет или вовсе прекращает его экспрессию — синтез белка, включающий две последующие стадии, транскрипцию и трансляцию.

Метилированием ученые объясняют самые разные явления, которые ничем другим объяснить невозможно. Например, то, что люди носят всю жизнь отпечаток трудного детства, каким образом на работу генов влияет питание и почему дети немолодых отцов дольше живут.

Все это имеет отношение к исследованию, опубликованному в последнем выпуске журнала Nature neuroscience.

Брайан Диас и Керри Ресслер из Медицинского центра Университета Эмори в Атланте экспериментально показали передачу памяти о запахе через поколение мышей — от дедов к внукам.

Отцы и деды, поздно передавшие потомству свои гены, способствуют высокой продолжительности жизни
Поздние дети живут дольше
Поздние дети могут жить дольше, чем родившиеся от более молодых родителей, установили американские антропологи, исследовавшие ДНК почти двух тысяч... →
Они провели строгий эксперимент и, использовав всякие контрольные варианты, доказали, что это биологическая, а не социальная передача и что происходит она путем передачи метилирования ДНК через половые клетки.

Эксперимент состоял в следующем. Взяли самцов мышей и выработали у них страх перед определенным запахом — запахом вещества ацетофенона. Собственно, выработали условный рефлекс избегания — после того как подачу данного запаха сопровождали ударом электрического тока, мыши стали его бояться и, когда чувствовали запах, бросались бежать, не дожидаясь удара током. Затем напуганные ацетофеноном самцы спаривались с самками, и у них рождались детеныши. Биологи продемонстрировали запах ацетофенона подросшим детям и обнаружили, что у них усилилась чувствительность к нему. Хотя никто не бил их током, предъявление запаха вызывало у мышей так называемую стартл-реакцию — они вздрагивали и либо замирали, либо подпрыгивали, либо пытались бежать.

Еще более удивительно, что страх запаха остался и в третьем поколении — внуки напуганных когда-то самцов проявляли повышенную чувствительность к запаху ацетофенона.

Естественно, в эксперименте были задействованы контрольные группы мышей — это были потомки тех самцов, которых не «пугали» никаким запахом, а также потомки самцов, которым удар током сочетали с другим запахом — пропанола. Так вот, ни те, ни другие контрольные мыши не проявляли реакцию испуга на запах ацетофенона.

Далее исследователи стали разбираться в анатомии восприятия запаха. Они выяснили, что на запах ацетофенона возбуждалась определенная группа нейронов в обонятельном эпителии носовой полости мышей (рецептор Olfr151), а также определенная группа нейронов в обонятельной доле мозга.

Оказалось, что повышенная чувствительность к этому запаху у прямых и внучатых потомков исходных мышей сопровождалась увеличением числа возбужденных нейронов.

Генетический отпечаток детства человек носит в себе всю жизнь
Метилировал из-за трудного детства
Низкое социальное происхождение и тяжелое детство откладывают на человеческие гены отпечаток, хорошо распознаваемый во взрослом возрасте, установили... →
Итак, память о запахе передавалась потомкам и даже через поколение. Но, может быть, это можно объяснить социальными причинами, то есть влиянием родительского воспитания? Задав себе такой вопрос, ученые поставили эксперимент, в котором использовали «зачатие в пробирке» с последующей подсадкой эмбрионов суррогатным матерям. Появившиеся в результате этого детеныши никогда не видели своих «напуганных» отцов и не могли у них ничему научиться.

Оставался эпигенетический путь передачи, который ученые проверили непосредственно. Они посмотрели на участок ДНК, где расположен ген рецептора Olfr151, и обнаружили, что метилирование этого гена у детей и внуков «напуганных» самцов ниже нормы. Это означает, что ген усиленно работает и, соответственно, в усиленном режиме работает обонятельный рецептор на запах ацетофенона.

И этот маркер данного гена — сниженное метилирование, поскольку он переходит в сперматозоиды, через них передается следующему поколению.

Других объяснений «памяти дедов» не осталось.

Но надо подчеркнуть, что эта схема работает только для «отцовской» и «дедовской» памяти, а не для «материнской».

Почему? Потому что приобретенные в течение жизни изменения ДНК передаются в сперматозоиды, но не передаются в яйцеклетки. Между развитием тех и других имеется принципиальная разница — сперматогенез происходит в течение всей жизни мужчины, а женщина рождается с уже полным набором яйцеклеток.

Неправильное питание нарушает функции генов и приводит к диабету
Диабет по ошибке
Нарушение питания может менять функции генов и вызывать их неправильную работу без возникновения мутаций как таковых. Такие «ошибочные» действия генов... →
В журнале Nature Neuroscience опубликованы мнения экспертов о данном исследовании. «Эпигенетическое наследование через поколения довольно обычно у растений, но гораздо реже встречается у животных, — отмечает профессор Вольф Рейк, руководитель программы изучения эпигенетики Babraham Institute. — Статья Диас и Ресслер продемонстрировала, что передача через поколения существует и у нее эпигенетические механизмы».

Маркус Пембрей, профессор педиатрии и генетики Университетского колледжа Лондона, считает, что исследование продемонстрировало возможный механизм передачи травмирующих переживаний через поколения, памяти предков.

«Сходное явление наблюдал Павлов 90 лет назад, — отмечает он, — вырабатывая пищевой условный рефлекс. Он обнаружил, что в следующих поколениях собак этот рефлекс вырабатывается все быстрее и быстрее.

Но в течение всего XX века это явление не получило должного внимания. Если бы он жил сегодня, Павлов нашел бы объяснение своим наблюдениям в статье Диас и Ресслер. Настало время для серьезного отношения медицины к возможностям передачи через поколения у человека. Я считаю, мы не сможем понять причины многих неврологических нарушений, ожирения, диабета или метаболического синдрома без учета возможности передачи через поколение».

«Согласно А.Е. Гайсиновичу, первое в России исследование наследуемости психологических качеств принадлежит академику Петербургской Академии наук К.Ф. Вольфу (1734-1794).
Он занимался «теорией уродов», в частности, вопросом о передаче дефектов потомству, но писал и о возможности наследования других особенностей, прежде всего темперамента, который «зависит от раздражимости мышечных волокон... крепости или слабости твёрдых частей... чувствительности нервной системы... правильного или затруднительного кровообращения».
Более того, «также и добродетели и интеллектуальные качества часто являются наследственными и передаются потомству». […]
В двухтомнике К.Д. Ушинского есть специальная глава «Наследственность привычек и развитие инстинктов». Он признавал возможность наследования приобретённых «привычек» («особенное значение придаётся привычке возможностью её наследственной передачи»), под которыми он понимал очень широкий спектр психических явлений. Ушинский писал, что «только наследственностью нервных привычек мы и можем сколько-нибудь уяснить себе наследственность человеческих характеров - факт, который кажется нам совершенно несомненным, хотя, к сожалению, и мало исследованным».
К характеру же К.Д. Ушинский относил индивидуальные особенности «в мыслях, наклонностях, желаниях и поступках человека» и считал, что среди них есть и «продукты его собственной жизни», и «продукты наследственных наклонностей и особенностей». Эти последние и могут быть переданы только «через унаследование детьми нервной системы родителей со многими ее как наследственными, так и приобретенными посредством привычки наклонностями».
И далее он отмечал: «Душа беспрестанно ищет деятельности, и из двух представляющихся ей деятельностей избирает ту, которая легче для организма, к которой организм более подготовлен наследственно».
Именно такая деятельность и будет, как полагал автор, формировать закрепляемые нервные привычки, передаваемые затем потомкам, - этим и определяется, очевидно, семейное сходство.
Правда, затем К.Д. Ушинский пришёл к выводу, что «наследственно передается не самая привычка, а нервные задатки привычки», которые могут впоследствии, в зависимости от обстоятельств, либо развиться, либо заглохнуть.
Причём эти житейские обстоятельства оказывают «решительное влияние» на обнаружение наследственных задатков, поскольку в сознании последние не представлены и могут выразиться «только в своих действиях, оставаясь сами вне области сознания».
Это рождало у автора аналогию с тёмными представлениями, или идеями, Лейбница, которые он (К.Д. Ушинский) предлагал называть лучше «скрытыми идеями», т.е. скрытыми за пределами сознания (хотя не все они относятся к унаследованным). […]
Как самостоятельная экспериментальная научная дисциплина генетика в России стала развиваться после 1917 г., когда появились первые научные учреждения, специализированные журналы, фундаментальные труды российских генетиков.
К 1919 г. в Петроградском университете была создана первая в России кафедра экспериментальной зоологии и генетики, руководителем которой стал Ю.А. Филипченко (1882-1930) - один из основоположников отечественной генетики.
Изучение наследственности психологических особенностей человека проводилось в двух исследовательских учреждениях: в созданном в 1921 г. Бюро по евгенике (Петроград) и в Медико-биологическом институте, организованном в Москве в 1924 г.
Руководителем Бюро по евгенике также был Ю.А. Филипченко.
В 1922 г. вышел первый номер «Известий Бюро по евгенике», посвященный 100-летию Ф. Гальтона.
В нём Ю.А. Филипченко сформулировал следующие задачи Бюро: изучение вопросов наследственности специально в приложении к человеку) с помощью анкет, обследований. экспедиций; распространение в широких народных массах сведений о законах наследственности у человека и о целях и задачах евгеники; советы евгенического характера желающим вступить в брак и вообще всем интересующимся своей наследственностью. Сотрудники Бюро разработали анкеты для сбора генеалогических сведений у разных групп населения. […]
В 1925 г. в третьем, и последнем, выпуске журнала с этим названием в статье Т.К. Лепина и соавторов анализируются генеалогия, география, СЭС и т.д. ста действительных членов Российской Академии наук за 80 лет (1846-1924).
В этом же номере опубликована работа Ю.А. Филипченко «Интеллигенция и таланты», смысл которой заключается в следующем. Со времени появления работ Ф. Гальтона не может быть сомнения в том, что таланты не «делаются», а родятся, т.е. в процессе их возникновения «наследственность важнее среды...».
«Пирамида» классов одарённости Гальтона, к сожалению, часто воспринимается как классовая структура общества, что неверно.
Причина одарённости - наследственность. Так называемые «однозначные» факторы (наследственные), накапливаясь у одной особи, усиливают эффект каждого из них - так наследуются некоторые признаки, в том числе и одарённость, разные степени которой обусловливаются количеством «скопившихся» в зародыше подобных однозначных факторов.
Распределение же последних в популяции подчиняется закону Кетле, т.е. нормальному распределению, поэтому «поставщиками» одарённости являются все классы общества, и, следовательно, интеллигенция есть производное всех классов «прежде всего благодаря счастливому сочетанию наследственных зачатков».
Но она слабо размножается и потому нуждается в притоке извне, благодаря чему далее возможен и возврат в положение предков, и сохранение существующего положения.
Вероятность того, что «факторы» совпадут второй раз (у потомков), очень низка, поэтому «выдающиеся таланты ценны для государства сами по себе, а отнюдь не как производители».
Соответственно, считал Ю.А. Филипченко, необходимы государственные меры для формирования и поддержки слоя интеллигенции. […]
Совсем недавно (1995), к сожалению, уже после смерти автора, вышла книга В.П. Эфроимсона «Генетика этики и эстетики», написанная в конце 70-х годов и явившаяся своеобразным продолжением его статьи «Родословная альтруизма», которая была опубликована в «Новом мире» ещё в 1971 г. (№ 2) и вызвала тогда бурный интерес.
Он был оправдан, поскольку автор доказывал, что в генофонде человечества кодируются не только «биологические», но и такие «социальные» признаки, как доброта, альтруизм, нравственное чувство.
В том же номере журнала позицию В.П. Эфроимсона поддержал один из ведущих отечественных биологов Б.Л. Астауров, а её критический разбор, «размышления по поводу», дан в статье другого яркого биолога А.А. Любищева «Генетика и этика», включённой в упомянутую книгу В.П. Эфроимсона».
Равич-Щербо И.В. и др., Психогенетика, М., «Аспект Пресс», 1999 г., с. 35-40 и 52. Инна Владимировна Равич-Щербо - ученица Б.М. Теплова и А.Н. Леонтьева.

Это было окончательно доказано в 1988 году британским молекулярным биологом Джоном Кэрнсом. Кэрнс взял бактерии, чьи гены не позволяли ей производить лактазу, энзим, необходимый для усвоения молочного сахара, и поместил их в чашки Петри, в которых единственным питательным веществом была лактаза. К его большому удивлению, в течение нескольких дней все чашки были заполнены бактериями, которые научились поедать лактозу. ДНК бактерий изменилась в ответ на окружающую среду.

Этот эксперимент был воспроизведён множество раз, и учёные не нашли ему лучшего объяснения, чем самый очевидный факт – даже самые примитивные организмы эволюционируют осознанно.

Таким образом, информация течёт в обоих направлениях, от ДНК к протеинам и от протеинов к ДНК..................
Гены могут быть активированы и деактивированы сигналами из окружающей среды. Сознание клеток скрывается внутри клеточных мембран. Абсолютно каждая клетка в наших телах обладает некоторым видом сознания. Гены изменяют своё выражение в зависимости от того, что происходит за пределами наших клеток и даже за пределами нашего тела.

Что это значит для нас?

Мы свободны принимать решения, которые воздействуют на наши жизни и жизни других людей. Мы не роботы, выполняющие команды наших генов. Наши убеждения могут изменять нашу биологию. Мы обладаем силой исцелять себя, повышать наше ощущение собственной ценности и наше эмоциональное состояние. Каждый аспект наших жизней может быть улучшен с помощью правильного намерения.

Худшая вещь, которую мы можем совершить как думающие и чувствующие существа – это отрезать себя от наших глубоких положительных эмоций и позволить страху и гневу взять власть над нашими жизнями.

Когда мы позволяем негативным чувствам взять верх над нами, мы приводим себя в ментально-биологическое состояние страха, сходное с состоянием реакции «бей или беги».

Чтобы позитивно развиваться как человеческие существа, мы должны выражать положительные эмоции, такие как любовь, привязанность, радость и воля к победе над собой и собственной жизнью. Когда мы меняем наши убеждения, мы меняем наше эмоциональное состояние. И когда это происходит – мы изменяем нашу жизнь.