Чи впливає фізична активність на здоров’я майбутнього потомства
Фізична та розумова діяльність корисні не тільки для вашого власного мозку, вони також можуть впливати на здатність до навчання майбутнього потомства - принаймні у мишей. Ця конкретна форма успадкування опосередковується певними молекулами РНК. Вони впливають на активність генів і після фізичної та розумової діяльності накопичуються не тільки в мозку, але і в статевих клітинах.
Набуті ознаки не змінюють послідовність ДНК і тому не можуть передаватися нащадкам - це вже давно догма генетики. Однак за останні роки вчені знайшли кілька прикладів, які суперечать цьому принципу. Неправильне харчування, наприклад, збільшує ризик захворювання - не тільки власного, але і потомства. Життєві обставини, такі як стрес або травма, також можуть вплинути на наступне покоління. Вчені називають це явище "епігенетичним" успадкуванням, оскільки воно не пов'язане зі зміною послідовності ДНК.
Спадкова здатність до навчання
Зараз професор Андре Фішер та його колеги дослідили спадщину іншого придбаного майна: здатності вчитися. Відомо, що розумова та фізична активність покращують здатність до навчання та зменшують ризик таких захворювань, як хвороба Альцгеймера. На мишах вчені тепер показали, що здатність до навчання епігенетично успадковувалася. Коли Фішер та його колеги піддавали мишей стимулюючому середовищу, в якому вони великі фізичні вправи, їх майбутнє потомство також отримало користь: вони мали кращі результати в тестах на здатність до навчання - порівняно з тваринами контрольної групи. Крім того, була покращена так звана синаптична пластичність в гіпокампі, важливому навчальному районі мозку. “Синаптична пластичність” - це показник того, наскільки нервові клітини взаємодіють між собою, а отже і клітинна основа для навчання.
Далі вчені дослідили, який механізм може лежати в основі цього явища. Вони зосередились на епігенетичному спадкуванні батьків і шукали його матеріальну основу в спермі. Окрім ДНК батьків - молекули, в якій зберігається генетичний склад - сперма також містить так звані молекули РНК. Тому в експериментах вчені перевірили, яку роль відіграють ці молекули РНК у передачі здатності до навчання. Для цього вони витягували РНК із сперматозоїдів мишей, які були фізично та психічно активними. Вони вводили їх у запліднені яйцеклітини і досліджували тварин, які з них розвинулися. Висновок: Синаптична пластичність та здатність до навчання також були покращені у цих мишей. Фізична та розумова діяльність позитивно впливала на когнітивні здібності потомства, і цей ефект передавався через РНК у спермі.
Вистеження відповідальної РНК
У подальших експериментах з ін'єкціями з екстрактами РНК вченим вдалося звузити, які РНК відповідають за епігенетичне успадкування. Вони показали, що дві так звані мікроРНК - miRNA212 та miRNA132 - можуть пояснити принаймні частину успадкованої здатності до навчання. мікроРНК є контрольними молекулами; вони впливають на активацію генів. "Вперше наша робота призводить до епігенетичного явища конкретно з певними мікроРНК", - говорить Фішер, старший науковий співробітник DZNE та клініки психіатрії та психотерапії UMG.
Крім того, дослідники виявили, що miRNA212 і miRNA132 накопичуються як в мозку, так і в спермі мишей після фізичної та розумової діяльності. У мозку ці РНК - як вже було відомо - сприяють утворенню синапсів і, отже, здатності до навчання. Вони передаються нащадкам через сперму. "Тут вони, мабуть, дуже тонко змінюють розвиток мозку, щоб нервові клітини були краще мережевими, а потомство мало когнітивні переваги", - говорить Фішер.
Також у людей відомо, що фізична активність та розумова підготовка підвищують здатність до навчання. Однак у людей непросто дослідити, чи здатність до навчання успадковується епігенетично. Однак результати Фішера та його колег допомагають знайти вказівки на це питання. Зараз дослідники планують перевірити, чи молекули miRNA212 та miRNA132 також накопичуються в спермі людини після фаз фізичної чи розумової діяльності.
Оригінальна публікація
Єва Беніто, Джеміль Керімоглу та ін. РНК-залежне успадкування між поколіннями посиленої синаптичної пластичності після збагачення навколишнього середовища. Звіти про стільникові зв’язки (2018). DOI: 10.1016/j.celrep.2018.03.059
Джерело: Німецький центр нейродегенеративних захворювань (DZNE)