Привиди спадковості
Давно відомо, що їжа, яку їдять вагітні самки - незалежно від того, чи є майбутні матері самками мишей, оцту чи самок - може глибоко позначити схильність свого потомства до певних захворювань, але дослідники лише недавно почали розуміти пружини за цим механізмом.
Тому з області епігенетики можуть вийти відповіді на багато проблем, які класичні підходи до генетики виявились нездатними вирішити. Чому лише у одного з так званих однояйцевих близнюків розвивається шизофренія? Чому певні гени, що переносять хвороби, вражають лише певних людей? Чому такі складні захворювання, як аутизм, переважно відзначають хлопчиків? Щоб отримати відповіді, одним із біологічних механізмів, який аналізують фахівці з епігенетики, є метилювання. Він діє як педаль акселератора або як гальмо, тобто він може активувати або деактивувати ген залежно від ряду факторів.
У певний момент процесу метилювання квартет атомів, який називається метильною групою, приєднується до гена, викликаючи зміни в способі "експресії" цього гена. Здебільшого процес призначений для дезактивації генів, які не потрібні клітинам (наприклад, ген в одній з двох Х-хромосом, що є в клітині кожної самки, «замовчується» за допомогою метилювання). Крім того, ці метильні групи часто прикріплені до певних точок на хромосомах, щоб, за необхідності, щільно скручені петлі ДНК могли розслабитися (щоб певні гени могли "експресувати") або спіралі. ще жорсткіше (коли певний активний ген потрібно "приглушити").
Метильні групи також відповідають за вимкнення залишків вірусних інфекцій, званих транспозонами (40% людського геному складається з паразитарних транспозонів), і вони також відіграють ключову роль у контролі генів, що беруть участь у пренатальному та постнатальному розвитку, включаючи контроль над 80 генами на яку організм успадковує лише від одного з батьків. Ці гени, звані імпринтом, повинні бути метильовані, щоб функціонувати, і вони вразливі до дієти та факторів навколишнього середовища.
Коли сперма та яйцеклітина зустрічаються, утворюючи зародок, кожен має певний зразок метильованих генів. Шаблони не передаються у спадок, як це відбувається з генами, але в хімічній битві між статями деяким все ж вдається рухатися далі (загалом зразок яєць виявився більш бойовим, найчастіше передається у спадок). Насправді процес метилювання - це спосіб, яким Мати-Природа обрала можливість дозволити факторам зовнішнього середовища впливати на експресію гена, не викликаючи незворотних мутацій. У той же час, однак, короткочасне вплив будь-якого фактора, здатного впливати на структуру метилювання під час розвитку, може змінити тварину або людину на все життя, враховуючи, що метильні групи походять повністю від того, що людина чи тварина споживайте, а епігенетичні наслідки - це свого роду російська рулетка: вони можуть бути швидкими або поганими.
Ряд препаратів, що стримують процес метилювання, зараз випробовується як спосіб лікування раку. Крім того, було показано, що метилювання, яке відбувається відразу після народження, може сформувати такі особливості поведінки, як мужність і впевненість у собі. Це тому, що харчування - лише один із головних героїв епігенетичного репертуару. Поведінка безпосередньо впливає на зв’язок мозку і, безумовно, впливає на хімію ДНК, тому що, за словами експертів, врешті-решт ми є лише мозаїкою епігенетичних зразків та генних послідовностей.
Освіта у мишей
Відкриттями в області епігенетики ми зобов’язані, особливо лабораторним дослідженням, проведеним на мишах. З причин, які до кінця не з'ясовані, шаблони метилювання відсутні в певних областях геному миші ще до їх народження. Через 12 годин після народження мишей формується нова схема метилювання. Тільки після цього мати-мишка починає лизати свою дитину (форма виховання гризунів), у житті якої перший тиждень є вирішальним. Фахівці спостерігали, що миші, які старанно лизали матері в перший тиждень життя, розвивають схеми метилювання в тих ділянках мозку, де регулюється рівень гормонів стресу, що виділяються наднирковими залозами, тоді як недоглянуті щенята демонструють нижчу стресостійкість у дорослих.
Хоча послідовності ДНК можна порівняти з письмовим текстом, епігенетика підтримує порівняння з форматуванням у програмі обробки Word. Тобто, хоча літери залишаються незмінними, шрифт може бути більшим або меншим, Times New Roman або Arial, курсивом або жирним шрифтом, підкресленим або не в жодному з кольорів веселки.