Врачи всегда подчеркивали важность хорошего питания будущей матери. Недавнее исследование биологов из Университета Цинциннати показало, что питание отцов перед зачатием играет не меньшую роль для здоровья будущего потомства, чем диета матери.
Профессора биологии Майкл Полак (Michal Polak) и Джошуа Бенуа (Joshua Benoit) подбирали разные диеты для самцов плодовых мух, и смогли проследить явную корреляцию между питанием отцов и выживаемостью их детей.
Известно, что отец отвечает за половину генов своих потомков. Но исследование ученых из Университета Цинциннати показало также значительное влияние негенетических факторов. Концепция такого воздействия носит название «эпигенетики» - это закономерности изменения экспрессии генов, вызванные механизмами, не затрагивающими последовательности ДНК. Эпигенетические факторы включают экологию, а также воздействие токсинов, передающихся потомкам через сперму самцов.
В ходе исследования, ученые изолировали друг от друга самок и самцов плодовых мух вида Drosophila melanogaster, который знаменит своей высокой репродуктивной способностью. Одна-единственная муха может откладывать до 50 яиц в день, то есть целых 2 000 яиц в течение своей короткой двухмесячной жизни.
Ученые кормили всех самок мух одинаково - они получали одинаковый рацион из дрожжевой кукурузной муки. Контролируя диету и возраст самки, исследователи пытались ограничить их влияние на здоровье потомства. А для самцов они разработали 30 различных видов диет на основе дрожжей и сахаров. Качество пищи в разных диетах сильно варьировалось по уровню содержания белков, углеводов и калорий. Ни один из самцов не умер от голода – это гарантировало, что эксперимент случайно не уничтожил самых слабых и наименее надежных самцов. Через 17 дней строгой диеты самцы спаривались индивидуально и последовательно с двумя самками, с интервалом 15 минут.
После этого самок помещали в изолированные флаконы, заполненные виноградным агаром, подходящим для кладки яиц. Через 24 часа исследователи подсчитали отложенные яйца, и еще через 24 часа их исследовали под микроскопом, чтобы определить, сколько в них было жизнеспособных эмбрионов. Неоплодотворенные яйца были исключены из рассмотрения.
Полак и Бенуа обнаружили, что вероятность выживания эмбрионов, полученных в результате второго спаривания, тем выше, чем сбалансированнее была диета их отцов (эти эффекты были менее очевидны при первом спаривании). Диета с высоким содержанием углеводов оказалась наименее благоприятной для потомства. Смертность эмбрионов была самой высокой для потомства тех самцов, которых перед спариванием держали на высокоуглеводной диете с низким содержанием белка. Исследователи также обнаружили связь между состоянием тела самца и смертностью его потомства. Самцы с самыми низкими запасами энергии (по результатам измерений содержания в их телах жирных кислот, глюкозы и белка) имели меньше выживших потомков.
Заметим, что эксперименты на плодовых мухах заработали уже шесть Нобелевских премий, в том числе, и в этом году – в области физиологии и медицины. В частности, в последнем исследовании, удостоенном Нобелевской премии, было установлено, как именно гены контролируют «биологические часы» или циркадные ритмы. Сегодня биологи регулярно изучают плодовых мух, потому что они «разделяют» с человеком 60% генов и более 75% генетических болезней.