Однояйцевые близнецы оказали глубокое влияние на понимание учеными влияния природы и воспитания. Исследования однояйцевых близнецов, которые были разлучены при рождении и воспитывались в разных семьях, помогли нам понять различные черты, на которые больше влияет природа (ДНК), чем воспитание (домашняя среда). Например, на некоторые черты характера, такие как IQ или склонность к преступности, больше влияет ДНК, чем дом, в котором вы выросли. С другой стороны, другие черты, такие как депрессия у мужчин или предпочтение определенной политической партии, больше зависят от окружающей среды, чем от генов.
А как насчет однояйцевых близнецов, выросших в одинаковых домашних условиях?
Их природа и воспитание практически одинаковы. И все же любой родитель однояйцевых близнецов может быстро отметить различия в своих детях. Один из близнецов отдает большее предпочтение определенным видам пищи или проявляет большую склонность к определенному виду спорта или музыкальному инструменту. А иногда у таких детей могут возникать различия в здоровье. Например, есть сообщения об аутизме или астме, или биполярном расстройстве, возникающем у одного из близнецов в раннем возрасте, в то время как другой остается незатронутым. Как объяснить эти различия, учитывая, что ДНК у этих детей одинаковая? И в значительной степени их домашняя среда тоже была одинаковой.
Оказывается, некоторые из этих различий можно объяснить третьим, очень сильным влиянием на нашу жизнь, помимо природы и воспитания. Это эпигенетика. В этой статье мы поговорим об эпигенетике и о том, как она влияет на вашу жизнь, даже если вы не идентичные близнецы.
Прежде чем говорить об эпигенетике, нам нужно рассмотреть нашу ДНК и то, как она помещается в наши клетки, потому что, хотите верьте, хотите нет, но из 50 триллионов (или около того) клеток вашего тела каждая содержит около 6 футов ДНК. Если бы мы растянули ее, то она была бы длинной с довольно высокого человека.
Как же мы помещаем такое количество генетического материала в нечто размером с клеточное ядро, которое в 400 000 раз меньше? Ответ заключается в том, что мы делаем это, оборачивая нашу ДНК вокруг скоплений белков, называемых гистонами.
Гистоны можно представить себе как молекулярные катушки. В каждой из ваших клеток находится около 30 миллионов таких катушек. Это помогает объяснить, как на небольшом пространстве помещается такое огромное количество ДНК. Мы называем эту комбинацию гистонов и ДНК хроматином. Хотя хроматин решает эту огромную проблему упаковки, которую имеет клетка, он всё же создает новую проблему. Это доступность ДНК, поскольку следует помнить, что функциональные единицы ДНК - это фактически гены, закодированные в ней. Это инструкции для клетки. Именно они указывают клетке, что делать и кем стать, и все же, когда эти гены плотно спрессованы в структуру хроматина, клетка не в состоянии не то что их прочитать, а даже увидеть. Именно здесь в дело вступает эпигенетика.
"Epi" означает "поверх", а "genes" - "гены" - буквально означает набор инструкций, который располагается поверх нашей ДНК и гистонов.
Эпигенетические метки - это небольшие химические метки, которые располагаются на хроматине и могут помочь проинструктировать его о том, уплотняться или разуплотняться. Эти инструкции могут повлиять на то, как клетка считывает гены, закодированные в ДНК. Чтобы показать это схематически, я обозначила некоторые эпигенетические метки красным цветом. Эти метки способствуют уплотнению хроматина.
Когда они это делают, они заслоняют гены, лежащие в их основе, не позволяя клетке считывать их. Они выключают эти гены.
Другие эпигенетические метки, обозначенные зеленым цветом, способствуют разуплотнению хроматина.
Когда они это делают, ген становится доступным для клетки. Клетка может прочитать его и включить.
Эти типы эпигенетических меток оказывают огромное влияние на нашу биологию. Подумайте, например, чем наши клетки отличаются друг от друга, что заставляет их выглядеть и вести себя по-разному? Чем, например, мышечная клетка отличается от нейрона? В конце концов, эти клетки содержат совершенно одинаковую ДНК. Но именно эпигенетические инструкции подсказывают клеткам, какие гены включать, а какие выключать. С помощью этих разных генов они могут стать совершенно разными клетками.
Возможно, вам интересно, когда вся эта эпигенетическая информация откладывается на нашем хроматине? Это происходит во время нашего эмбрионального развития. Интересно, что когда вы только были зачаты и состояли из нескольких недифференцированных эмбриональных стволовых клеток, которые потенциально могли стать любой клеткой вашего тела, на вашем хроматине не было много эпигенетических меток.
Только когда ваши клетки начали делиться и получать сигналы и информацию от окружающих клеток, эпигенетические метки начали накапливаться, а затем гены начали выключаться и включаться, и мышечная клетка стала сильно отличаться от нейрона.
Это подводит нас к действительно важной мысли об эпигенетике. На эпигенетические метки может влиять окружающая среда. Когда я говорю "среда", я имею в виду не только окружающие клетки, которые говорят нейрону стать нейроном. Я также имею в виду окружающую среду вне развивающегося эмбриона.
Так, пища, которую ест мама, или дородовые витамины, которые она принимает, или сигареты, которые она курит, или стрессы, с которыми она сталкивается дома или на работе, - все это может передаваться в виде химических сигналов через кровоток к развивающемуся плоду, где сигналы могут откладываться в виде эпигенетических меток, которые влияют на гены плода и его долгосрочное здоровье.
Это было доказано экспериментально на мышах. Мыши несут ген под названием Агути, который делает их тучными, желтыми и восприимчивыми к таким заболеваниям, как рак и диабет. Этот ген и эти черты могут передаваться из поколения в поколение через ДНК, так что от матери с геном Агути родится толстый, желтый, восприимчивый к болезням потомок, если в этом потомстве присутствует ген Агути.
Вот что интересно о гене Агути. Он может быть выключен, если вокруг него накапливаются эпигенетические метки, заставляющие его молчать. Поэтому, если беременную мать Агути кормить, соблюдая диету, в которую добавлены эти заглушающие эпигенетические метки, эти метки будут химически переданы в ДНК эмбриона, где они будут накапливаться вокруг гена Агути и эффективно выключать его.
Ее эмбрион сохранит эти метки. Он родится и вырастет во взрослую мышь, стройную, коричневую и здоровую. Несмотря на то, что эта мать генетически идентична на уровне ДНК для обоих наборов этого потомства, вы можете видеть, что диета, которой она придерживалась во время беременности, может повлиять на здоровье и внешний вид ее потомства.
Это, конечно, имеет последствия, выходящие за рамки мира мышей, потому что исследования на людях показали, что женщины, которые плохо питаются во время беременности, употребляя вредную пищу, в дальнейшем будут иметь детей, более склонных к развитию ожирения и сердечно-сосудистых заболеваний. Аналогичным образом, если женщины курят во время беременности, их дети будут расти с большей вероятностью развития астмы. Считается, что эти корреляции между поведением матери во время беременности и долгосрочными последствиями для здоровья потомства связаны с эпигенетикой, как вы видели на примере мышей.
Еще один важный момент, связанный с эпигенетикой, заключается в том, что эпигенетические метки могут передаваться нескольким поколениям, если они откладываются на наших сперматозоидах или яйцеклетках.
Поэтому, если вы не беременны, и даже не думаете о зачатии, подумайте об этом уже сейчас, потому что решения об образе жизни, которые вы принимаете сегодня, могут повлиять на будущие поколения.
Например, в Швеции и Англии было проведено долгосрочное исследование, которое показало, что у юношей, которые переедали и начинали курить в препубертатном возрасте, когда их сперматозоиды начинали развиваться, рождались сыновья и внуки со значительно меньшей продолжительностью жизни.
Считается, что эпигенетические метки, переданные с их диетой и курением, повлияли на долгосрочное здоровье будущих поколений. Подобная эпигенетическая информация может также передаваться через женщин их дочерям и внучкам, если эпигенетические метки откладываются на яйцеклетках.
Идея трансгенерационного наследования эпигенетических меток все еще обсуждается и изучается на примере человека, но я должна добавить, что на нечеловеческих организмах, мышах, мухах, червях, появляется все больше доказательств того, что эта теория верна.
Фактически, в лабораторных условиях было очевидно, что эпигенетические метки могут передаваться по наследству на протяжении десятков поколений.
Еще одна вещь, которую необходимо знать об эпигенетике, заключается в том, что она влияет на нас не только тогда, когда мы являемся развивающимся эмбрионом, или когда развивалась яйцеклетка или сперматозоид, которые зачали нас. Эпигенетические метки могут накапливаться и после рождения. Это похоже на процессы, происходящие с нашим мозгом, который продолжает расти и развиваться на протяжении всей нашей жизни.
Возьмем пример с крысами. Крысы несут ген, называемый глюкокортикоидным рецептором. Этот ген может экспрессироваться или считываться в определенной области мозга крысы. Когда он считывается, он помогает крысе справляться со стрессовыми ситуациями. Таким образом, чем больше рецепторов в этой области мозга у крысы, тем лучше она справляется со стрессом. Существуют исследования, которые показали, что взаимодействие между матерью-крысой и ее детенышами в течение первой недели их жизни может иметь долгосрочные последствия для того, сколько глюкокортикоидных рецепторов будет находиться в мозге этих детенышей, и, следовательно, насколько хорошо они будут справляться со стрессом.
Вот как это работает. Когда рождаются крысята, их ген глюкокортикоидного рецептора окружен множеством эпигенетических меток, которые эффективно выключают ген. Однако, если крыса-мать тщательно вылизывает и ухаживает за своими детенышами, по сути, заботится о них в течение первой недели их жизни, эти эпигенетические метки могут быть удалены из гена, что позволяет гену глюкокортикоидного рецептора снова включиться, и он остается включенным в мозге детенышей на протяжении всей их жизни. Таким образом, они вырастают хорошо приспособленными животными, которые отлично справляются со стрессом.
Если мать-крыса игнорирует своих детенышей, то ген глюкокортикоидного рецептора сохраняет эти эпигенетические метки, они не исчезают, а остаются в мозгу этих детенышей на всю жизнь. Эти крысята вырастут очень тревожными в стрессовых ситуациях.
Такие открытия обнадеживают. Эпигенетические метки обратимы. Так что, если вы читаете и проклинаете своих родителей, бабушек и дедушек за их неправильный образ жизни или за недостаток «вылизывания» и ухода, который вы получали в детстве, расслабьтесь, потому что ученые делают потрясающие успехи в разработке лекарств, которые могут обратить вспять токсичные эпигенетические метки, чтобы помочь бороться с некоторыми заболеваниями. Это особенно многообещающе выглядит в случае некоторых видов рака, на которые влияют ошибочные эпигенетические метки.
Вот как это может работать. В нашем организме есть определенные гены, которые называются генами-подавителями опухолей. Задача этих генов - защищать клетки от перерождения в раковые. Но если вокруг этих генов начинает накапливаться слишком много эпигенетических меток, заглушающих их, гены выключаются и больше не могут выполнять свою работу по защите клетки.
Поэтому ученые разработали препараты, которые прошли одобрение Министерства здравоохранения США и находятся в клиническом использовании. Эти препараты нацелены на ошибочные метки, эффективно удаляя их из генов-подавителей опухоли и позволяя этим генам вернуться к своей работе по защите клетки.
Подумайте об этом. Этот метод существенно отличается от традиционной терапии рака. Исторически сложилось так, что мы всегда концентрировались на уничтожении раковых клеток. Однако в данном случае мы используем подход, при котором клеткам возвращается их первоначальная природа, напоминая им о том, что они должны делать. Этот тип терапевтического подхода показывает большие перспективы в отношении других заболеваний, помимо рака, заболеваний, которые также подвержены влиянию ошибочных эпигенетических меток, таких как диабет, волчанка, астма и некоторые неврологические расстройства, болезни Хантингтона и Альцгеймера.
Я с оптимизмом смотрю на то, что в ближайшие годы этот вид терапии будет иметь большие перспективы для нашего здоровья, но должна предупредить, что одна из проблем, с которой мы столкнемся в будущем, заключается в том, чтобы понять, как направить эти препараты на токсичные эпигенетические метки, оставив при этом полезные, которые помогают поддерживать наше здоровье.
В заключение я хочу подчеркнуть, что есть вещи, которые мы можем сделать уже сейчас, чтобы положительно повлиять на наш эпигеном. Еще не поздно начать есть более здоровую пищу, продукты, которые, как мы уже знаем, полезны для нас, такие как листовые овощи, цельное зерно. Мы можем избегать сигарет, кокаина, стресса - все это, как было экспериментально доказано, негативно влияет на наш эпигеном.
Это те вещи, которые мы можем сделать, чтобы повлиять на свои гены и свое здоровье в долгосрочной перспективе. И если это не кажется достаточным стимулом, то подумайте о том, чот они могут повлиять на здоровье ваших будущих детей и внуков. Я думаю, что эта концепция, когда мы можем положительно влиять на наши гены, действительно глубока и дает нам уверенность и влияние. Раньше мы считали, что наши гены «высечены из камня», что они не поддаются нашему влиянию.
Я хочу призвать вас воспользоваться предоставленной нам возможностью и оказать положительное влияние на наше долгосрочное здоровье путем бережного отношения к нашему эпигеному, принимая решения о здоровом образе жизни.
Источник: Courtney Griffin https://www.youtube.com/watch?v=JTBg6hqeuTg