Епигенетика, или може ли да контролираме гените си?

Преди малко повече от десетилетие бяха публикувани редица научни изследвания, които показваха, че оцелелите от жестокости или бедствия като Холокоста и Гладомор са предали биологичните белези от тези травматични преживявания на децата си.

Проучванията предизвикаха сензация, спечелиха собствен документален филм, продуциран от BBC Horizon, и се появиха на корицата на списание Time – и нищо чудно. Умопомрачителните изводи бяха, че ДНК не е единственият начин на биологично наследяване и че чертите и характеристиките, придобити от човек през живота му, могат да бъдат наследствени.
Тъй като ние получаваме пълния си набор от гени при зачеването и той остава по същество непроменен до нашата смърт, се смята, че тази информация се предава чрез химически тагове върху гени, наречени „епигенетични белези".

Затова феноменът, известен като трансгенерационно епигенетично наследство, привлече общественото въображение, отчасти защото сякаш ни освобождава от тиранията на ДНК. Традиционното мнение е, че ДНК носи цялата ни наследствена информация и че нищо, което човек прави през живота си, няма да бъде биологично предадено на децата му.

Биологията стои на ръба на промяна в разбирането за наследството. Откриването на епигенетиката – скритите влияния върху гените – може да засегне всеки аспект от живота ни.

За много учени епигенетиката се равнява на ерес, поставяща под въпрос общоприетия възглед за последователността на ДНК – крайъгълен камък, върху който седи съвременната биология.

В основата на тази нова област е
простата, но спорна идея – че гените имат памет
Че животът на нашите баби и дядовци – въздухът, който са дишали, храната, която са яли, дори нещата, които са виждали – могат пряко да ни засегнат десетилетия по-късно, въпреки че никога не сме изпитвали тези неща. И че това, което правим през живота си, на свой ред, може да повлияе на нашето потомство.

Епигенетиката добавя изцяло нов слой към гените отвъд ДНК. Тя предлага контролна система от „превключватели", които включват или изключват гените. Освен това предполага, че неща, които хората изпитват, като хранене и стрес, могат да контролират тези превключватели и да причинят наследствени ефекти при поколенията.

Призракът на нашите гени
В отдалечен град в Северна Швеция има доказателства за тази радикална идея. Лъжата в енорийските регистри на Оверкаликс за раждания и смърт е тайна, която обърква традиционното научно мислене. Маркъс Пембри, професор по клинична генетика в Института по детско здраве в Лондон, в сътрудничество с шведския изследовател Ларс Олов Бигрен, открива в тези записи доказателства за въздействие върху околната среда, предавано от поколенията. Те показват, че гладът в критични моменти от живота на бабите и дядовците може да повлияе на продължителността на живота на внуците.
Това е първото доказателство, че
влиянието на околната среда може да бъде наследено при хората

В други независими групи по света излизат наяве първите намеци, че наследството е нещо повече от гените. Механизмът, чрез който може да се обясни това необикновено откритие, започва да се прояснява.
Професор Волф Рейк от Института Бабрахам в Кеймбридж е прекарал години в изучаване на този скрит призрачен свят. Той е открил, че простото манипулиране на миши ембриони е достатъчно, за да задейства „превключватели", които включват или изключват гените.
За майки като Стефани Мълинс, която ражда първото си дете чрез инвитро оплождане, има дълбоки последици. Това означава, че е възможно инвитро процедурата да е причинила на сина й синдрома на Бекуит-Видеман – рядко заболяване, свързано с анормална генна експресия, при която се наблюдава свръхрастеж. Доказано е, че бебетата в епруветка имат три до четири пъти по-голям шанс да развият това състояние.

Включи-изключи
Проучването на Рейк отива по-далеч, показвайки, че тези превключватели могат да бъдат наследени. Това означава, че „памет" за дадено събитие може да се предава през поколения. Един прост ефект от околната среда може да включва или изключва гени – и тази промяна може да бъде наследена.
Неговите изследвания показват, че гените и околната среда не се изключват взаимно, а са неразривно преплетени, като едното влияе на другото.
След трагичните събития от 11 септември 2001 г. Рейчъл Йехуда, психолог от Медицинското училище Маунт Синай в Ню Йорк, изследва ефектите от стреса върху група жени, които са били в или близо до Световния търговски център и са били бременни по това време. Тя работи съвместно с Джонатан Секъл, лекар от Единбург. Резултатите показват, че
ефектите от стреса могат да се предават поколенчески

Междувременно друго изследване на Вашингтонския държавен университет сочи с пръст към токсичните ефекти – като излагане на фунгициди или пестициди – причиняващи биологични промени при плъхове, които продължават най-малко четири поколения.
Това проучване е в челните редици на промяна на парадигмата в научното мислене и ще промени начина, по който се разглеждат причините за болестите, както и значението на начина на живот и семейните отношения. Това, което хората правят, вече не засяга само тях самите, но може да определи здравето на техните деца и внуци през следващите десетилетия. „Ние всички сме пазители на нашия геном", както казва Маркъс Пембри.

Природа срещу отглеждане? Не, природа плюс отглеждане
Смята се, че епигенетиката е връзката между природата и отглеждането, където преживяванията на индивида променят начина, по който неговата ДНК се чете от клетките му.
Дори скептиците изтъкват, че е адски трудно да се разграничат генетичните, епигенетичните и екологичните приноси към наследените черти. От една страна, човек споделя средата на майка си от утробата, така че неговият епигеном може да наподобява този на майка му, без да се предава каквато и да е информация чрез зародишната линия или репродуктивните клетки.
През последното десетилетие нишките станаха още по-заплетени, защото се оказа, че самите епигенетични белези са до голяма степен под генетичен контрол. Някои гени влияят върху степента, в която други гени са анотирани – и това се вижда в проучвания на близнаци, където е установено, че определени епигенетични модели са по-сходни при еднояйчните близнаци, отколкото при разноячните.

Това е накарало изследователите да мислят за епигенома по-малко като езика, на който околната среда командва гените, а повече като начин, по който гените се настройват, за да реагират по-добре на непредсказуема среда.

„Епигенетиката често се представя като опозиция на генетиката, но всъщност двете неща са преплетени", казва Джонатан Мил, епигенетик от Университета на Ексетър. Връзката между тях все още се изяснява, но за генетика Ейдриън Бърд от Университета в Единбург ролята на околната среда при оформянето на епигенома е преувеличена. „Всъщност клетките си създават доста проблеми, за да се изолират от вредата от околната среда", обяснява той.
Каквато и да се окаже тази връзка, изследването на епигенетиката изглежда затвърждава тезата, че не е природата срещу отглеждането и възпитанието, а природата плюс тях.

Погрешно разбраната наука
Всички гореспоменати изследователи съжаляват за факта, че трансгенерационното епигенетично наследство все още е това, което повечето хора си представят, когато чуят думата епигенетика.

Различните хора дефинират тази наука по различен начин, което е друга причина, поради която областта е неразбрана. Някои я определят като модификации на хроматина - пакета, който съдържа ДНК в ядрата на човешките клетки, докато други включват модификации на РНК. ДНК се модифицира чрез добавяне на химични групи. Метилирането – процесът, който модулира гените, е най-изучената форма на ДНК модификация.
Изследователите могат да генерират карти на генома на метилирането на ДНК и да ги използват за проследяване на биологичното стареене. Първите такива „епигенетични часовници" бяха използвани за кръвта и показаха силна връзка с други мерки за стареене на кръвта, като кръвно налягане и нива на липидите. Но епигенетичният подпис на стареенето е различен в различните тъкани, така че те не могат да кажат много за мозъка или черния дроб.