211service.com
Powrót do ewolucji Lamarcka?
Jak wynika z dwóch nowych badań, wpływ środowiska zwierzęcia w okresie dojrzewania można przenieść na przyszłe potomstwo. Jeśli dotyczy to ludzi, badania przeprowadzone na gryzoniach sugerują, że wpływ zarówno edukacji dziecięcej, jak i wczesnego wykorzystywania może obejmować pokolenia. Odkrycia dostarczają wsparcia dla 200-letniej teorii ewolucji, która została w dużej mierze odrzucona: ewolucji Lamarcka, która stwierdza, że nabyte cechy można przekazać potomstwu.
Wyciszanie DNA: Dodanie grup metylowych do określonych miejsc w genomie może zmienić ekspresję oznaczonych genów. Proces, znany jako metylacja DNA, jest jednym z mechanizmów zmiany epigenetycznej, zmiany dziedzicznej, która nie zmienia sekwencji samego DNA. Na tym obrazie kolorowe paski reprezentują zasady, które tworzą nić DNA, podczas gdy zielone kółka reprezentują metylację.
Wyniki są niezwykle zaskakujące i nieoczekiwane, mówi Li-Huei Tsai, neurobiolog z MIT, który nie był zaangażowany w badania. Rzeczywiście, jedno z badań wykazało, że można przekazać zwiększenie zdolności mózgu do samoprzełączania się i odpowiednią poprawę pamięci. To badanie jest prawdopodobnie pierwszym badaniem, które pokazuje, że istnieje międzypokoleniowy wpływ nie tylko na zachowanie, ale także na plastyczność mózgu.
W ostatnich latach naukowcy odkryli, że zmiany epigenetyczne – zmiany dziedziczne, które nie zmieniają sekwencji samego DNA – odgrywają główną rolę w rozwoju, umożliwiając genetycznie identycznym komórkom rozwój różnych cech; zmiany epigenetyczne odgrywają również rolę w nowotworach i innych chorobach. (Definicja epigenetyki jest nieco zmienna, a niektórzy naukowcy ograniczają ten termin do określonych mechanizmów molekularnych, które zmieniają ekspresję genów.) Większość badań epigenetycznych ograniczała się do kontekstu komórkowego lub dotyczyła epigenetycznego wpływu leków lub diety w macicy. . Te dwa nowe badania są wyjątkowe pod tym względem, że zmiana środowiskowa, która wywołuje efekt – wzbogacenie lub wczesne nadużycie – następuje przed ciążą. Podaj matkom chemikalia, a może to wpłynąć na potomstwo i następne pokolenie, mówi Larry Feig , neurolog z Tufts University School of Medicine w Bostonie, który nadzorował część badań. W tym przypadku [zmiana środowiska] nastąpiła na długo przed osiągnięciem przez myszy płodności.
W badaniu Feiga myszy, które zostały genetycznie zmodyfikowane tak, aby miały problemy z pamięcią, były hodowane w wzbogaconym środowisku – dzięki zabawkom, ćwiczeniom i interakcji społecznej – przez dwa tygodnie w okresie dojrzewania. Poprawiła się pamięć zwierząt – co nie jest zaskakujące, biorąc pod uwagę, że wcześniej wykazano, że wzbogacenie poprawia funkcjonowanie mózgu. Następnie myszy przywrócono do normalnych warunków, gdzie dorastały i miały potomstwo. To kolejne pokolenie myszy miało również lepszą pamięć, pomimo defektu genetycznego i nigdy nie było narażone na wzbogacone środowisko.
Naukowcy przyjrzeli się także molekularnemu korelatowi pamięci zwanemu długoterminowym wzmocnieniem (LTP), mechanizmowi wzmacniającemu połączenia między neuronami. Wzbogacenie środowiska naprawiło wadliwy LTP u myszy z defektem genetycznym; stały LTP został następnie przekazany ich potomstwu. Odkrycia były prawdziwe nawet wtedy, gdy szczenięta były wychowywane przez myszy z zaburzeniami pamięci, które nigdy nie miały korzyści z zabawek i interakcji społecznych. Kiedy patrzysz na potomstwo, nadal ma defekt białka, ale ma też normalne LTP, mówi Feig. Wyniki opublikowano dziś w Dziennik Neuronauki .
Jeśli wyniki można przekazać ludziom, oznacza to, że edukacja dziewcząt jest ważna nie tylko dla ich pokolenia, ale także dla następnego, mówi Mosze Szyf McGill University w Montrealu, który nie był zaangażowany w badania.
W drugim badaniu naukowcy odkryli, że szczury wychowywane przez zestresowane matki, które zaniedbały i fizycznie maltretowały swoje potomstwo, wykazywały specyficzne modyfikacje epigenetyczne w swoim DNA. Maltretowane myszy wyrosły na biedne matki i wydawały się przekazywać te zmiany swojemu potomstwu.
Wcześniejsze badania wykazały, że złe macierzyństwo szczurów może być przekazywane poprzez tego rodzaju modyfikację DNA – ale uważa się, że te zmiany są wywoływane konkretnie przez zachowanie matki. W nowym badaniu naukowcy mieli również zdrowe matki wychowujące potomstwo zestresowanych matek i odkryli, że problemy zostały tylko częściowo rozwiązane. To sugeruje, że zmiany nie były spowodowane ich doświadczeniem noworodkowym, mówi David Sweatt , neurolog z University of Alabama w Birmingham, który nadzorował badanie. To było coś, co już tam było, kiedy się urodzili. Badanie zostało opublikowane online w zeszłym miesiącu w Psychiatria Biologiczna .
Wyniki obu badań mogą być kontrowersyjne, być może wskrzeszając wielowiekową debatę. To bardzo prowokacyjne, mówi Lisa Monteggia , neurolog z University of Texas Southwestern Medical Center w Dallas. Wraca do dwóch szkół myślenia: Lamarck kontra Darwin.
W przeciwieństwie do doboru naturalnego, w którym organizmy, które urodziły się dobrze przystosowane do swojego środowiska, przeżywają i rozmnażają się, przekazując te udane cechy, ewolucja Lamarcka sugeruje, że zwierzęta mogą rozwijać w ciągu swojego życia cechy adaptacyjne, takie jak lepsza pamięć, i przekazywać je dalej. cechy ich potomstwa. Ta ostatnia teoria została w dużej mierze porzucona, gdy przejęły się teorie Darwina, a później Mendla. Jednak koncepcja dziedziczenia Lamarcka powróciła w ostatnich latach, ponieważ naukowcy dowiadują się więcej o epigenetyce.
Nie zamierzałem wymyślać odkryć, które wspierają dziedziczenie neo-Lamarcka, mówi Sweatt. Ale badania teraz uprawdopodobniają, że te rzeczy mogą być prawdziwe i mogą opierać się na mechanizmach molekularnych.
Z drugiej strony Feig twierdzi, że chociaż odkrycia są zjawiskiem typu Lamarcka, to nadal jest darwinowski, ponieważ zmiany nie trwają wiecznie. W badaniu Feiga potomstwo wzbogaconych myszy straciło korzyści w zakresie pamięci po kilku miesiącach.
Sweatt i inni twierdzą, że ten rodzaj dziedziczenia może w rzeczywistości być znacznie częstszy niż się spodziewano. Ulepszone technologie zapewniają teraz szersze spojrzenie na zmiany epigenetyczne związane ze środowiskiem i zachowaniem. Naukowcy zaczynają używać mikromacierzy DNA, które w ciągu ostatnich kilku lat znalazły szerokie zastosowanie w badaniach genetycznych chorób, aby przyjrzeć się jednemu specyficznemu typowi zmiany, znanemu jako metylacja DNA. Zmiany, które obserwujemy, nie ograniczają się do niewielkiej liczby genów – mówi Szyf, który wykorzystuje tę technologię do badania epigenetyki i raka. Zmieniono całe obwody.
Sekwencjonowanie DNA, którego cena gwałtownie spada, może być również wykorzystywane do badania metylacji DNA. Jednak badania epigenetyczne wymagają szeroko zakrojonego sekwencjonowania, które było zaporowo drogie. W przeciwieństwie do genomu, każdy epigenom jest inny w różnych typach komórek, mówi Sweatt. Projekt dotyczący ludzkiego epigenomu byłby odpowiednikiem 250 ludzkich genomów, ponieważ w ciele jest co najmniej 250 typów komórek. Tanie sekwencjonowanie może wkrótce umożliwić tego typu badania, mówi.
Rzeczywisty mechanizm leżący u podstaw tych wzorców dziedziczenia jest dla naukowców nieco zagadkowy. Feig wysuwa teorię, że wzbogacenie środowiska wyzwala długotrwałą zmianę hormonalną: kiedy zwierzę zajdzie w ciążę, hormon w jakiś sposób zmodyfikuje DNA płodu, ostatecznie powodując poprawę pamięci i LTP jako nastolatka. Ostrzega jednak, że nie ma na to bezpośrednich dowodów ani konkretnych dowodów na to, że zachowania są przekazywane przez mechanizmy epigenetyczne.