Эпигенетика, или Почему мы похожи на родителей?⁠⁠

Продолжаем разговор, начатый вчера.

Клетки нашего организма обладают памятью. Они помнят, что мы ели утром на завтрак – и что ели на завтрак во время беременности наши мама и бабушка. Именно клеточная память решает, будем ли мы повторять характер и привычки наших родителей или наших дедушек и бабушек, когда достигнем их возраста.

Эту удивительную способность наших клеток «запоминать» и «повторять» изучает наука эпигенетика.

Что такое наследственность?

Как люди передают информацию из поколения в поколение? Мать держит ребёнка на руках, показывает ему разные предметы и говорит: «А вот кошечка побежала… А вон машинка поехала…» Потом малыш подрастает, начинает читать книги, учиться...

Ну хорошо. А как передают информацию своим потомкам лягушки? Они вообще своих головастиков не воспитывают, но, тем не менее, те умеют всё то, что умели их родители…

Наследственность – это передача признаков и свойств от родителей к детям. Например, если у отца и у матери голубые глаза, дети тоже будут голубоглазые. А если, предположим, родители занимались спортом, будут ли их дети сильнее? А если родители в течение жизни много учились – будут ли от этого умнее их дети?

–  Да! – считал Жан-Батист Ламарк. – Если существо развивает в себе какой-то признак, он может перейти к потомкам! Как, например, появился жираф? Его предки не отличались от обычных антилоп. Но они тянули шею, чтобы добраться до верхушки дерева, и это свойство переходило от родителей к детям, постепенно усиливаясь.

– Нет,  – возражал Чарльз Дарвин. – Приобретённые признаки не наследуются.

Потом была открыта ДНК, и возникли новые вопросы. Почему геномы человека и кошки на 90% совпадают, хотя мы очень не похожи? Для чего у нас в ДНК огромное количество копий некоторых генов, причём в разных вариациях? Учёные нашли у нас совсем древние гены, доставшиеся нам от одноклеточных простейших организмов, живших не миллионы – миллиарды лет назад!

Хм… Приобретённые признаки не наследуются? Точно?

Хорошо. Вот конкретный пример. Ботаники и агрономы давно знают: если кукуруза растёт на кислой почве, её зерна темнеют, и если их потом посеять в обычную почву, зёрна всё равно будут тёмными на протяжении нескольких поколений. Почему?

– Мутация, – пожимали плечами генетики.

Но через несколько поколений зёрна «мутировавшей» кукурузы возвращают обычный цвет! Что это за мутация такая, которая «размутируется»?

Генетики снова пожимали плечами, а загадочное явление было записано как необъяснённое. Даже термин был придуман – эпигенез.

Что такое эпигенез?

Оказалось, что эпигенез работает не только в случае с кукурузой. Он встречается и у животных, и у людей. Например, мыши, рождённые осенью, имеют более густую шерсть, чем рождённые весной, при том же световом дне и температуре. Недоедание в детстве повышает устойчивость к инфарктам у потомков. Мутациями это никак не объяснить.

Для того чтобы понять, как работает эпигенез, нам нужно погрузиться вглубь клетки, в ядро. Там хранится ДНК – знакомая вам по картинкам двойная спираль. Специальные ферменты считывают с ДНК копии, по которым потом делаются белки. Всё правильно?

Так вот, не всё! Начнём с того, что нить ДНК у нас не плавает свободно по ядру, а лежит, плотно намотанная на этакие белковые «катушки» – нуклео-сомы. Для того чтобы с ДНК что-нибудь считать или скопировать, её надо сначала размотать с этой нуклеосомы. А нуклеосомы содержат специальные метки, и чем меток больше, тем легче их найти, размотать и считать с них ДНК. То есть копирующие ферменты выбирают нуклеосомы по меткам, как книги по обложкам. (Кстати, стоп-метки, блокирующие считывание, тоже есть. Множество «старых» генов, доставшихся нам от одноклеточных предков, лежат как раз на нуклеосомах со стоп-метками.)

Нить ДНК намотана на белковые «катушки» – нуклеосомы. Нуклеосомы содержат специальные метки. Ферменты, копирующие ДНК, которым предстоит лечь в основу организма будущего ребёнка, выбирают ДНК для копирования по этим меткам. Это понятно?

Так вот, теперь самое главное! Эти метки в течение жизни могут возникать и стираться! Под воздействием гормонов, электричества, температуры – много чего.

Именно благодаря этому клетки могут иметь разную «специализацию», становиться другими. Под действием особого гормона, например, ещё в эмбрионе выделяются нервные клетки, в которых синтезируются особые белки и проводится электрический заряд. Именно поэтому из нервной клетки не получается клонировать организм: она слишком специализировалась и не сможет вернуться к первоначальному набору меток на нуклеосомах.

Теперь, когда нам немного понятен механизм эпигенеза, рассмотрим такой эксперимент. Черви  нематоды и планарии помещались в лабиринт, который надо было пройти, чтобы добраться к пище. Черви учились, всё лучше ориентировались в разных лабиринтах, проходили всё более сложные. У них появилось потомство... Так вот, наследники тренированных червей с самого начала проходили лабиринты лучше и быстрее!

Но как это могло получиться, ведь у родителей тренировались нервные клетки, а вовсе не те, в которых проходит размножение?

На этот вопрос ответа пока нет, но есть предположения. Нервные клетки, развиваясь, могут выделять сигнальный гормон, который влияет и на половые клетки. Либо при обучении образуется РНК, которая разносится по всему организму, работая сигналом и даже неся информацию.

Так что же, «приобретённые признаки наследуются»? Чем больше мы учимся, тем умнее будут наши дети?

Очень может быть… Подумайте об том!

Это была статья из журнала «Лучик». С журналом и отзывами о нём можно познакомиться по ссылкам на «Озоне» или Wildberries.