Jesteś tym, co jadła Twoja babcia. Czyli kilka słów o epigenetyce

Od wcze­snych lat szkol­nych wpaja nam się pewne prawa, które re­gu­lują rze­czy­wi­stość. Pierw­sze prawo ter­mo­dy­na­miki, za­sady dzie­dzi­cze­nia cech, teo­ria gra­wi­ta­cji, Zie­mia po­ru­sza się po elip­sie. Z re­guły jed­nak nikt nie po­dej­muje trudu wy­tłu­ma­cze­nia nam (przy tym ca­łym ogro­mie po­jęć) piękna na­uki. We­dług mnie to, co sta­nowi o nim, to zdol­ność na­uki do ewo­lu­cji, do zmiany pod wpły­wem no­wych do­wo­dów. Na­uka nie jest do­gma­tyczna. Je­dyne, czego od nas żąda to do­wody, dzięki któ­rym po­lep­szy się na­sze zro­zu­mie­nie świata.

Ta zmien­ność do­pro­wa­dza nie­któ­rych lu­dzi do utraty za­ufa­nia po­kła­da­nego w do­ko­na­nia na­ukow­ców. Na­wet tych naj­więk­szych. Jed­nak kiedy się za­sta­no­wić – świat funk­cjo­no­wał do­sko­nale bez trans­fu­zji krwi, bez wie­dzy o tym, że Zie­mia jest okrą­gła, bez fal ra­dio­wych wy­twa­rza­nych przez czło­wieka. Po pro­stu te­raz funk­cjo­nuje dla nas le­piej. A lep­sze jest wro­giem dobrego.

Piękno nauki

Oto piękno na­uki. Po­lep­sza­nie ży­cia i jego zro­zu­mie­nia przez nie­ustanną we­ry­fi­ka­cję rzeczywistości.

Dla­czego o tym pi­szę? Na­ukowe od­kry­cie, które mam za­miar po­krótce opi­sać bu­rzy bo­wiem pewne sche­maty. Chyba jed­nak pierw­szy raz w moim („świa­do­mym”) ży­ciu wi­dzę ta­kie po­ru­sze­nie i ner­wową prze­py­chankę na­uko­wych kon­cep­cji. Zu­peł­nie nie­po­trzebną, bo za­kła­da­jącą ab­so­lutną opo­zy­cję kul­tura vs. na­tura. A naj­praw­do­po­dob­niej prawda nie leży ani w sło­wie „na­tura”, ani w sło­wie „kul­tura”, a w nie za­uwa­żo­nym przez ni­kogo „vs”.

Mowa bę­dzie o epi­ge­ne­tyce. Jest to sprawa na tyle nowa, że więk­szość z nas nie miała oka­zji czy­tać o niej w pod­ręcz­ni­kach szkol­nych. Przy­wy­kli­śmy do ro­zu­mie­nia dzie­dzi­cze­nia cech tylko po­przez DNA, epi­ge­ne­tyka na­to­miast za­kłada, że ist­nieją rów­nież śro­do­wi­skowe czyn­niki wpły­wa­jące na za­równo nas jak i po­ko­le­nia, które zo­sta­wiamy po sobie.

Naj­ła­twiej chyba można róż­nicę mię­dzy tymi dwoma po­ję­ciami zro­zu­mieć przed­sta­wia­jąc je jako me­ta­forę. Z góry prze­pra­szam osoby le­piej zo­rien­to­wane za ba­nal­ność tego po­rów­na­nia. Liczmy się jed­nak z tym, że nie każdy miał do­brego na­uczy­ciela (lub do­bre chęci).

Nasze ciało to miasto

Za­łóżmy, że na­sze ciało to mia­sto – dajmy mu na­zwę „De­ena City”. Składa się ono, jak każde mia­sto, z ulic, bu­dyn­ków, par­ków (ko­mórki bu­du­jące ciało). De­ena city funk­cjo­nuje bez za­rzutu i jest w sta­nie re­pli­ko­wać swoją struk­turę wprost do­sko­nale. Ar­chi­tekt (DNA) ma bo­wiem ide­alne plany każ­dej ce­gły bu­dynku, każ­dego cen­ty­me­tra kwa­dra­to­wego ulicy, każ­dego drzewa w parku (białka bu­du­jące ko­mórki). Cza­sami do­cho­dzi do błędu przy ko­pio­wa­niu planu mia­sta – mamy do czy­nie­nia wtedy z mu­ta­cją ge­ne­tyczną. Je­śli ta mu­ta­cja spra­wia, że De­ena City funk­cjo­nuje le­piej, to bę­dzie ona ko­pio­wana da­lej i roz­prze­strzeni się na cały ga­tu­nek miast. Je­śli jest szko­dliwa, to za­równo mia­sto jak i plany zo­staną znisz­czone wraz z upły­wem czasu (do­bór naturalny).

Tak ge­ne­tyka funk­cjo­no­wała jesz­cze kil­ka­na­ście lat temu. Obec­nie na­ukowcy do­wie­dli, że ist­nieje jesz­cze jedno ry­zyko dla funk­cjo­no­wa­nia na­szego «mia­sta» – śro­do­wi­sko ze­wnętrzne. W sta­rym mo­delu De­ena City ist­niało pod ko­pułą, a plany ar­chi­tekta trzy­mane były w her­me­tycz­nym sej­fie. Nowy mo­del epi­ge­ne­tyczny kru­szy tę ko­pułę i sejf.

Oto czym w naszym metaforycznym modelu będzie epigenetyka:

W De­ena City jest pro­blem. Po­ja­wił się czyn­nik śro­do­wi­skowy, który wpływa na całe mia­sto – ze względu na su­szę za­czyna pa­no­wać głód. De­ena City funk­cjo­nuje tak jak funk­cjo­no­wało, w końcu roz­sądny bu­dow­ni­czy dba rów­nież o za­pasy dla swo­jego mia­sta. Całe ciało jed­nak od­czuwa głód. Do­pro­wa­dza to do tego, że ar­chi­tekt po­sta­na­wia do­pi­sać do swo­ich pla­nów małą ad­no­ta­cję: „W naj­bliż­szych dwóch re­pli­ko­wa­nych mia­stach ogra­ni­czyć do­stawy żyw­no­ści dla sek­tora B2, C6 lub E12”.

I to wła­śnie na­zy­wamy epi­mu­ta­cją. Dla­czego aku­rat sek­tor B2, C6 lub E12? Tego jesz­cze nie wia­domo. Wia­domo je­dy­nie jak epi­mu­ta­cje dzia­łają i że są dużo bar­dziej prze­wi­dy­walne niż mu­ta­cje ge­ne­tyczne. Czyn­niki śro­do­wi­skowe mogą po­przez sze­reg za­bie­gów ta­kich jak me­ty­la­cja, zmiana bu­dowy chro­ma­tyny i inne wpły­wać po­śred­nio na włą­cza­nie lub wy­łą­cza­nie nie­któ­rych z na­szych ge­nów. Me­ty­la­cja, ob­ra­zowo rzecz uj­mu­jąc, po­lega na «przy­kry­ciu» cząst­kami me­ty­lo­wymi se­kwen­cji DNA w taki spo­sób, by nie mo­gło dojść do eks­pre­sji da­nych ge­nów. W prak­tyce ma to bar­dzo po­ważne skutki. Kon­kretne czyn­niki po­wo­dują kon­kretne epimutacje.

Więk­szość z nich ob­ja­wia się w pierw­szej lub dru­giej ge­ne­ra­cji od mo­mentu po­ja­wie­nia się czyn­nika śro­do­wi­sko­wego i za­nika. Ten za­nik jest nie­zwy­kle istotny i nie na­leży go w żad­nym wy­padku ba­ga­te­li­zo­wać – ina­czej w lo­gicz­nym ciągu doj­dziemy do od­rzu­ce­nia neo­dar­wi­ni­zmu, co jest kom­pletną bzdurą i nad­uży­ciem od­kry­cia epi­ge­ne­tyki. Wielu pró­buje ją wy­ko­rzy­stać do udo­wod­nie­nia teo­rii (neo)la­mar­ki­zmu, jed­nak są to póki co kar­ko­łomne próby.

Przykłady epigenetycznych mutacji

Po­dam te­raz kilka przy­kła­dów epi­ge­ne­tycz­nych mu­ta­cji, które mogą na­świe­tlić nieco zna­cze­nie ca­łego odkrycia:

Dzięki temu, że szwedz­kie mia­sto Över­ka­lix po­siada za­równo re­jestr zmar­łych oraz re­jestr plo­nów rol­ni­czych, udało się stwo­rzyć bazę da­nych wska­zu­jącą na ko­re­la­cję mię­dzy po­zio­mem ży­cia (cho­dzi o od­ży­wia­nie) męż­czyzn oraz dłu­go­ścią prze­wi­dy­wa­nego ży­cia wśród ich wnu­ków (tylko płci mę­skiej). Je­śli męż­czyźni w trak­cie doj­rze­wa­nia płcio­wego i przed nim nie cier­pieli głodu, to ist­nieje duże praw­do­po­do­bień­stwo, że ich mę­scy po­tom­ko­wie dru­giej ge­ne­ra­cji będą cier­pieć na cu­krzycę. Zmiana wę­druje po mę­skim chro­mo­so­mie, dla­tego tylko męż­czyźni są do­tknię­tęci tym problemem.

Co z ko­bie­tami? Może to dzia­łać na przy­kład w ten spo­sób – je­śli żeń­ski za­ro­dek znaj­du­jąc się jesz­cze w ło­nie matki bę­dzie „po­śred­nio” cier­piał głód, to nie tylko sam uro­dzi się mniej­szy. Dzieci ko­biety, która wy­ro­śnie z tego za­rodka będą przez kilka po­ko­leń rów­nież bar­dziej na­ra­żone na skutki nie­do­statku po­karmu ich babci. Za­uwa­żyć można na przy­kład ni­ską wagę wnu­ków ko­biet źle od­ży­wa­ją­cych się w trak­cie ciąży oraz na­ra­że­nie na sze­reg powikłań.

Szczury, które zo­stały w trak­cie ciąży pod­dane dzia­ła­niu win­klo­zo­liny ro­dzą młode, które po mę­skiej li­nii cier­pią na cho­roby zwią­zane z ukła­dem rozrodczym.

Nie­które me­ty­la­cje po­wo­dują raka, dla­tego ważne jest dal­sze ba­da­nie epi­mu­ta­cji po to, by upew­nić się czy nie są one po­wo­do­wane przez śro­do­wi­skowe czyn­niki po­przed­nich po­ko­leń. Po­dob­nie jest z dzie­siąt­kami in­nych cho­rób, w tym ta­kich jak np. Plą­sa­wica Hun­ting­tona, Ze­spół An­gel­mana, Syn­drom Retta.

Czy epigenetyka obala teorię ewolucji?

W żad­nym wy­padku, jest je­dy­nie ko­lejną ce­giełką w na­szym ro­zu­mie­niu jej działania.

Co możemy osiągnąć dzięki epigenetyce?

Lep­sze ży­cie, za­równo dla nas, jak i dla tych, któ­rych zo­sta­wimy po sobie.

Czy epigenetykę warto studiować głębiej?

Mam na­dzieję, że nie mu­szę ni­kogo prze­ko­ny­wać. Je­śli po­stęp ba­dań nad epi­ge­ne­tyką utrzyma po­zy­tywny trend, to być może za kilka po­ko­leń uda nam się wy­eli­mi­no­wać dzie­siątki, je­śli nie setki chorób.

Powiązane materiały:

• Drapieżna mysz
• Puszka Pandory
• Jak wyglądał Fahrenheit?
• Odkrył planetę i był poszukiwany :)
• Energia łapana w powietrzu