Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности

Для исследования данных, предполагающих, что трансгенерационная наследственность по мужской линии действительно может иметь место, мы снова обратимся к историческим событиям. В северной Швеции есть географически изолированный регион, который носит название Оверкаликс. В конце XIX и начале XX веков там часто случались периоды острого недостатка продовольствия (вызванного бедными урожаями, военными действиями и транспортными проблемами), которые чередовались с периодами изобилия. Ученые провели исследования показателей смертности у потомков людей, живших там в это время. В частности, они проанализировали объемы принимаемой пищи на этапе детства, который принято называть периодом медленного роста (ПМР). При прочих идентичных условиях, дети медленнее всего растут в годы, предшествующие половому созреванию. Это совершенно нормальное явление, наблюдаемое практически во всех культурах.

В результате изучения исторических документов исследователи пришли к выводу, что если пищи было мало в ПМР отца, его сын имел меньше шансов умереть от сердечно-сосудистых заболеваний (таких как удар, повышенное кровяное давление или болезнь коронарной артерии). С другой стороны, если у мужчины во время ПМР пищи было в избытке, его внуки подвергались повышенной опасности умереть от осложнений, вызванных диабетом[42]. В полном соответствии нашему примеру о Камилле, бабушка которой пережила Голландскую голодную зиму, их сыновья и внуки имели измененный фенотип (изменения степени риска умереть от сердечно-сосудистых заболеваний или диабета), возникший в ответ на средовые стимулы, с которыми сами они никогда не сталкивались.

Такие следствия не могут быть результатом влияния внутриматочной среды или изменений в цитоплазме по причинам, уже изложенным выше. Значит, представляется возможным предположить, что эти трансгенерационные последствия, обусловленные количеством пищи, доступной поколению дедов, были переданы внукам посредством эпигенетических факторов. Эти выводы выглядят еще более удивительными, если мы вспомним, что изначальная причина (недостаток или обилие пищи) имела место в то время, когда мальчики еще не достигли периода полового созревания, то есть еще даже не начали вырабатывать сперму. Несмотря на это, они передали результат, вызванный этой причиной, своим сыновьям и внукам.

Однако не все так гладко и бесспорно в этих исследованиях возможности передачи трансгенерационной наследственности по мужской линии. В частности, весьма рискованно полностью полагаться на абсолютную достоверность старых записей о причинах смерти и делать выводы на основании исторических документов. Кроме того, многие из наблюдаемых последствий были выражены не слишком явно. Это одна из главных проблем, обычно возникающих при работе с людьми, наряду с прочими, которые мы уже обсудили, такими как наша генетическая вариативность и невозможность контролировать окружающую среду хоть сколько-нибудь серьезным образом. Всегда существует риск, что из имеющейся информации мы можем сделать неверные выводы, как это и случилось с Ламарком, когда он изучал семьи кузнецов.

Еретическая мышь

Существует ли какой-либо альтернативный способ исследовать возможность трансгенерационной наследственности? Если этот феномен присутствует и у представителей других видов, у нас будет значительно больше уверенности в том, что это явление реально. Дело в том, что эксперименты на модельных системах для проверки каких-либо гипотез могут поводиться целенаправленно и давать более объективную картину, нежели просто изучение данных, предоставляемых природой или историей.

И здесь нам опять на помощь приходят мыши агути. Опыты Эммы Уайтло показали, что вариативность окраса шерсти у мышей агути обусловлена эпигенетическим механизмом, в частности ДНК-метилированием ретротранспозона в гене агути. У всех мышей разных окрасок были одинаковые последовательности ДНК, но различные уровни эпигенетической модификации ретротранспозона.

Профессор Уайтло решила выяснить, может ли окрас шерсти передаваться по наследству. Если да, то это стало бы доказательством того, что не только ДНК передается от родителя потомству, но и эпигенетические модификации генома. И это могло бы стать возможным механизмом трансгенерационной наследственности приобретенных характеристик.

Когда выбранные Эммой Уайтло мыши дали приплод, профессор получила результаты, показанные на рисунке 6.2. Для удобства здесь изображено только то потомство, которое унаследовало ретротранспозон A^vy от матери, поскольку именно эти результаты нас интересуют.