Старение как побочный эффект эволюции

1.2. Эпигенетическая информация чётко обособлена от самой ДНК, изменяется в ответ на сигналы из окружающей среды и участвует в регуляции клеточных функций. Человеческое тело способно быстро модифицироваться, если этого потребует окружающая среда

Сегодня мы знаем, что основную роль в детерминировании физиологических особенностей организма играют гены. Одновременно появляется всё больше свидетельств того, что окружающая среда и различные жизненные обстоятельства тоже влияют на активность наших генов и, следовательно, на проявление тех или иных признаков (Нестлер Э., 2012).

Биологическое наследие, получаемое от нас детьми, включает в себя нечто большее, чем просто нуклеотидные последовательности родительских генов. Они получают от нас и так называемую эпигенетическую информацию, влияние которой распространяется не только на первое поколение, но и на внуков и даже правнуков. Подобно ДНК, эпигенетическая информация хранится в хромосомах. В частности, она существует в виде небольших молекул, которые присоединяются к ДНК и хромосомным белкам. Однако эпигенетическая информация чётко обособлена от самой ДНК, изменяется в ответ на сигналы из окружающей среды и участвует в регуляции клеточных функций (Скиннер М., 2015).

Воздействие внешних факторов на животных и растения (например, контакт с некоторыми загрязняющими веществами или стресс различной природы) может повлиять на состояние здоровья потомства без каких-либо изменений в ДНК. Эффект от подобных воздействий может сохраняться на протяжении ряда поколений вследствие специфических процессов, протекающих в репродуктивных клетках (сперматозоидах, яйцеклетках и их клетках-предшественниках). Так называемое эпигенетическое наследие может затягивать и более далёких потомков через изменение расположения специфических маркеров, связанных с ДНК.

В 1990-х гг. исследователи выявили множество эпигенетических маркеров, которые могут легко включать и выключать целые серии последовательно расположенных генов, независимо от информации, заключённой в ДНК. В поле зрения учёных попали также особые РНК, называемые некодирующими. На них ничего не синтезируется, но они могут взаимодействовать с эпигенетическими маркерами, находящимися на ДНК и гистонах. Процесс взаимодействия между геномом и эпигеномом крайне изменчив и до сих пор во многом остаётся загадочным.

Малейшие изменения эпигенетической информации влияют на активацию тех или иных генов в клетках, находящихся в различных частях организма. Вредные химические вещества, недостаточное или несбалансированное питание и другие стрессовые воздействия (изменение климата, патогенные микроорганизмы) могут спровоцировать присоединение или удаление эпигенетических маркеров, что, в свою очередь, повлияет на активность генов, а значит, и на работу тканей и органов. Эпигеном может полностью выключать некоторые участки генома. Например, существует множество генов, кодирующих обонятельную систему, в которых мы не нуждаемся. Поэтому они «выключены» эпигеномом посредством химической модификации ДНК. А значит, наиболее важной ролью эпигенетических маркеров (если не самой целью их существования) может оказаться резкое увеличение изменчивости особей в популяциях различных организмов.

В исследовании Манела Эстеле из Барселонского университета (Каталония) показано, что существование взаимовлияния между генетическим и эпигенетическим вариантами модификации у человека, позволяет добиться тонкой настройки для идеального соответствия разным средам обитания (Бёрч Х., 2013). А поскольку эпигенетические изменения происходят в тысячу раз чаще, чем генетические, то эпигенетический уровень управления позволяет человеку адаптироваться гораздо быстрее. Люди могли использовать этот режим мгновенной адаптации для быстрого изменения пигментации кожи, а также для защиты от таких заболеваний, как корь и гепатит В. «Если организму человека или животного требуется быстрое изменение, дающее преимущество в выживании, то, скорее всего, сначала произойдет эпигенетическая модификация, – утверждает Манел. – В нашем исследовании также показано, что существует взаимовлияние между генетическим и эпигенетическим вариантами модификации у человека, что позволяет добиться тонкой настройки для идеального соответствия разным средам обитания».

Таким образом, человеческое тело модифицируется в зависимости от состояния среды при наличии эпигенетического уровня управления. То есть известное изречение «среда формирует человека» соответствует действительности.

1.3. Регулирующая часть генома значительно превышает кодирующую. Любопытно, что эти две части, по всей видимости, по-разному эволюционируют