Читаем The Epigenetics Revolution полностью

Of course, the standard answer has always been that discordancy between the twins is due to differences in their environments. Sometimes this is clearly true. If we were monitoring longevity, for example, one twin getting knocked over and killed by a number 47 bus would certainly represent an environmental difference. But this is an extreme scenario. Many twins share a fairly similar environment, especially in early development. Even so, it is certainly possible that there are multiple subtle environmental differences that may be hard to monitor appropriately.

But if we invoke the environment as the other important factor in development of disease, this raises another problem. It still leaves the question of how the environment does this. Somehow the environmental stimuli – be these compounds in our food, chemicals in cigarette smoke, UV rays in sunlight, pollutants from car exhausts or any of the thousands of molecules and radiation sources that we’re exposed to every day – must impact on our genes and cause a change in expression.

The majority of non-infectious diseases that afflict most people take a long time to develop, and then remain as a problem for many years if there is no cure available. The stimuli from the environment could theoretically be acting on the genes all the time in the cells that are acting abnormally, leading to disease. But this seems unlikely, especially because most of the chronic diseases probably involve the interaction of multiple stimuli with multiple genes. It’s hard to imagine that all these stimuli would be present for decades at a time. The alternative is that there is a mechanism that keeps the disease-associated cells in an abnormal state, i.e. expressing genes inappropriately.

In the absence of any substantial evidence for a role for somatic mutation, epigenetics seems like a strong candidate for this mechanism. This would allow the genes in one twin to stay mis-regulated, ultimately leading to a disease. We’re only at the beginning of the investigation but some evidence has started accumulating that suggests this may indeed be the case.

One of the most straightforward experiments conceptually, is to analyse if chromatin modification patterns (the epigenome) change as MZ twins get older. In the simplest case, we wouldn’t even need to investigate this in the context of disease. We could start by testing a much simpler hypothesis – that genetically identical individuals become epigenetically non-identical as they age. If this hypothesis is correct, this would support the idea that MZ twins can vary from each other at the epigenetic level. This in turn would strengthen our confidence in moving forwards to examining the role of epigenetic changes in disease.

In 2005, a large collaborative group headed by Professor Manel Esteller, then at the Spanish National Cancer Centre in Madrid, published a paper in which they examined this issue[31]. They made some interesting discoveries. If they examined chromatin from infant MZ twin pairs, they couldn’t see much difference in the levels of DNA methylation or of histone acetylation between the two twins. When they looked at pairs of MZ twins who were much older, such as in their fifties, there was a lot of variation within the pair for the amount of DNA methylation or histone acetylation. This seemed to be particularly true of twins that had lived apart for a long time.

The results from this study were consistent with a model where genetically identical twins start out epigenetically very similar, and then diverge as they get older. The older MZ twins who had led separate and different lives for the longest would be expected to be the ones who had encountered the greatest differences in their environments. The finding that these were precisely the twin pairs who were most different epigenetically was consistent with the idea that the epigenome (the overall pattern of epigenetic modifications on the genome) reflects environmental differences.

Children who eat breakfast are statistically more likely to do well at school than children who skip breakfast. This doesn’t necessarily mean that learning can be improved by a bowl of cornflakes. It may simply be that children who eat breakfast are more likely to be children whose parents make an effort to get them to school every day, on time, and help them with their studies. Similarly, Professor Esteller’s data are correlative. They show there is a relationship between the ages of twins and how different they are epigenetically, but they don’t prove that age has caused the change in the epigenome. But at least the hypothesis can remain in play.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Происхождение мозга
Происхождение мозга

Описаны принципы строения и физиологии мозга животных. На основе морфофункционального анализа реконструированы основные этапы эволюции нервной системы. Сформулированы причины, механизмы и условия появления нервных клеток, простых нервных сетей и нервных систем беспозвоночных. Представлена эволюционная теория переходных сред как основа для разработки нейробиологических моделей происхождения хордовых, первичноводных позвоночных, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Изложены причины возникновения нервных систем различных архетипов и их роль в определении стратегий поведения животных. Приведены примеры использования нейробиологических законов для реконструкции путей эволюции позвоночных и беспозвоночных животных, а также основные принципы адаптивной эволюции нервной системы и поведения.Монография предназначена для зоологов, психологов, студентов биологических специальностей и всех, кто интересуется проблемами эволюции нервной системы и поведения животных.

Сергей Вячеславович Савельев , Сергей Савельев

Биология, биофизика, биохимия / Зоология / Биология / Образование и наука
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни

Испокон веков люди обращали взоры к звездам и размышляли, почему мы здесь и одни ли мы во Вселенной. Нам свойственно задумываться о том, почему существуют растения и животные, откуда мы пришли, кто были наши предки и что ждет нас впереди. Пусть ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и вообще всего не 42, как утверждал когда-то Дуглас Адамс, но он не менее краток и загадочен — митохондрии.Они показывают нам, как возникла жизнь на нашей планете. Они объясняют, почему бактерии так долго царили на ней и почему эволюция, скорее всего, не поднялась выше уровня бактериальной слизи нигде во Вселенной. Они позволяют понять, как возникли первые сложные клетки и как земная жизнь взошла по лестнице восходящей сложности к вершинам славы. Они показывают нам, почему возникли теплокровные существа, стряхнувшие оковы окружающей среды; почему существуют мужчины и женщины, почему мы влюбляемся и заводим детей. Они говорят нам, почему наши дни в этом мире сочтены, почему мы стареем и умираем. Они могут подсказать нам лучший способ провести закатные годы жизни, избежав старости как обузы и проклятия. Может быть, митохондрии и не объясняют смысл жизни, но, по крайней мере, показывают, что она собой представляет. А разве можно понять смысл жизни, не зная, как она устроена?16+

Ник Лэйн

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Образование и наука
Взаимопомощь как фактор эволюции
Взаимопомощь как фактор эволюции

Труд известного теоретика и организатора анархизма Петра Алексеевича Кропоткина. После 1917 года печатался лишь фрагментарно в нескольких сборниках, в частности, в книге "Анархия".В области биологии идеи Кропоткина о взаимопомощи как факторе эволюции, об отсутствии внутривидовой борьбы представляли собой развитие одного из важных направлений дарвинизма. Свое учение о взаимной помощи и поддержке, об отсутствии внутривидовой борьбы Кропоткин перенес и на общественную жизнь. Наряду с этим он признавал, что как биологическая, так и социальная жизнь проникнута началом борьбы. Но социальная борьба плодотворна и прогрессивна только тогда, когда она помогает возникновению новых форм, основанных на принципах справедливости и солидарности. Сформулированный ученым закон взаимной помощи лег в основу его этического учения, которое он развил в своем незавершенном труде "Этика".

Петр Алексеевич Кропоткин

Культурология / Биология, биофизика, биохимия / Политика / Биология / Образование и наука
Основы психофизиологии
Основы психофизиологии

В учебнике «Основы психофизиологии» раскрыты все темы, составляющие в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования содержание курса по психофизиологии, и дополнительно те вопросы, которые представляют собой «точки роста» и привлекают значительное внимание исследователей. В учебнике описаны основные методологические подходы и методы, разработанные как в отечественной, так и в зарубежной психофизиологии, последние достижения этой науки.Настоящий учебник, который отражает современное состояние психофизиологии во всей её полноте, предназначен студентам, аспирантам, научным сотрудникам, а также всем тем, кто интересуется методологией науки, психологией, психофизиологией, нейронауками, методами и результатами объективного изучения психики.

Игорь Сергеевич Дикий , Людмила Александровна Дикая , Юрий Александров , Юрий Иосифович Александров

Детская образовательная литература / Биология, биофизика, биохимия / Биология / Книги Для Детей / Образование и наука