Читаем The Epigenetics Revolution полностью

Figure 7.3 Mice generated in which a particular foreign piece of DNA was either methylated or not methylated. Black represents methylated DNA, and white represents unmethylated. When a mother passed on this foreign DNA, the DNA was always heavily methylated (black) in her offspring, regardless of whether she herself had been ‘black’ or ‘white’. The opposite was found for males, whose offspring always had unmethylated ‘white’ DNA. This was the first experimental demonstration that some regions of the genome can be marked to indicate if they were inherited via the maternal or the paternal line.


Black represents the methylated inserted DNA, whereas white represents unmethylated DNA. Fathers always give their offspring white, unmethylated DNA whereas mothers always give their offspring black, methylated DNA. In other words, the methylation in the offspring is dependent on the sex of the parent who passed the inserted DNA onto them. It’s not dependent on what the methylation was like in the parent. For example, a ‘black’ male will always have offspring with ‘white’ DNA.

What this paper from Azim Surani[59], and another published at the same time[60], demonstrated was that when mammals create eggs and sperm, they somehow manage to barcode the DNA in these cells. It’s as if the chromosomes carry little flags. The chromosomes in sperm carry little flags that say, ‘I’m from Dad’ and the chromosomes in eggs carry little flags that say, ‘I’m from Mum’. DNA methylation is the fabric that these flags are made from.

The description that is used for this is imprinting – the chromosomes have been imprinted with information about which parent they came from originally. Imprinting and parent-of-origin effects are something we will explore in more detail in the next chapter.

What was happening to the foreign DNA in the experiments, which kept changing its methylation status as it was transmitted from parent to offspring? It had, quite by chance, got inserted into a region of the mouse DNA that carried one of these flags. As a consequence, the foreign DNA also started getting DNA methylation flags stuck to it when it was passed down the generations.

The fact that only one of seven mouse lines showed this effect suggested that not all of the genome carries these flags. If the whole genome was marked in this way, we would have expected that all the lines that were tested would show the effect. In fact, the one in seven rate suggests that these flagged regions are the exception, not the rule.

In Chapter 6 we saw that sometimes animals do inherit acquired characteristics from their parents. The work of Emma Whitelaw, amongst others, shows us that some epigenetic modifications do indeed get passed between parent and offspring, via the sperm and the egg. This type of inheritance is pretty rare, but it does strengthen our belief that there must be some epigenetic modifications that are special. They don’t get replaced when the egg and sperm fuse to form the zygote. So, although the vast majority of the mammalian genome does get reset when the egg and the sperm fuse, a small percentage of it is immune from this reprogramming.

The epigenetics arms race

Only 2 per cent of our genome codes for proteins. A massive 42 per cent is composed of retrotransposons. These are very odd sequences of DNA, which probably originated from viruses in our evolutionary past. Some retrotransposons are transcribed to produce RNA and this can affect the expression of neighbouring genes. This can have serious consequences for cells. If it drives up expression of genes that cause cells to proliferate too aggressively, for example, this may nudge cells towards becoming cancerous.

There’s a constant arms race in evolution, and mechanisms have evolved in our cells to control the activity of these types of retrotransposons. One of the major mechanisms that cells use is epigenetic. The retrotransposon DNA gets methylated by the cell, turning off retrotransposon RNA expression. This prevents the RNA disrupting expression of neighbouring genes. One particular class, known as IAP retrotransposons, seems to be a particular target of this control mechanism.

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