Nie bez znaczenia była w tym przypadku epigenetyka, czyli dziedzina badająca zmiany wpływające na aktywność genów bez modyfikowania samej sekwencji DNA. W przeciwieństwie do mutacji genetycznych epigenetyczne znaczniki działają niczym biologiczne przełączniki, które mogą włączać lub wyłączać określone geny. Od lat wiadomo, że takie modyfikacje mogą być przekazywane potomstwu, lecz ich skala i sposób dziedziczenia pozostawały niejasne.
Czytaj też: Przeanalizowali próbki pobrane z planetoidy Bennu. Nasz kod genetyczny nie powstał na Ziemi?
Aby lepiej zrozumieć ten proces, naukowcy prześledzili wzorce metylacji DNA w trzech kolejnych pokoleniach myszy. Metylacja polega na przyłączaniu niewielkich grup chemicznych do określonych fragmentów DNA, co wpływa na aktywność genów. Badacze analizowali zarówno materiał genetyczny, jak i rozmieszczenie tych znaczników epigenetycznych, wykorzystując nowoczesne technologie sekwencjonowania długich fragmentów DNA. Dzięki temu mogli obserwować proces dziedziczenia z niespotykaną dotąd dokładnością.
Wyniki okazały się zaskakujące. Około 7 procent przeanalizowanych wzorców dziedziczenia epigenetycznego nie odpowiadało przewidywaniom wynikającym z praw Mendla. Innymi słowy, część znaczników była przekazywana potomstwu w sposób, którego nie dało się wyjaśnić klasycznym modelem genetycznym. Dla badaczy był to sygnał, że mechanizmy odpowiedzialne za dziedziczenie mogą być znacznie bardziej złożone niż dotychczas zakładano.
Jeszcze większe zdumienie wywołały sytuacje, w ramach których zidentyfikowali 54 przypadki, w jakich określone znaczniki epigenetyczne pojawiły się u potomstwa, mimo że nie występowały u żadnego z rodziców. W jednym z przykładów dwa osobniki pozbawione metylacji w konkretnym miejscu genomu wydały potomstwo, u którego metylacja była obecna na obu kopiach danego genu. Autorzy tych rewelacji przyznają, że obecnie nie potrafią w pełni wyjaśnić mechanizmu odpowiedzialnego za takie zjawisko.
Szczególne znaczenie ma również odkrycie pierwszego udokumentowanego przypadku naturalnej paramutacji u ssaka. Paramutacja to niezwykle rzadkie zjawisko, wcześniej obserwowane głównie u roślin i niektórych owadów. Polega ono na tym, że jedna kopia genu może wpływać na epigenetyczny stan drugiej kopii, zmieniając sposób jej funkcjonowania. W badaniu zjawisko to pojawiło się w genie Capn11, który odgrywa istotną rolę w prawidłowym rozwoju plemników. Zaburzenia związane z ludzkim odpowiednikiem tego genu są powiązane z problemami płodności.
Czytaj też: Kiedy biologia spotyka robotykę, a maszyny zaczynają „myśleć”
Zdaniem autorów badań ich odkrycie może mieć ogromne znaczenie dla zrozumienia wpływu środowiska na dziedziczenie. Już wcześniej pojawiały się sugestie, jakoby czynniki takie jak dieta, przewlekły stres czy przebyte urazy mogły pozostawiać ślady epigenetyczne. Nowe wyniki sugerują, iż niektóre z tych zmian mogą być przekazywane kolejnym pokoleniom częściej, niż sądziliśmy. I nawet jeśli doświadczenia życiowe nie muszą automatycznie zmieniać DNA potomstwa, to wygląda na to, że wpływ środowiska na dziedziczenie może być zaskakująco rozległy.
Źródło: Nature Genetics
