Lamarcko evoliucijos sugrįžimas?

Remiantis dviem naujais tyrimais, gyvūno aplinkos poveikis paauglystėje gali būti perduotas būsimiems palikuonims. Jei taikytina žmonėms, su graužikais atliktas tyrimas rodo, kad vaikų ugdymo ir ankstyvojo smurto poveikis gali apimti kartas. Išvados patvirtina 200 metų senumo evoliucijos teoriją, kuri iš esmės buvo atmesta: Lamarko evoliucija, kuri teigia, kad įgytos savybės gali būti perduotos palikuonims.





DNR nutildymas: Metilo grupių pridėjimas prie specifinių genomo dėmių gali pakeisti pažymėtų genų ekspresiją. Procesas, žinomas kaip DNR metilinimas, yra vienas iš epigenetinių pokyčių mechanizmų, paveldimų pokyčių, kurie nekeičia pačios DNR sekos. Šiame paveikslėlyje spalvotos juostos žymi pagrindus, sudarančius DNR grandinę, o žali apskritimai reiškia metilinimą.

Rezultatai yra nepaprastai stebinantys ir netikėti, sako Li-Huei Tsai, MIT neurologas, kuris nedalyvavo tyrime. Iš tiesų, vienas iš tyrimų parodė, kad smegenų gebėjimas persijungti ir atitinkamai pagerėti atmintis gali būti perduotas. Šis tyrimas tikriausiai yra pirmasis tyrimas, parodantis, kad kartų kartos poveikis yra ne tik elgesiui, bet ir smegenų plastiškumui.



Pastaraisiais metais mokslininkai išsiaiškino, kad epigenetiniai pokyčiai – paveldimi pokyčiai, kurie nekeičia pačios DNR sekos – vaidina svarbų vaidmenį vystymuisi, todėl genetiškai identiškose ląstelėse gali išsivystyti skirtingos savybės; epigenetiniai pokyčiai taip pat turi įtakos vėžiui ir kitoms ligoms. (Epigenetikos apibrėžimas yra šiek tiek įvairus, kai kurie mokslininkai apriboja šį terminą, nurodydami specifinius molekulinius mechanizmus, kurie keičia genų ekspresiją.) Dauguma epigenetinių tyrimų buvo apriboti ląstelių kontekstu arba nagrinėjo epigenetinį vaistų ar dietos poveikį gimdoje. . Šie du nauji tyrimai yra unikalūs tuo, kad aplinkos pokyčiai, sukeliantys poveikį – praturtinimas arba ankstyvas piktnaudžiavimas – įvyksta dar prieš nėštumą. Duokite motinoms cheminių medžiagų, ir tai gali turėti įtakos palikuonims ir kitai kartai, sako Laris Feigas Neurologas iš Tuftso universiteto medicinos mokyklos Bostone, kuris prižiūrėjo dalį tyrimo. Šiuo atveju [aplinkos pokytis] įvyko gerokai anksčiau, nei pelės buvo vaisingos.



Feigo tyrime pelės, genetiškai modifikuotos, turinčios atminties problemų, paauglystėje dvi savaites buvo auginamos turtingoje aplinkoje – jiems buvo duoti žaislai, mankšta ir socialinis bendravimas. Gyvūnų atmintis pagerėjo – tai nenuostabu, nes anksčiau buvo įrodyta, kad sodrinimas pagerina smegenų veiklą. Tada pelėms buvo grąžintos normalios sąlygos, kur jos užaugo ir susilaukė palikuonių. Šios naujos kartos pelių atmintis taip pat buvo geresnė, nepaisant to, kad jos turėjo genetinį defektą ir niekada nebuvo veikiamos praturtintos aplinkos.

Tyrėjai taip pat ištyrė molekulinę atminties koreliaciją, vadinamą ilgalaikiu potencija, arba LTP, mechanizmu, stiprinančiu ryšius tarp neuronų. Aplinkos praturtinimas ištaisė klaidingą LTP pelėms, turinčioms genetinį defektą; fiksuotas LTP tada buvo perduotas jų palikuonims. Išvados pasitvirtino net tada, kai jauniklius augino atminties stokojančios pelės, kurios niekada neturėjo naudos iš žaislų ir socialinio bendravimo. Pažvelgus į palikuonis, jie vis dar turi baltymų defektą, tačiau jie taip pat turi normalų LTP, sako Feigas. Išvados buvo paskelbtos šiandien Neurologijos žurnalas .

Jei išvados gali būti perduotos žmonėms, tai reiškia, kad mergaičių išsilavinimas yra svarbus ne tik jų kartai, bet ir kitai kartai, sako Moše Szyfas McGill universiteto Monrealyje, kuris tyrime nedalyvavo.



Antrojo tyrimo metu mokslininkai išsiaiškino, kad žiurkėms, kurias augino stresą patiriančios motinos, kurios nepaisė ir fiziškai smurtavo savo palikuoniuose, pastebėta specifinių epigenetinių jų DNR modifikacijų. Išnaudotos pelės užaugo neturtingomis motinomis ir, atrodo, perduoda šiuos pokyčius savo palikuonims.

Ankstesni tyrimai parodė, kad bloga žiurkių motinystė gali būti perduodama per tokį DNR modifikavimą, tačiau manoma, kad šiuos pokyčius sukelia būtent motinos elgesys. Naujajame tyrime mokslininkai taip pat turėjo sveikų motinų, auginančių stresą patiriančių motinų palikuonis, ir nustatė, kad problemos buvo išspręstos tik iš dalies. Tai rodo, kad pokyčius lėmė ne naujagimių patirtis, sako Davidas Sweattas , Alabamos universiteto Birmingeme neurologas, prižiūrėjęs tyrimą. Tai buvo kažkas, kas jau buvo, kai jie gimė. Tyrimas buvo paskelbtas internete praėjusį mėnesį Biologinė psichiatrija .

Abiejų tyrimų rezultatai greičiausiai bus prieštaringi, galbūt prikels šimtmečius trukusias diskusijas. Tai labai provokuojanti, sako Lisa Monteggia , neurologas Teksaso universiteto Pietvakarių medicinos centre Dalase. Tai grįžta prie dviejų mąstymo mokyklų: Lamarko ir Darvino.



Skirtingai nuo natūralios atrankos, kai organizmai, gimę gerai prisitaikę prie aplinkos, išgyvena ir dauginasi, perduodami tuos sėkmingus bruožus, Lamarko evoliucija rodo, kad gyvūnai per savo gyvenimą gali išsiugdyti adaptacinius bruožus, pvz., geresnę atmintį, ir jas perduoti. bruožai jų palikuonims. Pastarosios teorijos iš esmės buvo atsisakyta, nes įsigalėjo Darvino, o vėliau Mendelio teorijos. Tačiau Lamarko paveldėjimo koncepcija pastaraisiais metais sugrįžo, nes mokslininkai daugiau sužino apie epigenetiką.

Aš nesiekiau pateikti išvadų, patvirtinančių neo-Lamarko paveldėjimą, sako Sweattas. Tačiau dabar atlikus tyrimą labiau tikėtina, kad šie dalykai gali būti tikri ir gali būti pagrįsti molekuliniais mechanizmais.

Kita vertus, Feigas teigia, kad nors išvados yra Lamarko reiškinys, jie vis dar yra darvinistiški, nes pokyčiai nesitęsia amžinai. Feigo tyrime praturtintų pelių palikuonys prarado savo atminties pranašumus po kelių mėnesių.



Sweatt ir kiti teigia, kad tokio tipo paveldėjimas iš tikrųjų gali būti daug dažnesnis nei tikėtasi. Tobulėjančios technologijos dabar leidžia plačiau pažvelgti į epigenetinius pokyčius, susijusius su aplinka ir elgesiu. Mokslininkai pradeda naudoti DNR mikromatricas, kurios per pastaruosius kelerius metus buvo plačiai naudojamos genetiniuose ligų tyrimuose, kad pažvelgtų į vieną specifinį pokyčių tipą, žinomą kaip DNR metilinimas. Pokyčiai, kuriuos matome, neapsiriboja nedideliu genų skaičiumi, sako Szyfas, kuris naudoja technologiją epigenetikai ir vėžiui tirti. Keičiamos visos grandinės.

DNR metilinimo tyrimui gali būti naudojamas ir DNR sekos nustatymas, kurio kaina sparčiai mažėja. Tačiau epigenetikos tyrimams reikalingas didelės apimties sekos nustatymas, kuris buvo pernelyg brangus. Priešingai nei genomas, kiekvienas epigenomas skiriasi skirtingų tipų ląstelėse, sako Sweattas. Žmogaus epigenomo projektas prilygtų 250 žmogaus genomų, nes organizme yra mažiausiai 250 ląstelių tipų. Jis sako, kad pigus sekos nustatymas netrukus gali padaryti tokį tyrimą.

Tikrasis mechanizmas, kuriuo grindžiami šie paveldėjimo modeliai, mokslininkams yra šiek tiek mįslinga. Feigas teigia, kad aplinkos praturtėjimas sukelia ilgalaikius hormoninius pokyčius: kai gyvūnas pastoja, hormonas kažkaip pakeistų vaisiaus DNR, todėl paauglystėje pagerėja atmintis ir LTP. Tačiau jis perspėja, kad nėra tiesioginių to įrodymų ir jokių konkrečių įrodymų, kad elgesys perduodamas per epigenetinius mechanizmus.

paslėpti