Lamarka evolūcijas atgriešanās?

Saskaņā ar diviem jauniem pētījumiem, dzīvnieka vides ietekmi pusaudža gados var nodot nākamajiem pēcnācējiem. Ja attiecināms uz cilvēkiem, pētījumi, kas veikti ar grauzējiem, liecina, ka gan bērnības izglītības, gan agrīnas vardarbības ietekme var aptvert vairākas paaudzes. Rezultāti sniedz atbalstu 200 gadus vecai evolūcijas teorijai, kas lielā mērā ir noraidīta: Lamarka evolūcija, kas apgalvo, ka iegūtās īpašības var nodot pēcnācējiem.

DNS klusēšana: Metilgrupu pievienošana specifiskiem plankumiem genomā var mainīt iezīmēto gēnu ekspresiju. Process, kas pazīstams kā DNS metilēšana, ir viens no epiģenētisko izmaiņu mehānismiem, pārmantojamām izmaiņām, kas nemaina pašas DNS secību. Šajā attēlā krāsainas joslas apzīmē bāzes, kas veido DNS virkni, bet zaļie apļi apzīmē metilēšanu.

Rezultāti ir ārkārtīgi pārsteidzoši un negaidīti, saka Li-Huei Tsai, MIT neirozinātnieks, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Patiešām, vienā no pētījumiem tika atklāts, ka smadzeņu spējas atjaunoties un attiecīgi atmiņas uzlabojumi var tikt nodoti tālāk. Šis pētījums, iespējams, ir pirmais pētījums, kas parāda, ka starp paaudzēm ir ietekme ne tikai uz uzvedību, bet arī uz smadzeņu plastiskumu.

Pēdējos gados zinātnieki ir atklājuši, ka epiģenētiskām izmaiņām — iedzimtām izmaiņām, kas nemaina pašas DNS secību — ir liela nozīme attīstībā, ļaujot ģenētiski identiskām šūnām attīstīt dažādas īpašības; epiģenētiskām izmaiņām ir nozīme arī vēža un citu slimību gadījumā. (Epiģenētikas definīcija ir nedaudz mainīga, un daži zinātnieki ierobežo šo terminu, atsaucoties uz specifiskiem molekulāriem mehānismiem, kas maina gēnu ekspresiju.) Lielākā daļa epiģenētisko pētījumu ir aprobežoti ar šūnu kontekstu vai ir aplūkoti zāļu vai uztura epiģenētiskā ietekme dzemdē. . Šie divi jaunie pētījumi ir unikāli ar to, ka vides izmaiņas, kas izraisa efektu – bagātināšanu vai agrīnu ļaunprātīgu izmantošanu – notiek pirms grūtniecības. Dodiet mātēm ķīmiskas vielas, un tas var ietekmēt pēcnācējus un nākamo paaudzi, saka Lerijs Feigs , neirozinātnieks Tufts Universitātes Medicīnas skolā Bostonā, kurš pārraudzīja daļu no pētījuma. Šajā gadījumā [vides izmaiņas] notika krietni pirms peles bija pat auglīgas.

Feiga pētījumā peles, kas ģenētiski izstrādātas, lai tām būtu atmiņas problēmas, divas nedēļas pusaudža gados tika audzētas bagātinātā vidē, kurā tika dotas rotaļlietas, vingrinājumi un sociālā mijiedarbība. Dzīvnieku atmiņa uzlabojās - tas ir nepārsteidzošs atklājums, ņemot vērā, ka iepriekš ir pierādīts, ka bagātināšana uzlabo smadzeņu darbību. Pēc tam peles tika atgrieztas normālos apstākļos, kur tās uzauga un ieguva pēcnācējus. Šai nākamajai peļu paaudzei bija arī labāka atmiņa, neskatoties uz to, ka tai bija ģenētisks defekts un tās nekad nav bijušas pakļautas bagātinātajai videi.

Pētnieki arī aplūkoja atmiņas molekulāro korelāciju, ko sauc par ilgtermiņa potenciāciju vai LTP, mehānismu, kas stiprina savienojumus starp neironiem. Vides bagātināšana noteica kļūdainu LTP pelēm ar ģenētisku defektu; fiksētā LTP pēc tam tika nodota viņu pēcnācējiem. Rezultāti bija patiesi pat tad, kad mazuļus audzināja peles ar atmiņas trūkumu, kuras nekad nebija guvušas rotaļlietu un sociālās mijiedarbības priekšrocības. Ja paskatās uz pēcnācējiem, viņiem joprojām ir proteīna defekts, taču viņiem ir arī normāls LTP, saka Feigs. Rezultāti tika publicēti šodien Neiroloģijas žurnāls .

Ja atklājumus var nodot cilvēkiem, tas nozīmē, ka meiteņu izglītība ir svarīga ne tikai viņu paaudzei, bet arī nākamajai, saka Moše Šifs Makgila universitātes Monreālā, kurš nebija iesaistīts pētījumā.

Otrajā pētījumā pētnieki atklāja, ka žurkām, kuras audzināja stresa stāvoklī esošās mātes, kuras atstāja novārtā un fiziski izmantoja savus pēcnācējus, tika konstatētas specifiskas epiģenētiskas modifikācijas viņu DNS. Vardarbībā izmantotās peles izauga par nabadzīgām mātēm un, šķiet, šīs izmaiņas nodeva saviem pēcnācējiem.

Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka slikta žurku māte var tikt pārnesta ar šāda veida DNS modifikācijām, taču tiek uzskatīts, ka šīs izmaiņas izraisa tieši mātes uzvedība. Jaunajā pētījumā pētnieki arī lika veselām mātēm audzināt stresa stāvoklī esošu māšu pēcnācējus un atklāja, ka problēmas tika novērstas tikai daļēji. Tas liek domāt, ka izmaiņas nebija saistītas ar viņu jaundzimušo pieredzi, saka Deivids Svets , neirozinātnieks Alabamas Universitātē Birmingemā, kurš pārraudzīja pētījumu. Tas bija kaut kas, kas jau bija, kad viņi piedzima. Pētījums tika publicēts tiešsaistē pagājušajā mēnesī Bioloģiskā psihiatrija .

Abu pētījumu rezultāti, visticamāk, būs pretrunīgi, iespējams, atdzīvinās gadsimtiem ilgas debates. Tas ir ļoti provokatīvi, saka Liza Montedžija , neirozinātnieks Teksasas Universitātes Dienvidrietumu medicīnas centrā Dalasā. Tas attiecas uz divām domāšanas skolām: Lamarks pret Darvinu.

Pretstatā dabiskajai atlasei, kurā izdzīvo un vairojas organismi, kas piedzimuši labi pielāgojušies savai videi, nododot šīs veiksmīgās īpašības, Lamarka evolūcija liecina, ka dzīvnieki dzīves laikā var attīstīt adaptīvas iezīmes, piemēram, labāku atmiņu, un tās nodot tālāk. iezīmes saviem pēcnācējiem. Pēdējā teorija lielā mērā tika atmesta, jo Darvina un vēlāk Mendeļa teorijas nostiprinājās. Taču Lamarka mantojuma jēdziens pēdējos gados ir atgriezies, jo zinātnieki uzzina vairāk par epigenētiku.

Es nedomāju nākt klajā ar atklājumiem, kas atbalsta neo-Lamarka mantojumu, saka Svets. Taču pētījumi tagad padara ticamāku, ka šīs lietas var būt reālas un var būt balstītas uz molekulāriem mehānismiem.

No otras puses, Feigs apgalvo, ka, lai gan atklājumi ir Lamarka veida parādība, tie joprojām ir darvinistiski, jo izmaiņas nav mūžīgas. Feiga pētījumā bagātināto peļu pēcnācēji zaudēja atmiņas priekšrocības pēc dažiem mēnešiem.

Sweatt un citi saka, ka šāda veida mantojums patiesībā var būt daudz izplatītāks, nekā gaidīts. Uzlabotās tehnoloģijas tagad sniedz plašāku skatījumu uz epiģenētiskajām izmaiņām, kas saistītas ar vidi un uzvedību. Zinātnieki sāk izmantot DNS mikromasīvus, kas pēdējos gados ir plaši izmantoti slimību ģenētiskajos pētījumos, lai aplūkotu vienu konkrētu izmaiņu veidu, kas pazīstams kā DNS metilēšana. Izmaiņas, ko mēs redzam, neaprobežojas tikai ar nelielu skaitu gēnu, saka Szyf, kurš izmanto tehnoloģiju epigenētikas un vēža pētīšanai. Tiek mainītas visas shēmas.

DNS sekvencēšanu, kuras cena strauji krītas, var izmantot arī DNS metilēšanas pētīšanai. Bet epigenētikas pētījumiem ir nepieciešama liela apjoma sekvencēšana, kas ir bijusi pārmērīgi dārga. Atšķirībā no genoma, katrs epigenoms ir atšķirīgs dažāda veida šūnās, saka Sweatt. Cilvēka epigenoma projekts būtu līdzvērtīgs 250 cilvēka genomiem, jo ​​organismā ir vismaz 250 šūnu tipi. Viņš saka, ka lēta secība drīzumā var padarīt iespējamu šāda veida pētījumu.

Faktiskais mehānisms, kas ir šo mantojuma modeļu pamatā, zinātniekiem ir nedaudz mistisks. Feigs uzskata, ka vides bagātināšana izraisa ilgstošas ​​hormonālas izmaiņas: kad dzīvniekam iestājas grūtniecība, hormons kaut kādā veidā mainītu augļa DNS, galu galā uzlabojot atmiņu un LTP pusaudža gados. Tomēr viņš brīdina, ka par to nav tiešu pierādījumu un nav īpašu pierādījumu tam, ka uzvedība tiek pārraidīta, izmantojot epiģenētiskus mehānismus.

paslēpties