Биологи доказали, что эпигенетическая информация, то есть влияющие на активность генов специфические модификации ДНК, передаются по наследству. Подобные изменения могут возникнуть при жизни организма, например, в ответ на диету. Таким образом наследственность родителей определяется не только самой последовательностью их ДНК, но и прижизненным опытом. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Стандартный взгляд генетики и дарвиновской теории эволюции утверждает, что вся передаваемая родителями потомству информация закодирована в виде последовательности нуклеотидов в ДНК. Во времена Дарвина способ кодирования наследственной информации еще не был известен, но сам ученый выдвигал свою теорию частично как ответ на распространенную в XIX веке идею ламаркизма о наследовании приобретенных признаков. Согласно Жану Батисту Ламарку, у жирафов появилась длинная шея, так как они в течение многих поколений тянулись к высоким веткам с листвой. Эволюция Дарвина объясняет это иначе: согласно ей выжили только те предки жирафов, гены которых благоприятствовали появлению длинной шеи, а носители других вариантов просто вымерли.
Работы последних лет указывали на то, что Ламарк мог быть частично прав, причем как на основе данных о животных, так и на основе исследований людей. В частности, были указания, что переносимый отцом стресс от неблагоприятных условий окружающей среды и диета могут влиять на здоровье и развитие потомства. Тем не менее, ученые не знали, как именно может передаваться подобная информация.
Авторы новой работе на примере классического модельного организма — нематоды C. elegans — доказывают, что приобретенный опыт передается к потомству с помощью эпигенитических меток на генах в сперме. Такие метки могут находится на самой ДНК или на гистонах — белках, которые упаковывают ДНК в клетках. Они не меняют саму последовательность генетической информации, но влияют на активность генов, так как могут помогать или мешать читать отдельные участки ДНК. Ученые уже описали случаи эпигенетической наследственности, но ранее считалось, что генетическая информация в сперматозоидах не упакована при помощи гистонов и не может передавать соответствующие эпигинетические метки. Это также оказалось неверно.
В новой работе показывается, что сперматозоиды C. elegans полностью сохраняют упаковку при помощи гистонов. Авторы показали, что изученный ими эпигенетический маркер H3K27me3 не только передается потомству, но и играет важную роль в начальном развитии эмбрионов. Так, при удалении этой метки большинство отпрысков получалось стерильным. В будущих исследованиях биологи хотят детально выяснить, какие именно эпигенетические метки отвечают за передачу приобретенного опыта. Для этого они перед спариванием будут заставлять самцов нематод голодать в течение длительного времени или вводить им алкоголь.
Исследователи создали математическую модель эпилепсии