Биологи описали передачу генетической информации вне ДНК через поколения

Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Круз (США) раскрыли механизм передачи биологических черт и признаков за пределами молекул ДНК. Оказалось, наследственная информация может таким образом переходить не только от родителей, но и от бабушек с дедушками, пишут биологи в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Похожесть потомства на своих родителей люди заметили еще в глубокой древности, но только в XIX веке монах-биолог Грегор Мендель и дворянин Имре Фестерик дали научное объяснение, почему так происходит. Наследуемые признаки в виде генов закодированы в молекулах ДНК и РНК, которые передаются от поколения к поколению. Сами гены обычно не меняются при жизни организма, а причина изменчивости новых поколений заключается в том, что гены предков (не только прямых, но и более дальних) перетасовываются при половом размножении подобно колоде карт.

Долгое время ученые считали, что гены — единственный механизм передачи наследственной информации. То есть вне ДНК и РНК наследования признаков не происходит. Значит, те черты и свойства, что организм приобрел при жизни, не могут передаваться его детям. Однако к концу XX века биологи обнаружили, что это не так: есть еще эпигенетический канал передачи признаков. Суть его работы в следующем: под влиянием различных прижизненных факторов (например, сильного стресса) меняется «уровень активации» различных участков ДНК и РНК. Из-за этого один и тот же генетический код может выдавать разные результаты у родителя и его ребенка.

Американские биологи из Калифорнийского университета изучили один из таких механизмов, использовав почвенных червей-нематод (Caenorhabditis elegans). Под воздействием эпигенетической метки H3K27me3 молекула ДНК плотно упаковывается, что делает некоторые гены труднодоступными для активации. Ученые удалили эту метку из хромосом сперматозоидов нематод и оплодотворили ими яйцеклетки с полностью промаркированными генами, чтобы точно определить, к каким изменениям это приведет.

Как и ожидали биологи, без H3K27me3 у потомства активировались обычно неактивные гены. Это приводило к различным эффектам, вплоть до бесплодия некоторых червей. Но самое интересное оказалось в том, что некоторые гены активировались раньше, чем нужно, — прямо в зародышевой ткани, тогда как в норме они должны были запуститься в уже сформированных нейронах. И этот приобретенный шаблон активации генов стабильно передавался потомству.

По словам Сьюзан Строум, одного из авторов исследования, любые эпигенетические изменения в зародышевой линии могут потенциально сохраняться на протяжении многих поколений. Это похоже не на какую-то странную особенность червей-нематод, а на законсервированный эпигенетический механизм, характерный для животных вообще, включая людей.

Следовательно, развитие отдельного человека может испытывать влияние жизненных обстоятельств, которые довелось пережить его предкам — не только непосредственно родителям, но и бабушкам с дедушками. Однако проверить эту гипотезу на людях пока не представляется возможным: генетические эксперименты с участием человека запрещены.