biednemu zawsze wiatr w geny

Nieliczni ludzie pochwalić się mogą tym, że dzięki nim napisano kilka tysięcy prac naukowych. Należy do nich kilkanaście tysięcy osób objętych czterema słynnymi brytyjskimi programami badań podłużnych. W tym rodzaju badań, do uczestników wraca się kilkukrotnie, w dłuższych odstępach czasu, sprawdzając, jak zmienia się ich sytuacja. Brytyjski program badań podłużnych znany jest pod wspólnym mianem British Birth Cohort Studies. 

W ramach jednego z tych badań, rozpoczętego w roku 1958, przebadano niemal 17 000 osób, urodzonych w konkretnym tygodniu tego roku. Ośmiokrotnie podejmowano próby dotarcia do możliwie wielu uczestników oryginalnego badania - ostatnim razem udało się dotrzeć do ponad dwóch tysięcy osób. Wielokrotnie pytano ich o sytuację materialną, stan zdrowia, pozycję społeczną i wykształcenie. Świat nauki i cała ludzkość są im winne ogromną wdzięczność. Na podstawie danych zebranych od uczestników BBCS wydano wiele rządowych zaleceń dotyczących polityki społecznej i przygotowano tysiące publikacji naukowych. W 2002 roku, gdy badani mieli już 44 lata, oprócz wypełniania kwestionariuszy i wzięcia udziału w rozmowie z badaczami, męscy uczestnicy badania użyczyli próbek swojego materiału genetycznego. Umożliwiło to przeprowadzenie kolejnych badań. Tym razem dotyczyły one fascynującej i prężenie rozwijającej się dziedziny biologii - epigenetyki.

Od połowy XX wieku wiemy, że pomiędzy genami i środowiskiem kryje się trzeci elementem układanki. Czynniki epigenetyczne - chemiczne modyfikacje zachodzące wokół DNA, powstające pod wpływem środowiska, w którym żyje dany organizm. Owe zmiany nie wpływają na sam genom, determinując jednak to, w jaki sposób dochodzi on do głosu w funkcjonowaniu organizmu. Przykładowo, metylacja DNA (przyklejanie się grup metylowych, fragmentów związków chemicznych, do łańcucha DNA) powoduje, że niektóre kawałki kodu genetycznego są pomijane przy przepisywaniu genomu na białka budujące organizm. Proces ten odgrywa istotną funkcję w regulacji tego, które geny są aktywowane a które wyciszane. Co więcej, wygląda na to, że niektóre z tych zmian - nabytych w ciągu życia np. w wyniku trudnych warunków rozwoju - mogą być przekazywane kolejnym pokoleniom. *Możliwe, że ma to swój udział w powstawaniu zaburzeń psychicznych, jak i wielu innych chorób. W literaturze popularnonaukowej podkreśla się często, że stoi to w sprzeczności z Darwinowskim rozumieniem ewolucji, przyznając rację Jean-Baptiste de Lamarckowi, utrzymującemu, że gatunki zmieniają się dzięki dziedziczeniu cech nabytych. Miałoby to działać w ten sposób, że przysłowiowa protożyrafa wyciąga szyję, by dosięgnąć liści rosnących w górze, dzięki czemu swoją coraz dłuższą szyję przekazuje potomstwu. Jest to przeinaczenie, epigenetyka w nie przeczy bowiem doborowi naturalnemu a jedynie uzupełnia znany nam repertuar mechanizmów stanowiących o ostatecznym kierunku rozwoju danego osobnika.

Wracając jednak do bohaterów współczesnej nauki, uczestników drugiej fali British Birth Cohort Studies. Spośród rzeszy uczestników wyselekcjonowano 40 mężczyzn, dobranych pod kątem skrajnych warunków socjoekonomicznych w jakich spędzili dzieciństwo. Nie od dziś wiadomo, że mają one duży wpływ na stan zdrowia w dorosłym życiu. Niektóre z chronicznych chorób zdają się być związane z warunkami zapewnianymi przez środowisko we wczesnym okresie rozwoju. Zauważono na przykład, że wychowywanie się w trudnej sytuacji materialnej powoduje zmienioną ekspresję (dochodzenie do głosu) genów odpowiadających za funkcjonowanie reakcji organizmu na stan zapalny, co ma szczególnie duże znaczenie w wypadku chorób autoimmunologicznych. Są to zaburzenia w których organizm atakuje sam siebie, będące plagą współczesnej cywilizacji. Istnieją także badania wskazujące, że niektóre geny ujawniają się w zmieniony sposób u osób dorosłych, które urodziły się w czasie głodu panującego w miejscu zamieszkania ich matek. Zaobserwowano także zmiany w metylacji DNA w krwi pępowinowej noworodków matek z zaburzeniami lękowymi i depresją.

Co udało się znaleźć w materiale genetycznym badanych mężczyzn? Poza podobieństwem do genomu szympansów sięgającym 90%, 50% w wypadku muszek owocowych i niemal 30% dla drożdży, oczywiście? Badani wychowujący się w trudnych warunkach mieszkaniowych (brak dostępu do bieżącej wody, przepełnione mieszkania, niskie dochody rodziców) mieli szczególnie wyraźne zmiany w metylacji genów w niektórych fragmentach kodu genetycznego. Nie były to przypadkowe miejsca a raczej ich skupiska, zebrane wokół konkretnych kawałków nici DNA. W dużej mierze sprowadzało się to do genów decydujących o funkcjonowaniu komunikacji wewnątrz komórki. Dodatkowo, analiza statystyczna pokazała, że szczególnie istotne dla wyjaśnienia różnic pomiędzy poszczególnymi osobami miał status socjoekonomiczny w dzieciństwie. Poprawa sytuacji materialnej w dorosłym życiu nie miała dużego wpływu ma zmiany w metylacji DNA badanych.

Wydaje się, że strategia włączania i wyłączania określonych genów (a co za tym idzie - zmian w funkcjonowaniu organizmu) jest mechanizmem umożliwiającym nam lepsze przystosowanie się do warunków, w których zdarzyło nam się żyć. Dzieci urodzone w miejscu, w którym jedzenia jest pod dostatkiem, nie muszą szczególnie inwestować w mechanizmy umożliwiające im gromadzenie zapasów w postaci tłuszczu. W wypadku badanych doświadczających niekorzystnych wpływów z otoczenia, wydaje się, że zmiany w ekspresji DNA umożliwiały im szybszą reakcję na zagrożenia w środowisku. Kiedy otoczenie mówi ci, że życie będzie trudne i pełne zagrożeń, nie opłaca się inwestować w długie życie w zdrowiu. Trzeba zadowolić się mniejszą liczbą lat, *wykorzystanych intensywniej. Ma to jednak swoje konsekwencje. Organizm ukształtowany z "wiecznie czujnym" układem odpornościowym będzie miał tendencję do bycia przeczulonym nawet wtedy, gdy warunki się poprawią. Stąd już tylko krótka droga do alergii i innych chorób autoimmunologicznych. Można również przypuszczać, że zmiany w mechanizmach związanych z magazynowaniem zapasów pokarmowych organizmu mogą mieć wpływ na ryzyko zachorowania na otyłość i cukrzycę.

Grafika:

Alex Barth

AJ Cann

eflon

Literatura:

Borghol, N., Suderman, M., McArdle, W., Racine, A., Hallett, M., Pembrey, M., Hertzman, C., Power, C., & Szyf, M. (2011). Associations with early-life socio-economic position in adult DNA methylation International Journal of Epidemiology DOI: 10.1093/ije/dyr147