Mamo, tato, przytulcie mnie!

Epigenetyka to bardzo ciekawa i nowa poniekąd gałąź biologii molekularnej. Bada ona sytuacje, gdy mimo identycznej sekwencji DNA geny czasem działają, a czasem nie. W największym skrócie chodzi o to, że mimo tego samego „przepisu” w różnych sytuacjach produkowane są różne białka. Masowo i powszechnie dzieje się tak podczas rozwoju zarodkowego. Z jednej zygoty powstają dwie komórki zarodkowe, z nich cztery, a następnie osiem – i do tego momentu są one takie same. Każda po oddzieleniu dałaby ewentualnie cały ludzki organizm. Potem w każdej z nich obecne – identyczne – geny ulegają odmiennej aktywacji i wyrażaniu. Te same geny w każdej komórce zaczynają inaczej działać. Na przykład gdy w jednej komórce gen będzie powodować produkcję białek, w innych ten sam gen będzie całkowicie lub częściowo „wygaszony”.

DNA nie zawsze aktywny

Regulacja działania DNA odbywa się na bardzo wielu poziomach. Jednym z nich jest np. niewielka modyfikacja chemiczna samego DNA (najczęściej przyłączenia do niej grupy metylowej). Zmiana ta powoduje, że gen pozostaje nieaktywny i zakodowane w nim białko nie będzie w komórce powstawać. Możliwe są jednak także inne modyfikacje. Na przykład zmiana struktury przestrzennej nici DNA. Wynika ona w pierwszej kolejności z nawinięcia DNA na rdzenie białkowe, niczym sznurka na kolejne i kolejne jo-jo. Owe rdzenie białkowe także mogą zostać chemicznie zmodyfikowane. Wtedy owinięte na nich fragmenty DNA również nie są aktywne i nie powstaną zakodowane w nich białka.

Sposobów jest więcej, a ich wpływ na nasze życie jest bardzo poważny. To te mechanizmy odpowiadają w sporej mierze za rozwój osobniczy każdego z nas. Co bardzo ciekawe, czynniki środowiskowe mogą doprowadzić do sytuacji, w której określony wzór ekspresji genów zostanie odziedziczony przez kolejne pokolenia. Innymi słowy, jakiś czynnik zewnętrzny zmienia nie tyle „skład” genów, które dziedziczymy, ile sposób ich działania. I tę cechę możemy dziedziczyć.

Swą krótką karierę epigenetyka rozpoczęła już w latach 40. XX wieku. Została jednak niebawem wypchnięta na pół stulecia do narożnika przez genetykę molekularną, wynikłą z poznania budowy i działania nici DNA. I choć epigenetyka bardzo intensywnie rozwija się dopiero od niedawna, naukowcom udało się już kilka lat temu wykazać, że traumatyczny wpływ środowiska potrafi zmienić ekspresję genów – choć nie ich sekwencję – na zawsze. Ta zmiana zaś zostanie następnie przekazana kolejnym pokoleniom.

Czułość rozłożona na cząsteczki

Uczeni kanadyjscy z University of British Columbia pokazali, że niemowlęta, które otrzymują więcej czułości, stają się mniej zestresowanymi dziećmi. Już cztery lata temu wykazano, że taki efekt molekularny widać u laboratoryjnych szczurów, co stanowiło impuls do rozpoczęcia obserwacji u ludzi. Do swego badania naukowcy zaprosili rodziców niemal setki dzieci. Mieli oni przez ponad cztery lata prowadzić szczegółowy dziennik, w którym zapisywali zarówno rodzaj czułości, którym obdarzali niemowlęta (od 5. tygodnia życia), jak i reakcje emocjonalne swych dzieci. Ważny był płacz, długość i jakość snu i inne symptomy prawidłowego rozwoju emocjonalnego dziecka. Na zakończenie obserwacji dzieciom, już niemal pięcioletnim, pobrano próbki do analizy DNA.

Badacze podzielili obserwowane dzieci na dwie grupy: otrzymujące od rodziców dużo czułości i te z „zimnego chowu”. Obie różniły się epigenetycznie aż w pięciu regionach DNA. Dwa spośród tych obszarów DNA były naszpikowane genami. Jeden związany z działaniem układu odporności maluchów, czyli de facto z ich wrażliwością na choroby zakaźne. Drugi – z przemianą materii. Drobne elementy, takie jak metylacje sekwencji DNA, choć same w sobie proste, potrafią dać w efekcie łączenia się nieprzewidywalnie skomplikowane skutki. Uczeni sądzą, że to właśnie w działaniu genów u dzieci ma swoje źródło prezentowany przez nie poziom stresu i słabsze tempo rozwoju. Od dawna bowiem wiadomo, że dotyk – czuły, częsty, uważny – daje dziecku wiele na poziomie psychicznym. Kilka lat temu wykazano również, że przyczynia się on do szybszego rozwoju fizycznego naszych pociech. Dziś te obserwacje psychologów i pediatrów otrzymują pewne, choć jeszcze niepełne, wyjaśnienie biologiczne. Właściwie nie powinniśmy być zdziwieni nie tylko z psychologicznego, ale i genetycznego punktu widzenia. Skoro mechanizmy epigenetyczne regulują działanie genów bardzo subtelnie, a jednocześnie odpowiadają za tak gigantyczne poziomy odmienności osobniczej jak na przykład między królową pszczół a robotnicami (są to owady z jednego roju co do sekwencji DNA identyczne), jasne staje się, że niewielki czuły gest, jeśli jest powtarzany, może mieć wpływ na cały rozwój organizmu, który składa się z identycznych co do sekwencji DNA komórek. Ale jakże różnorodnych epigenetycznie!•