Эпигенетика или что такое клеточная память?

Вс, 10/11/2015 - 20:15

Эпигенетика также помогла понять, почему одни люди отличаются психологической устойчивостью и оптимизмом, а другие склонны к паническим настроениям и депрессии. Как это заведено в научном мире, вначале были проведены эксперименты с животными. Эта серия работ стала широко известной и получила название «licking and grooming» (вылизывание и уход). Канадские биологи из университета Макгилла, Майкл Мини и его коллеги, начали изучать влияние материнской заботы у крыс в первые месяцы жизни потомства. Разделив крысят на две контрольные группы, они отнимали одну часть выводка у матерей сразу после рождения. Не получавшие материнской заботы в виде вылизывания, такие крысята все поголовно вырастали «неадекватными»: нервными, необщительными, агрессивными и трусливыми.

В другой контрольной группе, крысята из которой получали в полном объеме материнскую заботу, все потомство развивалось так, как это и положено крысам: они были энергичными, хорошо обучаемыми и социально активными. В чем же крылось такое разительное отличие? Почему материнский уход оказал решающее значение на развитие психических особенностей у потомства? Анализ ДНК помог ответить на эти вопросы.
Исследовав ДНК крыс обеих групп, ученые выяснили, что у детенышей, которых не вылизывали матери, произошли негативные эпигенетические изменения в области мозга под названием гиппокамп. У них в гиппокампе оказалось уменьшено количество рецепторов к стрессовым гормонам. И именно из-за этого наблюдалась неадекватная реакция нервной системы на внешние раздражители: гипофиз подавал команду на слишком большое производство стрессовых гормонов. Другими словами, те ситуации, которые переносились спокойно обычными крысами, у потомства, не получившего материнского ухода, вызывали сильный и неадекватный стресс.
Как можно предположить, эволюция неслучайно заложила подобный механизм в регуляции активности генов живых организмов. Если в дикой природе потомство не получает надлежащего материнского ухода, то значит — дело плохо. Причиной этому может быть голод, нашествие естественных врагов или другие природные катаклизмы. И тогда не получивший материнской опеки детеныш вырастает подготовленным к таким неблагоприятным условиям: настороженным, пугливым и агрессивным.

Как оказалось, все вышеописанное абсолютно точно подходит и к человеческому развитию. Были проведены многочисленные исследования детей, которые в раннем детстве лишались родительской заботы или подвергались какому-либо насилию. Все эти дети без исключения вырастали потом с той или иной искаженной функцией нервной системы. И эти искажения были эпигенетически закреплены в клетках мозга. Для всех них была свойственна неадекватная реакция даже на слабые раздражители, которые нормально воспринимались благополучными детьми. Все это формировало склонность во взрослом возрасте к алкоголизму, наркомании, суицидам и прочим неадекватным поступкам.
Все это надо очень сильно иметь в виду родителям приемных детей. И ни в коем случае не следует воспринимать негативное прошлое ребенка как приговор. Многие эпигенетические изменения раннего детства можно перепрограммировать в лучшую сторону, если прикладывать в воспитании достаточно усилий и заботы. И сам человек, перенесший в детстве потрясения и невзгоды, также в состоянии скорректировать свой эпигеном в лучшую сторону.

Очевидно, что влияние эпигенома распространяется и на процессы, связанные со старением. С возрастом можно наблюдать общее понижение метилирования, в том числе загадочных и малопонятных участков генома, которые могут составлять почти половину всей последовательности ДНК. Это мобильные генетические элементы, или транспозоны. Транспозоны были открыты полвека назад Нобелевским лауреатом Барбарой МакКлинток и, в отличие от обычных генов, они могут удивительным образом перемещаться по ДНК. Сегодня большинство ученых склонны видеть в транспозонах потенциальную опасность для организма, относя их к паразитическим последовательностям ДНК. Излишне активизируясь из-за деметилирования, они дестабилизируют геном, вызывая нежелательные хромосомные перестройки.

Точно такую же опасность из-за уменьшения метилирования могут представлять еще одни геномные «паразиты» — реликтовые ретровирусные последовательности. Заброшенные в процессе эволюции в наши гены много тысяч лет назад вирусами, атаковавшими клетки, они тихо «сидят» в ДНК, дожидаясь своего часа. Если происходит снижение их метилирования, ретровирусы, так же, как транспозоны, могут дестабилизировать геном и привести к опасным мутациям.

Все вышесказанное показывает, насколько большая роль отведена в нашем организме эпигеному. После более глубокого знакомства с эпигенетикой может возникнуть впечатление, что вся предыдущая история биологии и генетики была «подготовительным этапом», накоплением сил для понимания и описания эпигенетических процессов. И можно предположить, что сегодня мы стоим на пороге удивительных открытий.
Изучение эпигенетических механизмов помогло понять очень важную истину. Человеческая судьба формируется большей частью не астрологическими прогнозами, а поведением самого человека и его родителей. Эпигенетика совершенно ясно показывает, что очень многое в жизни — зависит от нас и в наших силах поменять к лучшему.

Эпигенетика также стирает границы между человеком и внешней средой. Очевидно, что никто не может чувствовать себя в безопасности, пока продолжается использование опасных химических веществ. Пестицид винклозолин, применяющийся в сельском хозяйстве, ртуть из промышленных отходов и бисфенол-А из разлагающегося пластика проникают в почву и в воду рек и морей. А потом, вместе с продуктами и водой, попадают в организм человека. И это — реальная угроза для человечества.

Но есть и хорошие новости. В отличие от относительно стабильной генетической информации, эпигенетические «метки» при определенных условиях могут быть обратимыми. И это позволяет разработать принципиально новые стратегии и методы борьбы с самыми распространенными болезнями. Методы, основанные на устранении тех эпигенетических модификаций, которые возникли у человека при воздействии неблагоприятных факторов. Очевидно, что применение подходов, направленных на корректировку эпигенома, открывает большие перспективы.

Другие материалы рубрики


  • Иммунитет — это не только выработка антител и активация фагоцитов. Растения и многие животные справляются с инфекциями с помощью пептидов, способных уничтожать патогенные микроорганизмы. Антимикробные пептиды растений, простейших, насекомых и высших животных, включая человека, близки по структуре. Это наводит на мысль, что они представляют собой древнейшую систему защиты организма от инфекции, которая сохранилась даже у животных с развитой иммунной системой практически в первозданном виде. Несмотря на свой «преклонный возраст», антимикробные пептиды эффективно борются с бактериями, что создает перспективы для их практического применения.



  • Не торопитесь отвечать на этот простой, как кажется, вопрос, потому что за вас на него ответил шведский невролог Йонас Фрисен: каждому взрослому человеку в среднем пятнадцать с половиной лет. Если по паспорту вам, например, шестьдесят, то хрусталики ваших глаз в среднем на 22 недели старше, мозг примерно ваш ровесник, а вот вашей коже всего две недели от роду.
    Из одной научно-популярной книги в другую кочует утверждение: наше тело почти полностью обновляется за семь лет. Старые клетки постепенно отмирают, их места занимают новые.
    Клетки действительно обновляются, но откуда взялась мифическая цифра «семь», никто толком не знает. Для некоторых клеток срок обновления установлен более или менее точно, а именно: 150 дней для клеток крови, за постепенным замещением которых можно проследить после переливания крови, и две недели для клеток кожи, которые появляются в ее глубинных слоях, постепенно мигрируют на поверхность, отмирают и отшелушиваются.



  • Человечество впервые за всю известную историю приблизилось к моменту, когда в авангарде мирового прогресса появился инструмент, способный объединить большинство естественных и технических наук, и через призму философского мировоззрения породить единую систему управления живой и неживой природой. Имя этого новшества: бионанотехнологии, а стоят они на перекрестках биологии, нанонауки, химии, физики, информатики, робототехники и т.п.
    Направление зародилось в 2004 году, когда голландский профессор технического университета г. Делфтса Сиз Деккер объединил углеродную нанотрубку с молекулой ДНК.
    Бионанотехнологии — революционное направление нанонауки, изучающее взаимодействие нанообъектов с живыми системами, получение наночастиц с использованием биореакторов и применение бионаноструктур для решения актуальных вопросов медицины, экологии, сельского хозяйства и других отраслей практической или теоретической деятельности.



  • Некоторые ученые всю жизнь занимаются одним-единственным объектом и одной-единственной проблемой. Меня же все время носило из стороны в сторону. Одним из таких «заносов» было увлечение кошками. Не могу сказать, что я их страстный любитель... Но я посвятил этим домашним хищникам изрядную часть своего свободного времени, потому что их генетика оказалась безумно интересной. Да и знакомиться с наукой о наследственности намного увлекательнее на таком обаятельном объекте, чем на классической мушке-дрозофиле.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Те, кто по тем или иным причинам интересуется своим здоровьем и возможностью его улучшения, знают, что забота о здоровье стала дорогим удовольствием. Если раньше достаточно было бросить пить, курить, заняться утренними пробежками и чаще есть фрукты и овощи, то теперь приходится еще и покупать всевозможные товары, без которых, как утверждает реклама, здоровья не получишь. В частности, неотъемлемыми спутниками здорового образа жизни считаются биологически активные добавки к пище (БАДы), спрос на которые усиленно поддерживают статьи в популярных журналах, где подробно и со ссылками на научные данные расписываются достоинства того или иного препарата.
    Все БАДы можно разделить на несколько функциональных групп. Это, прежде всего, вещества, которые либо вообще не синтезируются в организме (являются незаменимыми), либо их синтез часто нарушается по тем или иным причинам. Из этой группы пищевых добавок наиболее известны витамины. Само слово «витамины» было придумано для обозначения веществ, которые должны поступать в организм в небольших количествах и нехватка которых приводит к различным проблемам со здоровьем — авитаминозам.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Пытаясь проследить пути расселения человеческих субпопуляций и изменение их численности за многие тысячелетия, ученые прибегают к данным о географической распространенности мутаций особого типа, которые часто бывают связаны с наследственными заболеваниями человека.
    Двое мужчин средних лет, проживающих за тысячи миль друг от друга и никогда не встречавшихся, могут обладать одним редким признаком: способностью усваивать железо настолько хорошо, что это преимущество оборачивается для них бедой — серьезным системным заболеванием, нередко с летальным исходом.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Личинки жуков-щелкунов (сем. Elateridae), или, как их еще называют за твердое цилиндрическое тело, проволочников, точат клубни, едят корни. Личинки хрущей (сем. Scarabaeidae) грызут корешки, и в лесах, где прошли лесозаготовки, не растут молодые деревца, так как их корни уничтожены хрущами. Достается и корням трав — там, где много хрущей, лесную траву можно оторвать от земли вместе с дерном.
    Личинки цикад (сем. Cicadidae) незримо копошатся в земле, тоже поедая корешки трав. В корнях деревьев живут некоторые усачи и короеды. Питаются корнями растений личинки некоторых комаров-долгоножек (сем. Tipulidae), когда нет другой подходящей добычи.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • В современном обществе особо популярной становится тема избыточного веса и возможных путей устранения этой проблемы. Известны сотни самых разнообразных диет, различные физические упражнения и даже хирургические вмешательства, призванные избавить человечество от этой напасти. Общей особенностью всех перечисленных «панацей» является их малая эффективность (если она вообще есть) и недолговечность позитивного результата. Чем же это вызвано? Прежде всего, тем, что жир — это не просто балластная часть организма, созданная для обезображивания нашего внешнего вида, а сложнейшая многофункциональная система, вырабатывающая огромное количество жизненно важных гормонов и влияющая почти на все физиологические процессы, протекающие в других органах (см. рис. 1). От «жирных» гормонов зависят и внешние формы организма, и артериальное давление, и пигментация тела, и настроение человека и многое-многое другое, так необходимое для полноценной жизни. Так что избавление от избыточного веса — проблема комплексная и многоотраслевая, которую нельзя свести к банальному постулату: «кушай — не кушай». Да и что такое лишний вес? Вопрос также не из легких. Постараемся внести ясность в эту животрепещущую проблему, так будоражащую умы всего прогрессивного человечества.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Вообще говоря, проблема зарождения жизни некорректна с точки зрения нормальной науки. Действительно, речь здесь может идти лишь о создании более или менее правдоподобной и аргументированной гипотезы либо теории. Проверить же эту гипотезу экспериментально, как того требует серьезная наука, по понятным причинам никто и никогда не сможет... Тем не менее, такие гипотезы и теории существуют, о них спорят и пишут. В последние годы — даже российские химики, которым еще недавно было совсем не до того. В частности, об этой проблеме задумались химики из новосибирского Академгородка.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Семена культурной сои, иногда называемые «соевыми бобами» (от англ. soya bean, soybean) — широко распространенный продукт питания, известный еще в третьем тысячелетии до н. э. Сою часто называют «чудо-растением» — отчасти благодаря сравнительно высокой урожайности и высокому содержанию растительного белка во многом аналогичном животному, в среднем составляющего около 40% от массы семени, а у отдельных сортов достигающего 48—50%. В связи с этим соя часто используется как недорогой и эффективный заменитель мяса, причем не только людьми с небольшим достатком, но и просто следующими диете с ограниченным употреблением мяса (например — вегетарианцами). Так же входит в состав некоторых кормов для животных.