Cum iti influenteaza bunicii tai destinul?

Multe lucruri se mostenesc, intr-o familie, de-a lungul mai multor generatii. Meserii si reputatii, averi si anomalii genetice – toate se pot transmite, printr-un lung lant, de la strabunici la stranepoti. Dar, pana de curand, nimeni nu credea ca si anumite intamplari pot lasa in ADN-ul oamenilor urme care sa se transmita si generatiilor urmatoare. Nu e vorba despre „mutatii”, adica despre schimbari in structura genelor; se stia demult ca genele mutante se pot transmite ereditar, asa ca asta nu e ceva nou. Ceea ce e nou – si este una dintre marile descoperiri stiintifice recente – este faptul ca, fara a modifica secventa de gene a ADN-ului, anumiti factori negativi din viata unor oameni modifica nu „structura”, ci „expresia” sau functionarea unor gene, intr-un mod atat de durabil, incat aceasta transformare trece si la urmasii acelor oameni, nu doar la copiii, ci uneori si la nepotii lor. Acest domeniu de studiu – numit epigenetica transgenerationala – este una dintre cele mai remarcabile noutati ale geneticii, iar in ultimii ani, o serie de rezultate uimitoare a facut din el unul dintre cele mai fascinante campuri de cercetare ale stiintei moderne.

Cancerul produce schimbari genetice la nivelul intregului organism
Tipurile diferite de cancer au in comun modificari genetice similare
 

In urma cu cateva luni, un studiu care a facut valva arata ca teama dobandita in cursul vietii, ca urmare a unei traume, se transmite si la urmasi. Studiul fusese realizat pe soareci – rezultatele fiind oricum surprinzatoare -, dar o serie de date referitoare la oameni confirma aceasta idee pana acum putin inteleasa si inca mai putin acceptata: influenta negativa a unor evenimente sau obiceiuri din viata unui om nu se margineste la existenta acelui om, ci ii supravietuieste, transmitandu-se GENETIC – acesta e marea descoperire – la copiii si nepotii lui.

Iata cateva dintre cercetarile care documenteaza aceste noi descoperiri si care au inceput deja sa schimbe perceptia oamenilor de stiinta – si, in curand, si a noastra, a tuturor – despre natura mostenirii genetice.

Sa luam, de pilda, fumatul. Stim ca e daunator celor care il practica. Stim ca dauneaza si celor ce stau in preajma fumatorilor, devenind victime ale asa-numitului fumat pasiv. Stim ca femeile gravide care fumeaza influenteaza negativ sanatatea copilului pe care-l poarta. Dar apare totusi surprinzatoare descoperirea ca, daca o femeie a fumat la viata ei, acest obicei mareste riscul aparitiei astmului la stranepotii acelei femei, chiar daca acestia nici macar nu si-au cunoscut strabunica!

Descoperire incredibila: Au fost gasite genele primului om de pe Pamant
Bolile genetice prevenite prin transplantul de celulele stem
 

Daca in acest caz e vorba despre un comportament voluntar, in multe alte cazuri e vorba despre evenimente traumatizante suferite – fara nicio vina – de oameni, sau de un mod de viata marcat de lipsuri si care lasa urme epigenetice adanci, influentandu-i si pe urmasii lor.

Unul dintre cele mai importante studii de acest gen e asa-numitul studiu Överkalix, dupa numele micii asezari suedeze in care a fost realizat. Este un studiu care a urmarit mai multe generatii succesive, incercand sa afle in ce fel influenteaza conditiile de viata ale unei generatii sanatatea descendentilor acesteia. Cercetatorii au studiat 303 persoane nascute in 1890, 1905 si 1920, precum si pe cei 1818 parinti si bunici ai acestora. Au fost luati in calcul, retroactiv, factori precum abundenta recoltelor si preturile alimentelor, folosind in acest scop date istorice, consemnate in documente din arhivele locale.

Rezultatele au fost extrem de interesante, scotand la iveala modul in care felul de viata al parintilor si bunicilor isi pusese amprenta asupra sanatatii copiilor-nepoti corespunzatori:

la varsta de 9 ani, fiii (dar nu si fiicele) unor barbati care se apucasera de fumat devreme in viata aveau un indice da masa corporala mai mare

abundenta alimentatiei bunicilor paterni (barbati), in perioada cand acestia fusesera copii, inainte de a ajunge la pubertate, influenta riscul mortalitatii nepotilor, dar nu si al nepoatelor

bunicile paterne „bine hranite” in copilarie aveau nepoate cu un risc de mortalitate de 2 ori mai mare 

Si tot asa, efecte foarte complexe, intinse pe trei generatii, cu diferente notabile in functie de sexe si care au aruncat o lumina cu totul noua asupra acestui fenonmen extrem de complicat si totodata extrem de incitant: mostenirea epigenetica transgenerationala a unor particularitati fiziologice.

De ce sunt importante testele genetice in sarcina
 

O alta cercetare de mare importanta in epigenetica este cea care a analizat efectele foametei asupra sanatatii si fiziologiei persoanelor care au suferit de ea, dar si asupra urmasilor acestora. Foametea olandeza din 1944 (sau „iarna foamei”, cum mai este numita in istorie) a fost un eveniment pe cat de traumatizant pentru cei care au indurat-o, pe atat de important pentru cercetarea stiintifica. Este unul dintre putinele episoade de foamete survenite intr-o tara dezvoltata, in cursul secolului XX; fiind bine documentat, a putut fi amplu studiat mai tarziu si a dus la obtinerea unor rezultate stiintifice remarcabile. Aceasta foamete a avut loc in iarna 1944-1945, spre sfarsitul celui de-al Doilea Razboi Mondial, intr-o regiune olandeza aflata sub ocupatie germana. Blocada instituita de trupele germane naziste si iarna foarte friguroasa, care a dus la inghetarea canalelor, au impiedicat aprovizionarea cu combustibil si alimente a populatiei, urmarea fiind o foamete de pe urma careia au avut de suferit 4,5 milioane de oameni. Majoritatea au supravietuit, cu greu, datorita cantinelor sociale, dar aproximativ 22.000  de persoane au pierit. Dincolo de tragedia umana, ceea ce a fost interesant, din perspectiva stiintei, a fost faptul ca penuria de alimente, frigul si suferinta psihica indurata au avut urmari importante nu numai asupra celor care au supravietuit, ci si asupra urmasilor lor, nascuti la luni sau ani de zile dupa aceasta dureroasa intamplare, si chiar asupra copiilor acestora.

Un amplu studiu realizat ulterior de oameni de stiinta olandezi si britanici a aratat, printre altele, urmatoarele:

copiii femeilor care fusesera insarcinate in perioada foametei erau mai susceptibili de a suferi de diabet, obezitate, boli cardiovasculare, microalbuminurie si alte probleme  de sanatate – un lucru explicabil, la urma urmei, prin efectele directe pe care malnutritia mamei in perioada sarcinii le putuse aveaa asupra metabolismului fatului.

Un test simplu va putea anunţa cancerul mamar cu zeci de ani inaintea apariţiei
Mutatii genetice care cresc sansele de supravietuire in cazul cancerului ovarian
 

printre copiii ce fusesera afectati de malnutritia mamei in cel de-al doilea trimestru al sarcinii, incidenta cazurilor de schizofrenie si defecte neurologice era mai mare decat media. Iarasi explicabil: malnutritia, cu lipsa unor nutrienti esentiali pentru dezvoltare, precum si starea de stres a mamei, impietasera asupra proceselor de dezvoltare  normala a sistemului nervos al copilului, din punct de vedere structural si functional.

copiii nascuti de mame ce fusesera gravide in „iarna foamei” erau ceva mai scunzi decat media – de asemenea un efect asteptat, explicabil tot prin starea de subnutritie/malnutritie materna.

dar ceea ce a fost cu adevarat surprinzator a fost constatarea ca, odata ajunsi la maturitate, acesti copii au avut, la randul lor, progenituri de statura mai mica decat media, desi mamele acestora nu mai suferisera de foame. Cu alte cuvinte, acesti ultimi copii sufereau de pe urma malnutritiei indurate de bunicile lor, in timpul foametei, ceea ce sugereaza ca starea de malnutritie produsese anumite schimbari epigenetice care afectasera doua generatii succesive. Este una dintre dovezile cele mai elocvente ce confirma aceasta idee a mostenirii epigenetice transgenerationale – o idee ce are nevoie de confirmari, deoarece este inca destul de controversata, dupa cum veti vedea.

O confirmare puternica si recenta a venit in urma unui remarcabil experiment pe soareci – pe care l-am mentionat mai sus si despre care puteti citi mai pe larg aici – care a aratat ca un grup de animale carora le fusese indusa teama de mirosul unei substante chimice numita acetofenona (prin asocierea in mod repetat a mirosului ei cu un soc electric) transmiteau si puilor lor (iar acestia – puilor lor) teama de mirosul aceleiasi substante, cu toate ca nici „copiii”, nici „nepotii” nu fusesera defel conditionati sa se teama de el. Studiul a fost realizat la Universitatea Emory din Atlanta, SUA, si este, cred cei mai multi geneticieni, o dovada concludenta ca mostenirea epigenetica transgenerationala exista, ca anumiti stimuli produc schimbari in expresia genelor, in controlul functionarii lor, fara a le modifica structura, aduca secventa de „litere”, insiruirea de baze azotate specifica fiecarei gene.

Noi dovezi genetice privind cancerul mamar
Tratamente personalizate pentru bolnavii de cancer
 

De ce e controversata existenta acestui fenomen? Poate ca e vorba doar despre rezistenta la schimbare – la schimbarea unui mod de gandire impamantenit de veacuri. In secolul al XIX-lea, un biolog francez, Jean-Baptiste Lamarck, a sustinut ca organismele vii pot dobandi, in cursul vietii lor, trasaturi pe care sa le transmita generatiilor urmatoare. Dar aceasta viziune e fost discreditata ulterior, „lamarckismul” fiind considerat o idee cu totul gresita. Biologii evolutionisti sustineau, in general, conceptia ce considera schimbarile evolutive drept un proces foarte lent, bazat pe modificarea intr-un timp indelungat a zestrei genetice a unui organism prin actiunea selectiei naturale, care consolida sau inlatura anumite mutatii aparute la nivelul unor gene (mutatiile fiind alterari ale structurii unei gene). 

Generatii intregi de biologi au crescut cu aceasta conceptie si cu ideea ca lamarckismul era doar una dintre cararile gresite pe care se ratacisera unii biologi, ratand drumul drept al evolutionismului de tip darwinist. Si iata ca, acum, roata istoriei (stiintelor) se intoarce in modul cel mai ironic cu putinta: biologii se vad in postura de a fi siliti sa tina seama de viziunea lui Lamarck si chiar de a-i da, post-mortem, dreptate. E ceva care, pentru multi biologi, „suna infricosator”, dupa cum spune Oliver Rando, specialist in biologie moleculara la Facultatea de Medicina a Universitatii Massachusetts, citat intr-un articol amplu aparut recent in Nature. Lucrarile sale i-au sugerat ca, intr-adevar, acest mod de transmitere ereditara exista. Daca e asa, se intreaba el, cum de n-au observat asta atatia cercetatori straluciti, in ultima suta de ani de cercetari genetice?

Unul dintre motivele pentru care multi geneticieni sunt inca sceptici in privinta acestui fenomen, al ereditatii epigenetice transgenerationale, este acela ca mecanismul ei este inca misterios. Pentru a-l explica, oamenii de stiinta ar trebui sa arate in ce mod iau nastere, in celule reproducatoare, sub influenta unor factori externi, din mediu, anumite semnale celulare. Mai relevante, din acest punct de vedere, sunt celulele reproducatoare masculine. O femeie gravida, expusa anumitor influente ale unor factori externi (alimentatie, poluare etc.) poate influenta fiziologia embrionului prin simplu fapt ca acesta este intim legat de mama sa, hranindu-se practic din sangele ei. De  aceea, pentru a studia efectele epigenetice transgenerationale, cercetatorii se concentreaza asupra tatilor, studiind modul in care spermatozoizii dobandesc sau pierd anumiti markeri genetici. Ultimii doi-trei ani de studii au adus rezultate foarte interesante, dar aceste cercetari sunt efectiv in faza copilariei; e un teren de studiu pe care savantii abia incep sa il „desteleneasca”.

Totusi, din ce in ce mai multi geneticieni incep sa accepte existenta acestui fenomen al transmiterii epigenetice transgenerationale a unor caracteristici, pe baza dovezilor furnizate de studiile pe animale si pe putinele studii pe oameni.

Aproximativ 40% din inteligenta unui copil este mostenita
Testul noninvaziv care poate depista anomaliile genetice inca din primele luni de sarcina
 

Urmatorul nivel la care se poarta acum batalia este elucidarea mecanismului misterios prin care are loc acest proces, aspect asupra caruia se concentreaza mai multe echipe de cercetatori, din diverse laboratoare, in incercarea de a afla cum se petrec lucrurile.

Unul dintre mecanismele propuse este metilarea ADN-ului,  adica atasarea unei grupari metil de portiunea de molecula ADN ce formeaza o gena. Metilarea are ca efect modifcarea expresiei acelei gene, adica a felului in care produce ea anumite efecte in organism. (Gena ramane aceeasi, neschimbata din punct de vedere al structurii ei, reprezentata de o anumita insiruire de baze azotate, sau ”litere”; ceea ce se modifica insa este felul in care actioneaza aceasta gena in organism.) Daca luam ca exemplu studiul pe soarecii ce transmiteau sensibilitatea la acetofenona si teama de aceasta substanta la urmasi, o cale prin care s-ar putea realiza acest lucru ar fi, ipotetic, urmatoarea: cumva, informatia despre mirosul care ii speria pe soareci ajunge la nivelul testiculelor soarecilor masculi si determina o metilare mai slaba a unei gene numite Olfr151 , din ADN-ul spermatozoizilor. Aceasta schimbare epigenetica trece si la urmasii acelor soareci, prin intermediul spermatozoizilor astfel influentati, ducand la cresterea numarul de receptori pentru mirosul de acetofenona in mucoasa nazala a animalelor si, astfel, la o sensibilitate mai mare la acel miros. Spermatozoizii au si ei molecule ce actioneaza ca receptori olfactivi, asa ca ar fi posibil ca receptorii Olfr151 din spermatozoizi sa reactioneze la moleculele de acetofenona ajunse in fluxul sanguin si, ca urmare, sa modifice metilarea genei corespunzatoare in ADN-ul spermatozoizilor.

O alta ipoteza implica histonele, proteine existente in nucleul celular si in jurul carora se infasoara fibra de ADN, capatand forma sub care se gaseste in cromozomi. Conform acestei ipoteze, modificarea expresiei ADN-ului nu s-ar face prin metilarea lui directa, ci ar fi un „efect secundar” al unui proces ce afecteaza histonele: de histone s-ar putea atasa grupari metil si acetil, care ar afecta expresia ADN-ului aflat in apropierea lor. Desi in cursul proceselor celulare ce duc la formarea spermatozoizilor, cea mai mare parte a ADN-ului este separata de histone, o fractiune din aceste proteine ramine totusi atasata de ADN, iar aceste portiuni ar putea pastra informatia respectiva, corelata cu modificarea expresiei genelor, si ar transmite-o de la o generatie la alta. Un studiu din 2011 aratase ca, la unii viermi nematozi, anumite „marcaje” chimice existente la nivelul histonelor erau asociate cu o durata mai mare a vietii si puteau fi transmise de-a lungul mai multor generatii. Si unele studii pe soareci au evidentiat posibilitatea ca elementele ce intervin in transmiterea epigenetica a unor caractere sa fie histonele.
Cercetatorii au creat primii bebelusi modificati genetic
Riscul de apartie a cancerului colorectal creste dupa 50 de ani
 

Sau (alta ipoteza) ar putea fi vorba nu despre metilarea ADN-ului ori a histonelor, ci despre interventia ARN-ului: soarecii expusi la mirosul de acetofenona si la durere ar putea produce molecule scurte de ARN (microARN) – poate in creier – care calatoresc prin sange si ajung in testicule, unde se leaga de ADN, la nivelul genei Olfr151  din spermatozoizi, modificandu-i expresia. Un mecanism de acest gen a fost deja descris la plante si nu este exclus ca el sa actioneze si la animale. Intr-un studiu pe oameni (2012), s-a aratat ca spermatozoizii barbatilor care fumeaza difera de cei ai nefumatorilor in ceea ce priveste expresia a 28 de tipuri diferite de microARN. Ar fi posibil ca asemenea diferente sa se mentina timp de mai multe generatii. La soareci, aceasta persistenta a expresiei anormale a microARN-ului a fost deja dovedita: soarecii obezi, au constatat cercetatorii, manifesta anomalii ale expresiei in 11 tipuri de microARN din spermatozoizi si transmit la urmatoarele 2 generatii rezistenta la insulina, o caracteristica asociata cu afectiuni metabolice.

Dar daca e vorba despre „ceva aiurea”, cum spune Oliver Rando? De exemplu, prioni – proteine cu configuratie spatiala anormala, care actioneaza ca agenti infectiosi (si  care sunt cunoscuti, in prezent, pentru faptul ca produc boli fatale ale creierului, precum boala vacii nebune si varianta ei umana, maladia Creutzfeldt-Jacob). Despre acesti prioni, inca nu foarte bine cunoscuti, s-a aflat, mai nou, ca pot transmite unele caracteristici ereditare, fenomen observat la celulele de drojdie. Sau ar putea fi vorba despre niste substante din lichidul seminal, care influenteaza spermatozoizii? Cercetari pe soareci au aratat ca nu numai spermatozoizii sunt importanti, ci si „mediul” lor vital – lichidul in care se gasesc si care nu e un simplu „vehicul”, un mod de a transporta si transfera celulele reproducatoare masculine din corpul masculului in cel al femelei, ci cuprinde componente ce asigura vitalitatea, mobilitatea spermatozoizilor, dar si substante ce influenteaza expresia unor gene cu efect asupra metabolismului indivizilor rezultati din spermatozoizii respectivi.

Asadar, suntem inca in plin mister in ceea ce priveste mecanismul ereditatii epigenetice transgenerationale. Dar, fie ca e vorba despre metilarea ADN-ului, de histone, de ARN sau de altceva inca nebanuit, specialistii din domeniu sunt unanim de acord ca anii urmatori vor aduce mari descoperiri si ca aceasta directie de cercetare este pe cat de fascinanta, pe atat de importanta teoretic si practic: ea ar putea lamuri multe aspecte neintelese pana acum ale ereditatii, deschizand noi orizonturi in genetica plantelor, in zootehnie, in diagnosticul si terapia bolilor genetice si in intelegerea enormei complexitati a uneia dintre trasaturile fundamentale ale materiei vii: transmiterea caracteristicilor vietuitoarelor de la o generatie la alta. (sursa: descopera.ro)

3 factori care cresc riscul de a naste un copil cu o boala genetica