Epigenetika: A genetikai öröklés adaptálása

Nem lenne érdekes, ha úgy tudnánk "edzeni" a génjeinket, ahogyan a sportolók edzenek egy játékra készülve? Az epigenetika legújabb tanulmányai azt mutatják, hogy testünk mechanizmusokat alkalmaz bizonyos gének expressziójának felgyorsítására, lelassítására vagy akár kikapcsolására.

Az epigenetikára gondolva először nézzük át a genetika alapját: a DNS-t és a géneket. A DNS-t alkotó nukleotid „betűk” sorrendje azokat a géneket kódolja, amelyek meghatározzák, hogy a sejtek mit csinálnak, és végül az egész szervezet felépítését irányítják. De a genetika ezen magyarázata túlságosan leegyszerűsített. Egy szervezet DNS-szekvenciája csak egy tényező, amely befolyásolja utódai fizikai jellemzőit. A DNS szerkezetére szűkítve más tényezők megváltoztatják a DNS tárolásának és öröklésének módját. Ezeket a külső hatásokat epigenetikának nevezzük.

Mi az epigenetika?

Az epigenetika minden szinten hozzájárul a jelenségekhez, kezdve attól, hogy az azonos ikrek miért különböznek egymástól, és miért vannak különféle sejtjeink (például bőrsejtek, idegsejtek, immunrendszerünket alkotó sejtek és sejtek, amelyek fényt kapnak a látásunkhoz). Ezeknek a sejteknek mind ugyanaz a DNS. Egyszerűen másként tárolják és címkézik.

Az epigenetika (epi: felett, felül; mint a DNS-szekvencián belül, felül vagy felett) általában a kromatatin szerkezetének változásaira utal. A DNS hosszú szála a fehérjék köré fonódik, majd tekercsel, szerveződik és újból kromoszómát képez. A kromatin az a „fonal” - amely a DNS-szálból és a körülötte lévő fehérjékből áll -, amely összefonódik, így egy egész kromoszóma „sálat” hoz létre.

Az epigenetikai változások ennek a kromatinnak a szerkezetében bekövetkező változások, aminek következtében a sejt gén-expressziós gépezete másképp olvassa a DNS-kódot. A DNS-t és annak fehérjéit megcímkézhetjük, így kevésbé olvashatók, csomagolhatók és egyáltalán nem olvashatók, vagy módosíthatók, így a sejtgépezet gyakrabban olvassa el a DNS-t.

A kromatin szerkezet befolyásolja, hogy a sejt DNS hogyan termeli a gén termékeit, és ezek a szerkezeti változások öröklődhetnek. Összességében az következik, hogy a DNS-szekvenciában nem szereplő változások átterjedhetnek a jövőbeli sejtekre, sőt, akár az utódokra is.

Hogyan működik az epigenetika?

Most, hogy tudjuk, mi az epigenetika, hogyan történik? És hogyan hat ránk?

A kromatin szerkezeti változásait a szervezet környezete alakíthatja. A környezeti tényezők jelzik a sejteket. A sejtek ezekre a külső hatásokra úgy reagálnak, hogy megváltoztatják az általuk használt géneket, végül megjelölik a különböző géneket és átszervezik a kromatint.

A tudósok néhány rákot összekapcsolnak a túl sok vagy túl kevés expressziójú gének által okozott változásokkal. A diéta hatással lehet az epigenetikára is. Ha egy patkány vemhesség alatt alultáplált, utóda valószínűleg elhízást okoz, valószínűleg epigenetikus változásokból, amelyek „éhezési” anyagcserét eredményeznek. Még az apa étrendje is epigenetikus hatást képes produkálni az utódokban. Az epigenetika és a környezet még nem fedezett módon kapcsolódnak egymáshoz, és ezek továbbra is meglepik a tudósokat.

Az epigenetikai módosítások kivétel vagy szabály?

Ez nehéz kérdés, de elmondhatjuk, hogy a helyes válasz mindkettő. Míg az epigenetikus tényezők jelen lehetnek a sejtekben, lehet, hogy nincs egyértelmű hatásuk a szervezetre. Ezek a tényezők mégis drámai módon befolyásolhatják a szervezet utódait.

A megszerzett tulajdonságokkal kapcsolatos nemrégiben készült tanulmány azt mutatja, hogy az előzetes cukorbetegségben szenvedő szülők nagyobb eséllyel képesek epigenetikai mechanizmusok miatt azonos állapotra fogékony utódokat létrehozni. Még olyan ártalmatlan is, mint a szag megtapasztalása, nemcsak epigenetikai változásokat okozhat, hanem ugyanazokat a változásokat is kiválthatja az utódokban. A londoni University College molekuláris embriológiai egységének kutatói azt találták, hogy amikor a hím patkányokat negatív tapasztalatokhoz kapcsolódó szaggal kezelték, spermájuk szaglómembrán receptorokat tartalmaz. A spermiumokat ezután előre beprogramozzák, hogy érzékenyek legyenek a szülő negatív érzésére.

Használhatja-e a tudomány az epigenetikát a „tökéletes” emberek létrehozására és a genetikai betegségek felszámolására?

Az epigenetikai terápia érdekessége, hogy nem befolyásolja a genomban található információkat. Más szavakkal, az epigenetika nem egy rosszul hibázott gén javításáról vagy új idegen gének hozzáadásáról szól. Ennek ellenére lehetséges, hogy az epigenetika új meglátásai adhatnak háttérinformációt a genetikai módosításokhoz.

A kutatók jelenleg epigenetikus gyógyszereket tesztelnek a „veszélyes” gének ellenőrzésére, és bár van remény, hogy némelyikük segít a betegségek gyógyításában, tudomásul kell vennünk néhány tényt:

Bár ezek a gyógyszerek csillapíthatják egy bizonyos betegség tüneteit, nem biztos, hogy gyógyítják a genetikai hibákat.
Az epigenetikus gyógyszerek hosszú távú szedésének lehetséges mellékhatásairól nem sokat tudunk.
Bizonyos genetikai betegségek több gén hibás működéséhez kapcsolódnak, és ezekben az esetekben az epigenetikus megközelítés nem biztos, hogy hatékony.

Hogyan függ össze az epigenetika az evolúcióval?

Az evolúció elmélete szerint az organizmusok az idők folyamán megváltoznak a nemzedékről nemzedékre átvitt előnyös mutációk miatt. Gyakorlatilag az evolúciós elmélet a megváltozott gének öröklődésére támaszkodik.

De a tudományból (epigenetikából) tudjuk, hogy a következő generációra átadott tulajdonságok nem mindegyike genetikai mutációk eredménye. Leegyszerűsítve: a kísérletekből származó adatok összetettebbek, mint amit az evolúciós elmélet képes kezelni. Valójában sem a hagyományos, sem a modern evolúciós elméletek nem kínálnak logikus magyarázatot, amely magában foglalja a genetika és az epigenetika összes megértését.

Hogyan kapcsolódik az epigenetika a bibliai világképhez?

Annak érdekében, hogy jobban megértse a bonyolultság szintjét, amiről beszélünk, képzelje el, hogy egy autószalonba megy járművet vásárolni. Tegyük fel, hogy fogalma sincs arról, hogy melyik modellt szeretné megvásárolni. A kereskedő mindent megmutat a MINI Cooper-től az F-250-ig. Hasonlítsa össze ezt a fajtát az azonos faj különböző egyedei közötti genetikai sokféleséggel.

Tegyük fel, hogy egy közepes méretű luxusautóhoz rendeli be magát, és a kereskedő megmutatja az adott modell frissítési lehetőségeit. A testreszabás ezen második szintje bizonyos szempontból összehasonlítható az epigenetikával. Ez nem változtatja meg az autó modelljét, hanem finomítja az Ön ízlésének és igényeinek.

Az autóvásárlás a biológiai rendszerekhez képest egyszerű. Nem tudjuk, hogy az organizmusoknak hogyan és miért vannak ilyen összetett genetikai programjaik. De felismerhetjük azt a hatalmas bölcsességet, amikor olyan rendszert hozunk létre, amely mind stabil, de képes a következő generáció adaptálására az információk elvesztése nélkül.

Vizsgáljuk meg a Leonardo da Vinci által készített Mona Lisa végső hasonlatát. Mit mondana, mi a fontosabb ebben a remekműben, a vászon vagy a festék? Melyik értékesebb? Valóban, a Mona Lisa értéke nem anyagi összetevőiben vagy abban, ahogy da Vinci elrendezte őket. Az értéket a kreatív zseni adja, amely egy fantasztikus ötletet valósított meg.

Hasonlóképpen, valahányszor a tudomány egy új részletet fedez fel a teremtés könyvében, valahányszor rettegésben állunk az élet vásznának apró, új foltjának csodálatos összetettségétől, emlékezzünk arra, hogy Isten által készített remekművet tanulmányozunk. Ismerjük fel és dicsérjük annak bölcsességét és tökéletességét, aki összeköt minket és kezében tartja az egész világot.

Az epigenetika végső felvétele

A betegség Isten átkának a természetre gyakorolt közvetlen hatása, és a genetikai rendellenességek - akár szerkezetileg hibás génről, akár rosszul szabályozott génről beszélünk - ebbe a kategóriába tartoznak. Empatikusnak kell lennünk azok iránt, akik szenvednek ezekből a betegségekből, és reményt nyújtanak nekik, mivel Isten tökéletes teremtésének e torz változatában is Isten felvett minket megváltó tervébe.

Isten arra bízott bennünket, hogy tartsuk meg és uraljuk alá a természetet, és törődjünk a szomszédainkkal. Ha azonban figyelembe vesszük a tudomány fantasztikus előrelépéseit és eredményeit, el kell gondolkodnunk azon korlátokon, amelyeket Isten a tudomány szellemi megbízatására vet fel. Ma már rendelkezünk az emberi faj genetikai szelekcióval és módosítással történő „fejlesztésének” technológiájával. De vajon ez valóban a mandátumunk része? A Biblia különféle szakaszai azt tanítják, hogy Isten ismer minket és formál minket anyánk méhében. Más szavakkal, Ő alkotja legmélyebb identitásunkat. Tehát, hogy a génjeink hogyan tartoznak identitásunkba, és megváltoztatja őket az átok elleni küzdelem érdekében a „megváltó hatóságunkon” belül?

Elgondolkodtató, megvitatható és jövőbeli cikkek számára.

Ezt a cikket Christina Ross hallgató és Vincenzo Antignani biológia professzor írta.

Dr. Vincenzo Antignani kutató és professzor egyaránt. Jelenleg biológiai tanfolyamokat oktat a BJU-ban, és tudományos folyóiratokban jelent meg.

Kapcsolódó hozzászólások

A genetikai manipuláció jobb ételhez vezethet

Valódi emberek voltak Ádám és Éva?

Történeteink legjobbja, közvetlenül a postaládájába érkezik.