Наука и технологии

Самцы бразильских свинок передали детям эпигенетические изменения

image

Ученые выяснили, что самцы бразильских свинок (Cavia aperea) могут приспосабливаться к повышению температуры окружающей среды и передавать соответствующие изменения своему потомству. Метаморфозы носят эпигенетический характер, то есть не затрагивают саму структуру ДНК.


Результаты исследования опубликованы в журнале Genes.

Быстрые изменения окружающей среды из-за вмешательства человека становятся настоящим испытанием для флоры и фауны. Кораллы, например, очень чувствительны к температуре, а процесс размножения некоторых рептилий, лягушек и крокодилов, тесно связан с определенными климатическими условиями. Учитывая, как быстро меняются условия среды в последнее время, конкурентное преимущество получают те виды, которые быстрее приспосабливаются к переменам. Механизм мутаций и естественного отбора может оказаться недостаточно эффективным, так как зависит от случайных изменений в генетическом коде, которые могут как облегчить процесс выживания особи, так и не дать никаких ощутимых преимуществ. Однако многоклеточные организмы могут регулировать работу генов и не меняя саму последовательность ДНК — помощью эпигенетических механизмов. В этом случае генетический код не меняется, но работа определенных генов активируются или подавляются с помощи эпигенетических меток — химических модификаций либо самой ДНК, либо белков, с которыми она связана (гистонов).

Давно известно, что эпигенетические изменения могут передаваться по наследству. Однако из-за более тесной связи матери с плодом, долгое время оставалось неясным, могут ли подобные изменения передаваться со стороны отца. Кроме того, было непонятно, зависят ли изменения от типа воздействия или носят общий характер. Группа биологов из Института исследования зоологии и дикой природы имени Лейбница в Берлине под руководством Александры Вейрих (Alexandra Weyrich) в 2015 году провела эксперимент с группой бразильских свинок. Самцы в течение двух месяцев находились в условиях повышенной температуры (разница составляла порядка 10 градусов по Цельсию). Срок в два месяца выбран не случайно — именно столько занимает процесс сперматогенеза у морских свинок.

«Нашей задачей было выяснить, передаются ли подобные изменения по наследству и какова роль отцов в этом процессе», — говорит Вейрих. Ученые исследовали потомство самцов, которое появилось на свет до изменений окружающей среды и после двухмесячного периода — самки при этом не подвергались никаким воздействиям. Одно из наиболее важных эпигенетических изменений — так называемое метилирование ДНК. Процесс метилирования состоит в присоединении метильной группы к цитозину. Ученые сравнили характер метилирования у потомков мужского пола, которые были получены от одних и тех же самцов до и после контрольных изменений окружающей среды. Так как бразильские свинки, как и все млекопитающие, сохраняют постоянную температуру тела, в качестве индикатора изменений была выбрана печень животных — важный терморегулирующий орган.

В результате ученые выявили, что на изменение условий окружающей среды, в частности повышение температуры, у бразильских свинок следует немедленный эпигенетический ответ. Более того, соответствующие изменения в характере метилирования ДНК передаются по наследству — у потомства, которое последовало после воздействия на особей-отцов, уровень метилирования отличался от того, который ученые могли наблюдать у предыдущего помета. Такой механизм быстрой и стойкой адаптации животных к изменению климата может оказаться решающим в контексте глобального потепления, считают ученые.

Эта же исследовательская группа позднее провела аналогичный эксперимент, также с участием пяти самцов. На этот раз контрольная группа получала сниженное количество белка с пищей. Изменения, как и в предыдущий раз, наблюдались на клетках печени. Самки воздействию не подвергались, их рацион остался прежним. Биологи сравнили результаты обоих экспериментов с целью выяснить, есть ли корреляция между типом воздействия и эпигенетическим ответом.

На основе полученных данных, ученые выяснили, что происходили как общие изменения, которые не зависели от фактора изменения окружающей среды, так и некоторые сугубо специфические метаморфозы. С переменами в организм поступает сначала информация о том, что изменения произошли, а затем — какие именно. Это помогает животным как можно точнее адаптироваться к новым условиям.

В феврале 2016 года мы писали о том, как нехватка фермента, который отвечает за удаление лишней эпигенетической информации на ранних стадиях развития эмбрионов, влияет на поведение взрослых животных.

Наталия Каланова

Источник

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s