Epigenetik: Gene, Umwelt und die Generation-Spiel

Neue Studie behauptet, dass Umweltfaktoren nicht nur eine einzelne Gene, sondern die ihres Nachwuchses zu beeinflussen. Diabetes, Adipositas – auch bestimmte Phobien – kann alle durch das Verhalten unserer Vorfahren beeinflusst werden

Als mit so viel in der Wissenschaft verdankt viel Mäuse dieser Geschichte. Die Geschichte beginnt mit einer schwangeren Maus in einem Labor in Boston, Massachusetts. Das ist das unglückliche Los ein Labor Nagetier, das sie auf in der Nähe von Hungerkur gehalten wurde, als sie war in der Nähe von der Geburt. Als die Wissenschaftler erwartet wurden ihre Babys geboren kleiner als üblich. Wenn sie normalerweise ausgelöst wurden, entwickelten sie später Diabetes.

Jetzt kommt die Wendung. Obwohl diese Mäuse gut genährt wurden, entstanden ihre eigenen Jungen auch ungewöhnlich klein und mit einem höheren Risiko für Diabetes. Das war seltsam, weil nichts genetisch verändert hatte und sie hatte keine Probleme in der Gebärmutter litt oder nachdem sie geboren wurden. Sie sollten vollkommen gesund gewesen.

Diese rätselhafte Studie, veröffentlicht im vergangenen Monat Echos, dass viele Mäuse, Würmer und Pflanzen in den letzten Jahren im Namen ein relativ junger Zweig der Wissenschaft genannt Epigenetik durchgeführt. Bei der Suche nach Antwort auf diese ewige Frage der Natur gegen ernähren – formt unsere Erziehung uns oder tun unseren Genen zu? – Dieses Feld hat radikal ein geheimnisvolles drittes Element in der Mischung eingeführt: die Lebenserfahrung der früheren Generationen.

Es gibt viele Definitionen der Epigenetik, aber einfach gesagt, sagt Professor Marcus Pembrey, ein Genetiker am University College London und der University of Bristol, es ist eine Veränderung in unserer genetischen Aktivität ohne unseren genetischen Code zu ändern. Es ist ein Prozess, der im Laufe unseres Lebens geschieht und ist senkrecht zur Entwicklung. Chemische-Tags bekommen zu unseren genetischen Code, wie Lesezeichen in den Seiten eines Buches, um unseren Körper signalisieren, welche Gene zu ignorieren und die Verwendung versehen.

Seit Jahrzehnten haben wir an unsere Nachkommen als leere Schiefer gedacht. Nun, Epigenetiker Fragen sich, ob in der Tat unsere Umgebung, vom Rauchen und Ernährung, Umweltverschmutzung und Krieg, "epigenetische Markierungen" lassen auf unsere DNA, die an nachfolgende Generationen weitergegeben werden konnte. Sie nennen die Phänomen epigenetische Vererbung.

Bis vor kurzem davon die meisten Wissenschaftler unabhängig epigenetischen Markierungen, die wir im Laufe unseres Lebens gesammelt in unseren Kindern gelöscht wurden. Embryonen sind dafür bekannt, in der Gebärmutter neu programmiert werden. "Für etwas epigenetisch von einer Generation zur nächsten übertragen werden, es hätte widerstehen diese Neuprogrammierung," sagt Professor Anne Ferguson-Smith, ein Genetiker an der Universität Cambridge, die schwangere Maus Studie mit ihren Kollegen in Boston lief.

Die Vorstellung, dass Babys elterliche Gepäck behalten können hat enorme Auswirkungen auf die kindliche Entwicklung und Evolution. Eltern könnten plötzlich finden sich verantwortlich für die Weitergabe nicht nur ihre schlechte Gene, sondern auch ihre Arme Lebensstile. Und statt Anpassung an unsere Umgebungen langsam über viele Generationen hinweg, wir können es tun viel, viel schneller. Einige haben sogar atemlos vorgeschlagen, dass Darwins Theorien müssen umgeschrieben werden.

Bevor Sie Ihre Biologie-Lehrbücher werfen, jedoch Ferguson-Smith warnt davor, dass transgenerationalen epigenetische Experimente sind schwer zu führen und fehlinterpretiert werden können. "Zeitschriften sind sehr aufgeregt darüber. Sie möchten dieses Zeug zu veröffentlichen. Aber wir müssen vorsichtig sein", sagt sie. Das Grundproblem ist, dass Forscher, einschließlich sich selbst, noch den wissenschaftlichen Mechanismus hinter epigenetische Vererbung verstehen nicht was erklären würde, genau wie es passiert.

Professor Azim Surani, einem führenden Entwicklungs Biologe und Genetiker an der Universität Cambridge, fügt hinzu, dass es zwar gute Hinweise, dass epigenetische Vererbung bei Pflanzen und Würmer geschieht, Säugetiere sehr unterschiedliche Biologie. Surani Labor durchgeführten gründlichen Studien wie epigenetische Information wurde bei der Entwicklung von Mäuseembryonen gelöscht und festgestellt, dass "überraschend wenig durchkommt" Neuprogrammierung Prozess.

Professor Timothy Bestor, ein Genetiker an der Columbia University in New York, ist weit mehr zu verdammen, behauptet, dass das gesamte Feld grob überbewertet wurde. "Es ist ein sehr modisches Thema gerade jetzt. Es ist sehr leicht zu Studien auf transgenerationalen epigenetische Vererbung veröffentlicht zu bekommen", sagt er, fügte hinzu, dass all diese Aufregung kritischen Standards gesenkt hat.

Obwohl viele Epigenetiker darauf bestehen, dass sie langsam handfeste Beweise bei Mäusen, aufzubauen sind wenn es um Menschen geht, ist noch unklar. Unter den wenigen Quellen von Daten sind medizinische Langzeitstudien über mehrere Generationen hinweg. Eine, die oft zitierte verfolgte Familien nach der niederländischen Hungersnot 1944 zeigen, dass Hunger in einer Generation Gesundheit Auswirkungen auf Enkel hatte.

In jüngerer Zeit, abgebaut Pembrey, der die letzten 15 Jahren auf der Suche nach Beweisen für epigenetische Vererbung bei Menschen verbracht hat, die Avon-Langzeitstudie, die 14.000 neue Mütter und ihre Kinder seit den frühen 1990er Jahren beobachtet hat. Pembrey und seine Kollegen festgestellt, dass Männer, die Rauchen begonnen hatte, bevor sie 11 waren hatten Söhne, die waren eher übergewichtig durch die Zeit sie Jugendliche waren. Unterdessen waren die Enkel der Großmütter, die rauchten, selbst wenn ihre Mütter nicht, größer.

Einige Epidemiologen haben diese Zusammenhänge hinterfragt, sondern Pembrey ist überzeugt, dass epigenetische Vererbung gut aufgestellt, um seine Beobachtungen zu erklären. "Das besondere daran ist, welcher Studie haben wir bisher geplant, wir haben gesehen, Ergebnisse," fügt er hinzu. "Dies ist ein Phänomen."

Psychiater haben auch Anomalien geortet, die durch die Epigenetik erklärt werden könnte. Rachel Yehuda, Psychiater und Neurowissenschaftler am Mount Sinai Hospital in New York entdeckt, dass schwangere Überlebenden der Anschläge 9/11 World Trade Center, die posttraumatische Belastungsstörung erlitten Nachkommen mit einem niedrigeren Niveau von Cortisol hatte. Dies ist ein Hormon, das einen erhöhten Zustand des Alarms zugeordnet. Ihre Forschung hat gezeigt, dass gilt auch für die Nachkommen von Holocaust-Überlebenden.

Epigenetik kann sogar beantworten die Frage, warum psychische Störungen, inklusive Autismus und Schizophrenie, in Familien zu laufen. Grainne McAlonan, klinischer Dozent für Neuroentwicklungsstörungen am Kings College London, sagt, dass studieren die DNA dieser Patienten nicht genügend Antworten zur Verfügung gestellt hat. "Wir sind nicht in vollem Umfang Autismus als eine vollständig genetische Störung erklären", sagt sie.

Letztlich, Kritiker bemängeln, ist das Problem mit all dem, das menschliches Leben chaotisch. Tausende von verschiedenen Faktoren erklären Gesundheit Muster in den Generationen der gleichen Familie. Dies ist der Hauptgrund warum, um zu verstehen, unsere grundlegende Biologie ohne wird getrübt durch unsere Genetik, andere Sitten kompliziert und vielfältig Umgebungen perfekt gleichmäßige Labormäusen sind die zweitbeste Lösung. "Sie können nicht auf den Menschen experimentieren, wie Sie auf Tiere," sagt Pembrey. Das Nagetier Bedeutung für Epigenetik, der University of Utah sogar eine Online-Spiel hat, so dass Sie "eine Ratte Pup lecken" ist praktisch, um herauszufinden, wie dies seine Epigenom auswirkt.

Und so wir uns an eine andere Erzählung von Mäusen wenden, diesmal traumatisiert Mäuse. In einer weitgehend überdachten Studie am Ende des letzten Jahres gab Forscher Kerry Ressler und Brian Dias an der Emory University in Atlanta, Georgia, männliche Labormäusen Elektroschocks, jedes Mal, wenn sie den Geruch von Acetophenon, eine chemische Duftstoffe wegen seiner süßen Duft, wie Kirschen und Orangenblüten ausgesetzt waren. Eventuelle führte Pawlowsche dazu, dass die Mäuse in der bloße Geruch von Acetophenon schauderte.

Die Überraschung war, dass ihre Kinder den Geruch auch gefürchtet, obwohl sie Schocks erhalten hatten. So hat ihre Enkel. "Es war ein wunderbar kontrolliertes Experiment", sagt Pembrey. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Angst vor dem Geruch von Acetophenon in das Sperma von den Mäusen durch irgendeine Art von chemischen Prozess gelangt, so dass epigenetische Markierungen, die gelöscht werden nicht in der Gebärmutter. Einige Journalisten haben es zu einem "Memory" über die Generationen weitergegeben wird verglichen.

Dias sagt, dass sie seit empfangenen e-Mails von Menschen, die überzeugt sind, dass sie ihre eigenen transgenerationalen "Erinnerungen" erlebt haben. Manchmal handelt es sich um Verhaltensweisen, wie Missbrauch oder Abhängigkeit. Ein anderes Mal sind sie Phobien. Eine Person sagte ihm: "Ich hasse den Geruch von Eiern und meine Urgroßmutter große mochte Eiern."

Aber Resslers und Dias Experiment hat auch hochgezogenen Augenbrauen. Ferguson-Smith sagt ihre Arbeit war "schlecht präsentiert", mit einem Mangel an Detail, das macht es schwierig, die Ergebnisse zu interpretieren. Bestor fügt hinzu, dass sie nicht zu erklären, wie eine Antwort, verbunden mit der Nase ganz in Spermien passieren verwaltet. Wie alle anderen epigenetische Vererbung Studien, sagt er: "Es gibt ein völligen Mangel an plausiblen Mechanismus."

Die Forscher zugeben, dass, obwohl sie, dass ihre Maus-Experiment ist korrekt glauben, die Ergebnisse weitgehend ein Rätsel bleiben. "Wie sie Umprogrammierung entkommen sind?", fragt Dias. "Dies ist über das Fachwissen von einer einzelnen Person, ein einzelnes Labor, ein einzelnes Feld."

Die Fragen nicht zu Ende. Prime unter ihnen ist wie lange epigenetischer Effekte wie diese dauern könnte. Frühe Ergebnisse Hinweis, der sie innerhalb von zwei Generationen, abnutzen können die darauf hindeuten würde, dass die menschliche Evolution nicht sehr betroffen ist. Surani sagt, dass es nur eine leichte Möglichkeit, dass Enkel betroffen sind und dass er keine Beweise in Generationen darüber hinaus gesehen hat.

Noch besorgniserregender sagt Surani, dass Forscher, die sich nicht positive Ergebnisse immer ihrer Arbeit schwieriger zu veröffentlichen, finden sind die Hype rund um das Spielfeld eingezogen wird. "Gab es Menschen, die versucht haben, etwas von diesem Zeug zu replizieren und es funktioniert nicht", sagt er. Auch verschiedene Stämme von Mäusen können zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.

Mit so vielen gegensätzlichen Ansichten fanden Wissenschaftler selbst Partei zu ergreifen. "Das Gewicht des Beweises ist aufzubauen", sagt Pembrey. Dias fügt hinzu: "Es gibt eine traditionelle Dogma wo dies kann nicht auftreten. "Aber dieses Dogma wird jetzt herausgefordert."

In der Tat glaubt Dias, dass wir noch zu schätzen wissen, wie viel menschliche Biologie durch epigenetische Vererbung betroffen ist. "Es ist weiter verbreitet, als wir tatsächlich unseren Köpfen herum wickeln kann," sagt er. Wie versprochen, so viel über uns selbst, zu offenbaren, das gleiche kann passieren mit Epigenetik Genetik.

Möglicherweise gibt es medizinische Vorteile zu wissen, dass die epigenetische Markierungen vorhanden sind und wie unsere Lebensstile beeinflussen sie, fügt Dias. "Sie stellen ein Szenario, wo die Würfel nicht komplett gefallen ist... Sie möglicherweise die gen Ausdruck Auswirkungen Ihrer angestammten Erfahrungen Maske könnte,", sagt er. Zu wissen kann, dass Sie größeres Risiko für Übergewicht sein können, weil Ihr Vater als junge rauchte zum Beispiel Ihre Ernährung ändern aufgefordert. In ähnlicher Weise könnte Kinderwünsche vorsichtiger mit ihren Lebensstil um zukünftige Generationen zu schützen.

Bis dahin, ist die Gefahr, dass die Begeisterung rund um Epigenetik übertrifft was Wissenschaftler eigentlich wissen. Bestor warnt, dass Wissenschaft so modisch wie Journalismus sein kann. In Reaktion auf Kritik wie diese Dias stimmt zu, dass epigenetische Vererbung eine entscheidende Idee: "Es wird entweder ein Cropper kommen oder es wird, wie wir denken über Vererbung zu revolutionieren."