Kontroluj własne DNA

Geny. Jakie to wygodne! Można było na nie zwalić dosłownie wszystko. Tycie, cukrzycę, niski wzrost, nieśmiałość, iloraz inteligencji, odstające uszy. Zwalniały z odpowiedzialności. Mam takie geny i już. Nic na to nie poradzę.

No to was zmartwię (albo ucieszę tych, których przeraża biologiczny determinizm). Koniec tego. Twoje geny mogą się ciebie słuchać. Masz większy, niż ci się wydaje, wpływ na to, który z nich jak zadziała i kiedy. Możesz zrobić porządek (albo bałagan) w swoim DNA. Wolna wola.

Genowe korki

Jak to możliwe? Wydawało się, że nie ma na świecie rzeczy bardziej stałej niż DNA w naszym organizmie. Pół od mamy, pół od taty. I oto taki jestem. Nic się tu nie zmieni.

A jednak. Rewolucję w takim podejściu do rzeczy zawdzięczamy myszom, konkretnie jednemu ich szczepowi mieszkającemu w laboratorium zwanemu aguti*. Od zawsze były żółte, grube i cierpiały na cukrzycę. Takimi stworzyli je naukowcy do sobie tylko znanych celów. Wszystkie kolejne myszy rodzące się z mamy i taty aguti wyglądały i zachowywały się tak samo.

W każdym razie tak było, zanim nie zajął się nimi doktor Randy Jirtle z amerykańskiego Duke University. Właściwie nie zrobił wiele. Zmienił tylko dietę pewnej grupie ciężarnych myszek. Podawał im więcej kwasu foliowego, witamin z grupy B, soli organicznych. Jakie było jego zdumienie, kiedy nagle w laboratoryjnej klatce pojawiały się małe myszki jakby wzięte od innych rodziców: szczuplutkie, zwinne, brązowe. Zdrowe. Wyglądało na to, że w jakiś tajemniczy sposób geny, które z takim mozołem zaszczepiali myszom naukowcy, by wyhodować z nich chorowite spaślaki, nagle przestały działać. Ktoś lub coś je wyłączyło. Co? Metylacja. Pod tą mało przyjaźnie brzmiącą nazwą kryje się reakcja chemiczna polegająca na tym, że do rozmaitych naszych genów może przyczepić się cząsteczka zwana grupą metylową. A kiedy już się przyczepi, działa jak korek. Zatyka gen. Wyłącza go. Dezaktywuje.

Skąd ów korek bierze się w naszym organizmie? Źródeł jest wiele: my sami, jedzenie, picie, toksyny, lekarstwa. Najogólniej mówiąc – środowisko.

Ono wpływa na to, które z naszych genów działają, a które nie. Nasze otoczenie, to, co jemy, gdzie żyjemy, może wpływać na aktywność genów, nie zmieniając przy tym samej struktury DNA. Obrazowo można by to porównać do grania na fortepianie. Mamy stały zestaw klawiszy, ale w zależności od tego, w który z klawiszy uderzymy (uaktywnimy go), a który pozostawimy nietknięty, wydobędziemy z instrumentu bardzo różne melodie. Wirtuozem naszych genów jest metylacja.

Instrukcja do instrukcji

Kiedy w 2003 roku doktor Jirtle razem ze swoimi grubymi myszami dowiedli, że za pomocą czegoś tak banalnego jak dieta ciężarnej matki można wpłynąć na DNA dziecka, świat nauki na chwilę zamarł. A zaraz potem gwałtownie się rozkrzyczał.

To była sensacja. I początek zupełnie nowej nauki – epigenetyki. Od tej chwili zajmować się ona będzie badaniem dziedziczności pozagenowej. Jean Baptiste Lamarck zachichotał w grobie. Dwa wieki temu sformułował teorię, zgodnie z którą zwierzęta są zdolne do intencjonalnej przemiany swoich ciał, tak aby sprostać wyzwaniom stawianym przez środowisko. Cechy nabyte mają być dziedziczone przez potomstwo. To herezja! – zakrzyczeli La-marcka genetycy. Dziedziczone mogą być tylko geny! Otóż nie tylko. O DNA mówi się, że stanowi in-‑
strukcję budowy i działania naszego organizmu. Istnieje jednak instrukcja do instrukcji. To epigenom. Informacja o tym, który gen, kiedy i jak ma zostać uaktywniony. Nie ma jednego epigenomu. Każdy z nas ma ich tysiące, a może i miliony. Wszak inne geny (z tego samego kompletu, który mamy w każdej komórce naszego ciała) działają w wątrobie, a inne w mózgu. Inne w nerce, a inne w skórze. Inne włączają się, kiedy jesteśmy młodzi, a inne – kiedy starzy.

Gdy osiem lat temu naukowcy stworzyli mapę naszego genomu, otrąbi-li zwycięstwo. Wiemy, że mamy 3 miliardy par nukleotydów, które składają się na 25 tysięcy genów. Oto przepis na człowieka. – Co to za mapa? – drwią dzisiaj epigenetycy. – Jak się za jej pomocą poruszać, skoro nie wiemy, które z dróg są otwarte, a które zamknięte?

Liczy się każdy krok

Dlaczego bliźnięta jednojajowe mające ten sam zestaw genów jednak trochę się od siebie różnią? Na to pytanie odpowiada dziś epigenetyka. Bliźnięta różnią się wtedy, gdy jakąś cześć swego życia spędzają w różnym środowisku. Dotyczy to także macicy. Jedno z dzieci było w życiu płodowym lepiej odżywione. Włączą się u niego jedne geny, a wyłączą drugie. Trochę inne niż u siostry lub brata. Z czasem różnic będzie więcej. Jedno zachoruje na nadciśnienie, drugie nie. Dlatego że jedno je warzywa i owoce i oddycha świeżym powietrzem, bo mieszka na wsi, a drugie wcina hamburgery i wędzi się w miejskich spalinach. Jedno pali papierosy, drugie nie. A nikotyna i substancje smoliste to bardzo silne metylatory. Pach, pach – powyłączają geny. Niestety, często takie, które odpowiadają za naprawę uszkodzonego DNA. Nie ma naprawy, robi się rak.

To wszystko można jeszcze pojąć. Jednak co zrobić z odkryciem, że nie tylko czynniki biologiczne, ale i psychologiczne mogą wpływać na włączanie się jednych genów, a wyłączanie drugich? Michael Meany, biolog z McGill University, w 2004 roku pokazał na szczurach, że troskliwa opieka matek nad potomstwem wpływa korzystnie na rozwój mózgu dzieci. Są spokojniejsze i mniej podatne na stres. Mama liże małego szczura, a w jego mózgu, ciach! (no może nie tak „ciach” – to dość skomplikowany mechanizm) – włącza to odpowiedni gen i szczurek staje się miłym, spokojnym zwierzątkiem. Nie ma powodów sądzić, że podobne mechanizmy nie działają u ludzi.

OK. Pomyślicie więc – tak samo jak pomyślało wielu naukowców – wiemy, że geny można włączać i wyłączać, to zróbmy z nimi porządek. Powyłączajmy sobie te złe, powłączajmy dobre i gotowe. No ale nie jest to takie proste.

Po pierwsze, nie umiemy jeszcze precyzyjnie celować w konkretny gen. Po drugie, nie wiemy, czy włączenie i wyłączenie czegoś nie wpłynie potem na co innego. Na przykład: podawanie kobietom w ciąży kwasu foliowego i witamin z grupy B przeciwdziała wadom rozwojowym u dzieci. Te substancje to silne metylatory. Coś tam wyłączają w DNA płodu. Tylko co? Pewne geny odpowiadające za wady cewy nerwowej. Ale czy przy tym nie wyłączają genów chroniących przed depresją, alzheimerem, schizofrenią? Za mało wiemy, by na to odpowiedzieć. Badania trwają.

Coraz więcej z nich przynosi dowody na obserwacje, które trudno było wyjaśnić. Dlaczego zielona herbata chroni przed niektórymi nowotworami? Bo substancje w niej zawarte uaktywniają odpowiednie geny, a uciszają inne. Dlaczego po zamachach z 11 września kobiety masowo roniły chłopców? Stres przełącza geny, które decydują o poronieniu płodu męskiego. To strategia ewolucyjna: nie warto inwestować w słabych facetów, którzy są bardziej wymagający w życiu płodowym od dziewczynek. W trudnych czasach lepiej mieć kilku silnych samców i wiele kobiet, których „utrzymanie” mniej kosztuje matczyny organizm.

Dlaczego niedożywione kobiety tak samo jak i te opychające się w ciąży fast foodami mają otyłe dzieci? Fast foody mają dużo kalorii, ale małą wartość odżywczą. Epigenom tak traktowanego dziecka „stroi” jego organizm na trudne czasy, w których brak potrzebnych składników i wszystko, co się zje, trzeba trzymać na zapas. To pomaga w chwilach głodu. W dobrobycie wywołuje chorobę. I jakkolwiek mało jeszcze wiemy o naturze epigenomu, jedno jest pewne. Nie jesteśmy zombi sterowanymi przez geny. Bardziej lub mniej świadomie manipulujemy swoim DNA. Geny tańczą, jak im się zagra.

Olga Woźniak

Jak styl życia zmienia aktywność DNA
Istnieje wiele czynników środowiskowych, które wpływają na włączanie i wyłączanie genów w DNA twoim i twoich potomków

Synowie mężczyzn, którzy palili papierosy tuż przed momentem dojrzewania płciowego, mają spermę gorszej jakości. Prawdopodobnie nikotyna „poprzestawiała” aktywność genów w chromosomach Y w plemnikach ich ojców palaczy.

Suplementy diety – niektóre witaminy i mikroelementy mają wpływ na geny budujące nasz układ nerwowy. Mogą także odpowiadać za depresję i inne choroby

Stres, którego doświadcza dziecko już po urodzeniu, oraz opieka, jaką otacza je matka, aktywuje lub dezaktywuje geny odpowiadające za rozwój mózgu

Zanieczyszczenie powietrza może wpłynąć na aktywność genów, które odpowiadają za rozwój raka płuc

Głód w 1944 roku „przestawił” metabolizm potomków duńskich kobiet. Styl życia kobiety spodziewającej się córki wpływa na geny jej i wnuków, bo żeński płód ma już komórki jajowe, z których powstanie następne pokolenie

Fast food to dużo kalorii i mało składników odżywczych. Kiedy jadają tak kobiety w ciąży, przestawia to geny ich dzieci, narażając je na otyłość i choroby w dorosłym wieku