Świetny artykuł o epigenetyce

I ta zmiana epigenetyczna jest w rzeczywistości zaprogramowana w DNA jako sposób na wytworzenie tego podstawowego zróżnicowania. Powiedzmy, że jest gen, który mówi: „jeśli obecny jest czynnik środowiskowy X, umieść grupę metylową w DNA w pozycji Y”. Geny to potrafią. A pozycja, w której te grupy są przyłączone, albo włącza geny, albo je wyłącza, dlatego nasze tkanki i komórki różnią się wyglądem i zachowaniem. Wszystkie mają te same geny — po prostu są różnie aktywowane i tłumione w różnych momentach i miejscach. Epigenetyka jest istotną częścią tej regulacji genów.

Wiemy to od jakiegoś czasu i nie jest to kontrowersyjne. Co jest kontrowersyjne, to niedawne pojęcie „epigenetyki międzypokoleniowej”: że zmiany środowiskowe wpływające na zachowanie lub cechę w jednym pokoleniu (często w grę wchodzi głód lub inne traumy) mogą być przekazywane nie z jednego pokolenia komórek na drugie, ale z jednego człowieka lub pokolenia organizmów na inne. Mówi się na przykład, że głód w Holandii w 1944 r. podniósł śmiertelność potomstwa w następnym pokoleniu. (Nie jest to zaskakujące, biorąc pod uwagę, że sytuacja matki rzutuje na środowisko w macicy i może wpływać na potomstwo). Często mówi się jednak, że ten rodzaj wpływu środowiska może być dziedziczony przez wiele pokoleń, tworząc rodzaj zmiany ewolucyjnej – niemal lamarckowskiej w swoim zakresie. I to „dziedziczenie międzypokoleniowe” też ma być dość powszechne.

Cóż, epigenetyka nie jest ważną „alternatywą” dla neodarwinowskiej zmiany ewolucyjnej. Artykuł Raziba Khana na jego stronie Substack jest najlepszym wkładem do dyskusji na temat dobrych i złych rzeczy w popularnym poglądzie na epigenetykę jaki znam i jest wart przeczytania. Wyjaśnia, czym jest epigeneza, dlaczego jest tak ważna w rozwoju organizmów i dlaczego jest tak rozdmuchana w popularnej prasie, która uwielbia drukować rzeczy sugerujące, że „Darwin mylił się”.

Nie zamierzam tego streszczać, z wyjątkiem podkreślenia poglądu Raziba na temat problemów z międzypokoleniowymi (dwa pokolenia) i transgeneracyjnymi (trzy pokolenia lub więcej) zmianami epigenetycznymi. Powodem, dla którego epigeneza transgeneracyjna nie może naprawdę działać, jest to, że epigenetyczne znaki są usuwane z genów i histonów podczas tworzenia gamet, więc indukowane zmiany epigenetyczne nie mogą być przekazywane dalej. (To, co może zostać przekazane, to DNA, które określa, że aby zareagować na pewne bodźce środowiskowe, takie jak ciepło, epigenetyczne znaki zostaną umieszczone w pozycjach X, Y i Z). Ponieważ niemowlęta płci żeńskiej rodzą się z już istniejącymi jajeczkami, ich oznakowania gametyczne nie są wymazywane aż do kolejnego pokolenia: trzeciego.

A co z Holendrami i tym wszystkim innym prezentowanym w prasie jako „niedarwinowskie dziedziczenie”? Cóż, część z tego może być prawdziwa (zwłaszcza w przypadku roślin), ale Razib zauważa, że istnieje tendencja do publikowania pozytywnych wyników, co sprawia, że wartości prawdopodobieństwa publikowanych wyników są wątpliwe. Pozwolę sobie go zacytować:

Jak więc wytłumaczyć wyniki takie jak te ze Szwecji, gdzie  brak żywności u dziadków i babć był skorelowany ze zwiększoną śmiertelnością odpowiednio wnuków i wnuczek? Wartości p w tych badaniach były poniżej 0,05, więc były statystycznie istotne (innymi słowy, nawet jeśli domyślna hipoteza jest prawdziwa, prawdopodobieństwo uzyskania takiego wyniku jest mniejsze niż 5%, więc być może rozważ alternatywę). Badania takie jak to mogą zostać opublikowane, ponieważ projekt i wyniki są zgodne z wytycznymi naukowymi, więc technicznie spełniają standardy czasopisma. W tym momencie jednak, jak większość czytelników zdaje sobie sprawę, tylko to, że badanie jest statystycznie istotne, nie oznacza, że przetrwa próbę czasu lub że jego wyniki będą w dużej mierze powtarzalne; wartość p mówi tylko o prawdopodobieństwie danego wyniku przy założeniu określonego modelu, a czasami zdarzają się rzeczy nieprawdopodobne. Ale nie mówi nic o wszystkich porównywalnych badaniach, które nigdy nie zostały opublikowane, ponieważ statystyki nie były takie, jak chciano, ani nie ujawnia wszystkich zestawów danych selektywnie odrzuconych, ponieważ okazały się śmieciami. Badanie lub badania mogą coś wykazać, ale prawdę w danej sprawie ustala się poprzez wiele powtórzeń, najlepiej z kontrolą zmiennych zakłócających, które mogą napędzać niektóre z powiązań międzypokoleniowych (oczywiście w rodzinach przekazuje się nie tylko geny; obyczaje ludowe, zwyczaje i przyzwyczajenia nabywa się przez naśladownictwo).

Ponadto, choć to banalne, korelacja nie równa się przyczynowości, w przypadku międzypokoleniowej transmisji epigenetycznej nie da się tego uniknąć. Niezwykłe twierdzenia zaprzeczające ponad stuleciu genetyce mendlowskiej i siedemdziesięciu latom potwierdzonej naukowo biologii molekularnej wymagają  nadzwyczajnych dowodów. W przypadku ludzi pozostaje wiele przeszkód do ustalenia, że odziedziczone cechy w kolejnych pokoleniach są spowodowane szokami środowiskowymi w poprzednich pokoleniach, również dlatego, że nie można przeprowadzać randomizowanych kontrolowanych eksperymentów. Wnioski muszą pochodzić z badań obserwacyjnych, korelacyjnych lub pośrednich („eksperymentów naturalnych”, takich jak klęski głodowe). Wiarygodne głębsze przyglądanie się pokazuje, że przypadki, w których wydaje się, że znaki epigenetyczne zostały odziedziczone transgeneracyjnie, w rzeczywistości okazują się uwarunkowane istnieniem konwencjonalnej mutacji DNA przekazywanej w rodzinie. Te mutacje mogą wywoływać efekt uboczny charakterystycznych cech epigenetycznych, więc w każdym pokoleniu są powodowane przez warianty, którym sprzyja dobór naturalny lub dryf genetyczny. Przyczynowa rola wariantu epigenetycznego w cesze może być zachowana, ale jego przekazywanie z pokolenia na pokolenie z powodu oznakowania epigenetycznego jest mirażem. Epigenetyka w tym przypadku znajduje się poniżej konwencjonalnego mendelizmu. To jest jak drobny dodatek, automatycznie regenerowany na nowo przez mutację DNA w każdym pokoleniu. Zwykły przypis do dobrze znanego klasycznego genetycznego procesu dziedziczenia.

Mówiąc prostym językiem, każdy przypadek dotyczący mechanizmu wymaganego do założenia dziedziczenia ludzkiej zmienności epigenetycznej jest kompletnym bałaganem. Nie oznacza to, że transgeneracyjna transmisja epigenetyczna nie ma miejsca; jest dobrze udokumentowana u roślin i u C. elegans („robaków”). Niewielka liczba kandydujących badań na ludziach również wymaga dalszych badań, ale nawet one pozostają przedmiotem silnego sceptycyzmu ze strony większości biologów. W przeciwieństwie do tego, w co chcieliby wierzyć autorzy nagłówków i domorośli psychoterapeuci, jak dotąd epigenetyka jako czynnik w teoriach transgeneracyjnej traumy jest strasznie nieprawdopodobna.

I krótkie podsumowanie wyjaśniające, dlaczego epigeneza nie może być jednocześnie ważna i wszechobecna:

Wreszcie, nawet jeśli dochodzi do transgeneracyjnej transmisji epigenetycznej, musi ona być niesłychanie rzadka i nie mieć dużego wpływu na żadne badane organizmy. Dlaczego? Po prostu dlatego, że przez stulecie konwencjonalni genetycy, korzystając z mendlowskiej struktury mutacji przekazywanych dalej w rodowodach, badali, w jaki sposób cechy są przekazywane w prawdziwym świecie. Gdyby wiele cech było silnie zależnych od (wcześniej niezauważonych) zmian epigenetycznych w kilku ostatnich pokoleniach, zniekształciłoby to te wyniki, a odchylenia pojawiłyby się szybko, ponieważ szczególnie dobrze zbadane organizmy o charakterystycznych cechach mogą zmieniać się po każdym nowym szoku. Istnienie całej dziedziny genetyki transmisyjnej zaprzecza idei, że efekty epigenetyczne przekazywane przez rodziny mogą być powszechne, nawet w przypadku roślin, gdzie jest to dobrze znane zjawisko. Gdyby transmisja epigenetyczna była wszechobecna, nigdy nie powstałyby podręczniki genetyki mendlowskiej. Wykraczając poza nauki podstawowe, dziedziny stosowane, takie jak hodowla roślin i zwierząt, opierają się na ramach mendlowskich; przerwy epigenetyczne przekazywane z pokolenia na pokolenie mogą być ekonomicznie katastrofalne, ponieważ projekty hodowlane rolników nie dawałyby już pożądanych, cennych dla nich cech.

Ale istnieją jeszcze głębsze ewolucyjne biologiczne powody, by być sceptycznym wobec transmisji epigenetycznej. Utrzymywanie się stałych znaków epigenetycznych przez pokolenia podważyłoby plastyczność i elastyczność, które epigenetyka umożliwia u jednostek na skalę molekularną. Jako mechanizm molekularny epigenetyka zapewnia komórkom i organizmom elastyczność w dostosowywaniu się do krótkoterminowych zmian warunków i stresorów; wysoki poziom wierności przyszłym pokoleniom ocierałby się o determinizm epigenetyczny. Jeśli powielanie i przekazywanie DNA przyszłym pokoleniom powinno być procesem o wysokiej wierności, który zachowuje cechy preferowane przez dobór naturalny, epigenetyka powinna być lokalnym mechanizmem adaptacyjnym, który pozwala organizmom śledzić zmienność środowiska bez blokowania adaptacji jednego pokolenia na zawsze.

Ten znakomity artykuł jest napisany dla inteligentnego i dociekliwego naukowo laika i należy go przeczytać, aby zrozumieć, dlaczego epigenetyka jest tak ważna podczas rozwoju organizmów, a jednocześnie tak nieważna jako mechanizm przekazywania zmian wywołanych środowiskiem z pokolenia na pokolenie.

A good piece by Razib Khan on epigenetics

Why Evolution Is True, 20 grudnia 2022

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska