To, co dla naukowców jest już oczywiste, do nas dociera z opóźnieniem. Jeszcze niedawno wierzyliśmy, że rządzą nami geny. Teraz wiemy, że istnieją mechanizmy, które nimi sterują i że mamy wpływ na ich działanie. Przestaliśmy być niewolnikami DNA. Przejmujemy stery. Tak wiele zależy właśnie od nas.

 

Twój ojciec miał zawał...

Konkretny, odziedziczony po rodzicach zestaw genów determinuje nie tylko nasz kolor oczu, odcień skóry, wzrost czy predyspozycje umysłowe, ale także przesądza np. o tym, czy będziemy otyli. Prawdę tę powielają podręczniki do biologii, artykuły prasowe, programy telewizyjne i wypowiedzi przedstawicieli służby zdrowia. Posiadanie wśród krewnych osób chorych na miażdżycę, nadciśnienie, chorobę wieńcową, cukrzycę, alergię stawia nas w grupie podwyższonego ryzyka zapadnięcia na wyżej wymienione choroby. Słowem, jeśli twój tata i dziadek mieli zawał, spodziewaj się zawału. Jeśli twoja mama i babcia miały niską gęstość kości, powinnaś uważać na osteoporozę. Jeśli twoi bracia szybko osiwieli, pewnie i ty szybko osiwiejesz. Sami dostrzegamy te prawidłowości, zupełnie się temu nie dziwiąc. W naszej własnej świadomości staliśmy się więźniami genów. Częściowo zrzekliśmy się w ten sposób wolnej woli, a co za tym idzie także odpowiedzialności za swój los. Czy słusznie?

 

Geny są jak fortepian

Epigenetyka, czyli gałąź nauki zajmująca się ekspresją genów, zdaje się, przynajmniej częściowo, przeczyć przekonaniom, które wpajano nam przez lata. DNA przestało być traktowane jak sztanca automatycznie wybijająca kolejne białka. Nową koncepcję najłatwiej przedstawić posługując się metaforą. Wyobraźmy sobie, że pula genów, które odziedziczyliśmy po naszych rodzicach, to fortepian. Fortepian posiada klawisze, dzięki którym można wygrywać różnego rodzaju melodie. Grając melodię, używa się określonych klawiszy, omijając inne. Podobnie jest z genami, melodia życia wymaga udziału tylko niektórych z genów w określonym czasie. Epigenetyka zajmuje się mechanizmami odpowiedzialnymi za to, że pewne klawisze-geny grają, podczas gdy inne pozostają wyłączone z gry.

 

Zamknięta i otwarta kłódka

Istnieje szereg mechanizmów, dzięki którym nasze geny są włączane lub wyłączane, warto wspomnieć przynajmniej o metylacji oraz modyfikacji histonów. Metylacja jest procesem przyłączenia grupy metylowej do nukleotydów (podstawowych części DNA), który skutkuje wyciszeniem genu. Histony to białka, na które (mówiąc najprościej) nawinięte jest DNA. Na skutek różnych oddziaływań białka te ulegają modyfikacjom, ułatwiając lub utrudniając aktywację genów. Metylacja przypomina zatem zamkniętą lub otwartą kłódkę, a modyfikacje histonów szerokość otwarcia drzwi, przez które przedostają się informacje. Tym sposobem z DNA selekcjonowane są tylko te części informacji, które zostaną użyte do wytworzenia komórek zróżnicowanych pod względem funkcjonalności. To właśnie dzięki temu embrion zmienia się z czasem w rozwinięty płód, wykształcając kończyny, układ nerwowy czy własne komórki krwi.

 

Ewolucja czy rewolucja?

Zgodnie z teorią zaproponowaną przez Karola Darwina ewolucja zachodzi stopniowo poprzez eliminację oraz dobór naturalny osobników danej populacji. Oznacza to, że spotkanie ojca i matki oraz mutacje pochodzącego od nich materiału genetycznego wpływają na cechy potomstwa. Potomstwo, które uzyskuje cechy wartościowe, sprzyjające przetrwaniu, dorasta i reprodukuje się. W ten sposób mutacje zostają utrwalane. Ten model nie uwzględnia jednak tego, że środowisko może mieć wpływ na geny, nie tylko przez eliminację osobników posiadających daną pulę genetyczną, ale także przez to, że organizm pobiera z otoczenia informacje i używa ich, by dostosowywać się do warunków, w których żyje. O takiej możliwości wspominał na początku XIX w. francuski przyrodnik Jean Baptiste de Lamarck, którego można nazwać prekursorem epigenetyki. Wówczas zanegowano jego założenia, dzisiaj wiemy, że są one dopełnieniem teorii Darwina.

 

Mamo, uważaj, modyfikujesz DNA

Coraz więcej dowodów przemawia za tym, że dieta ciężarnej powoduje epigenetyczne zmiany mające znaczenie w całym późniejszym życiu dziecka. Dowodzą tego badania, takie jak to przeprowadzane przez naukowców z Uniwersytetu Leiden, gdzie analizie poddano dane dotyczące DNA osób urodzonych w czasie tzw. zimy głodu. Zima głodu miała miejsce w Holandii w latach 1944-1945 i była spowodowana niemiecką blokadą dostaw żywności. Dzisiejsi 70-latkowie nadal noszą w DNA ślady ówczesnych niedoborów w postaci specyficznego rodzaju metylacji genów kodujących insulinopodobny czynnik wzrostu 2 (IGF2). U dzieci matek, które cierpiały głód przez pierwsze 10 tygodni od momentu zapłodnienia, metylacja genu IGF2 jest mniejsza niż u ich rodzeństwa tej samej płci. Różnice te jednak nie są obserwowane u tych osób, które miały się urodzić w ciągu 10 tygodni od rozpoczęcia okresu głodu.

 

Czkawka po dziadku

Epigenetyczne znaczenie diety w okresie rozwoju płodowego i wczesnym dzieciństwie jest trudne do przecenienia. Specjaliści wskazują na możliwość włączania lub wyłączania poszczególnych genów, które w późniejszym życiu są odpowiedzialne za powstawanie wielu groźnych chorób. Matki źle odżywiające się w czasie ciąży, rodzą dzieci w większym stopniu narażone na otyłość i cukrzycę typu II oraz choroby sercowo-naczyniowe, a potomstwo kobiet palących tytoń ponosi większe ryzyko zapadnięcia na astmę. To jednak nie wszytko. Wpływ na kolejne pokolenie może mieć także środowisko i styl życia mężczyzny. Informacje dotyczące ojców są prawdopodobnie przekazywane dzięki temu, że DNA w plemniku wiąże się z histonami i protaminami (zasadowymi białkami). Obserwuje się zależności pomiędzy paleniem tytoniu oraz podażą pokarmu, a zdrowiem kolejnych generacji zarówno zwierząt, jak i ludzi. Co ciekawe, dzieci mężczyzn niedożywionych w młodości, rzadziej chorują na choroby układu krążenia niż dzieci tych osób, które miały pełnowartościową dietę. Czy oznacza to, że jemy za dużo?

 

Terapia, która chroni przed rakiem?

W 2008 r. uczeni z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco obserwowali 30 mężczyzn będących w grupie ryzyka wystąpienia raka prostaty. Badanym zaaplikowano roślinną i niskotłuszczową dietę oraz 3.6 godziny wysiłku fizycznego tygodniowo, a do tego 4.5 godziny tygodniowo warsztatów radzenia sobie ze stresem. Wystarczyły trzy miesiące terapii, by wyciszyć aż 400 genów odpowiedzialnych za tworzenie się komórek nowotworowych - przy czym aktywowało się ok. 50 genów, które łączy się z zapobieganiem rozwojowi raka (za rozwój niektórych komórek rakowych odpowiedzialne są także wadliwe markery epigenetyczne). I chociaż specjaliści tłumaczą, że największy wpływ na włączanie lub wyłączanie genów może mieć to, co jemy w pierwszych latach życia, istnieją badania pozwalające sądzić, że możemy wpływać na nasze DNA również jako ludzie dorośli. Według nowych danych na jakość naszego życia w 80 proc. wpływa nasze otoczenie, poziom stresu, dieta i aktywności, których się podejmujemy. Tak wiele zależy od nas.