Różnorodność genetyczna – czyli zawartość samych genów – już czyni każdego z nas wyjątkowym. Ale tym, co odróżnia różne komórki z tym samym DNA, jest ekspresja genów: które geny są „aktywne” i kiedy. Ekspresja genów pozwala komórkom skóry wyglądać i funkcjonować w zupełnie inny sposób z komórek nerwowych i w ten sposób wszystkie tkanki w twoim ciele mogą się rozwijać z pojedynczej komórki zarodek.
Teraz jednak naukowcy zaczynają rozumieć, jak bardzo środowisko może wpływać na gen ekspresję i jak doświadczenia, które zmieniają ekspresję genów we wczesnym okresie życia, mogą mieć trwały wpływ na wiek dojrzały. Ekspresja genów może łączyć „naturę” i „wychowanie” w zaskakujący (i wciąż tajemniczy) sposób.
Geny, wyrażaj siebie
Twoje komórki muszą być w stanie włączać i wyłączać geny, aby prawidłowo się zachowywać. Weź nerwową komórkę macierzystą, która ostatecznie rozwinie się w neuron lub komórki nerwowe. Musi tłumić geny, które utrzymują komórkę w stanie „podobnym do łodygi”, i rozpocząć ekspresję genów potrzebnych do upodobnienia się do nerwów. Ten proces, zwany neurogenezą, zachodzi podczas rozwoju embrionalnego i do dorosłości (w procesie zwanym, jak zgadliście, neurogenezą dorosłych).
Co powoduje zmiany w ekspresji genów?
Wydaje się, że niektóre zmiany w ekspresji genów są „zakodowane na stałe” i zaczynają pojawiać się niemal natychmiast podczas rozwoju. Wchodzą również inne czynniki biologiczne. Na przykład poziom hormonów może wpływać na ekspresję genów. Jest to ważne dla rozwoju płci męskiej lub żeńskiej w macicy, a także wpływa na dojrzewanie, wzrost włosów, płodność i inne czynniki przez całe życie.
Zmiany w ekspresji genów mogą być również spowodowane ekspozycją na chemikalia w twoim środowisku. Na przykład ekspozycja na mutageny (substancje chemiczne powodujące mutacje genetyczne) może zwiększyć lub zmniejszyć ilość how gen ulega ekspresji, a wynikające z tego nieprawidłowe zmiany w ekspresji genów są powiązane z chorobami takimi jak rak. Na przykład narażenie na alkohol może wywołać zmiany w ekspresji genów, które wpływają na stan odżywienia, przyczyniając się do niedoborów składników odżywczych. Odziedziczone mutacje genetyczne mogą również zwiększyć lub zmniejszyć ekspresję twoich genów.
Jeśli chodzi o w jaki sposób Twoje komórki kontrolują ekspresję genów, istnieje kilka sposobów na zwiększenie lub zmniejszenie ekspresji. Jednym z kluczy jest metylacja DNA, sposób na tłumienie genów. Im bardziej metylowany jest gen, tym mniej można go wyrazić; odwrotnie, demetylacja zwiększa ekspresję DNA. Literatura 1 i 2 zawiera dobre informacje na ten temat.
Jak więc pasuje twoje wychowanie?
Okazuje się, że doświadczenia życiowe również mogą wpływać na ekspresję genów. Nowe badania sugerują, że doświadczenia z wczesnego dzieciństwa, nawet te zbyt wczesne, by je zapamiętać, mogą wpływać na mózg przez resztę życia.
Nowe badania opublikowany w Nauka przyjrzeli się, jak styl macierzyństwa wpływa na mózg rozwijających się myszy, aby odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób natura i wychowanie mogą kolidować, aby wpływać na zachowanie. Podstawa eksperymentu była prosta: obserwuj styl macierzyństwa różnych myszy, a następnie zobacz, jak różni się macierzyństwo style (uważny, lekceważący) wpłynęłyby na ekspresję genu zwanego L1 w emocjonalnym centrum potomstwa mózg. Aby wykluczyć różnice genetyczne (ponieważ, pamiętaj, odziedziczone geny mogą wpływać na ekspresję genów) naukowcy zamieniono również część miotu, aby szczenię po zaniedbanej matce wychowywała uważna, lub wice odwrotnie.
Naukowcy odkryli, że myszy wychowywane przez uważną matkę miały mniejszą metylację genu L1 – innymi słowy, gen był mniej tłumiony – niż myszy wychowywane przez zaniedbane. Było to prawdą nawet w przypadku myszy zamienionych miotem, co sugeruje, że poziom metylacji (poziom supresji genu) był związany z wychowaniem myszy, a nie z dziedzicznym czynnikiem genetycznym.
Co to wszystko znaczy?
Wyniki te odzwierciedlają to, co naukowcy wcześniej zaobserwowali u dzieci – że dzieci, które były zaniedbane w dzieciństwie, mają inne wzorce metylacji niż dzieci wychowywane przez troskliwych rodziców. Ale badania są wciąż wczesne, a autorzy badania na myszach nie są pewni, czy te zmiany w L1 metylacja jest również powiązana ze zmianami funkcji poznawczych lub innymi neurologicznymi lub psychologicznymi problemy.
Jednak zrozumienie, w jaki sposób rozwijają się te różnice w metylacji i które geny są najbardziej kluczowe, na które należy uważać, pomoże nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób natura i wychowanie oddziałują na nasze zachowanie. A to może pewnego dnia pomóc lekarzom skuteczniej leczyć problemy ze zdrowiem psychicznym, które mogą wynikać z zaniedbania.
