Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Во многих клетках были одни и те же участки ДНК, которые непоколебимо сохраняли свою прежнюю эпигенетическую структуру. Они содержали вирусоподобные фрагменты ДНК, которые называются «ретротранспозоны». Эти фрагменты добиваются от клетки, чтобы та их скопировала, а затем новая копия вставляется в другое место на ДНК. Метилирование помогает обуздать таких генетических паразитов.

Ретротранспозоны, как правило, находятся рядом с белок-кодирующими генами, поэтому вероятно, что активность этих генов также приостанавливается. Сурани с коллегами обнаружил, что некоторые гены, расположенные рядом со стабильно метилированными участками, связаны с различными заболеваниями – от ожирения до множественного склероза и шизофрении. На основе своих экспериментов ученые пришли к выводу, что именно такие гены являются перспективными кандидатурами для эпигенетического наследования.

Возможно, но опять же не подтверждено, что в эпигенетической передаче между поколениями участвуют другие молекулы. Например, при оплодотворении сперматозоид доставляет в яйцеклетку не только хромосомы, но и РНК. Некоторые из этих молекул РНК могут управлять начальными стадиями развития эмбриона. Биолог Трейси Бэйл из Пенсильванского университета провела эксперименты, чтобы понять, может ли жизненный опыт отца повлиять на его потомков через молекулы РНК в сперматозоиде [967] Rodgers et al. 2015. .

В частности, Бэйл с коллегами исследовала влияние стресса, перенесенного самцами мышей в раннем возрасте [968] Gapp et al. 2014a. . Специалисты выяснили, что после того, как эти мыши вырастали, в их сперматозоидах обнаруживалась необычная смесь молекул РНК. Ученые заинтересовались, какой эффект могут оказать эти РНК на потомство. Они ввели найденную смесь РНК в сперматозоиды мышей, которые не подвергались в своей жизни такому стрессу, а затем этими сперматозоидами оплодотворили яйцеклетку. Мышата, развившиеся из таких клеток, плохо справлялись со стрессом. Исследования Бэйл позволяют предположить, что РНК в сперматозоиде отца, подвергнутого стрессу, может выключать определенные гены в клетках его потомков. И через такое подавление работы генов отцы способны навсегда изменить поведение своих потомков.

Некоторые другие ученые также нашли многообещающие признаки влияния РНК на наследственность у животных. Биолог Энтони Хосе из Мэрилендского университета проследил РНК, которые образуются в организме крошечного червя Caenorhabditis elegans [969] См.: Devanapally, Ravikumar, and Jose 2015; Marré, Traver, and Jose 2016. . Эти молекулы синтезируются в нервной системе, а затем могут распространиться по всему организму и оказаться в итоге внутри сперматозоидов, выключая там гены. Другие исследователи показали, что молекулы РНК способны выключать те же самые гены у червей в следующем поколении, а также и в нескольких последующих. Похоже, что эти молекулы РНК поддерживают сами себя в череде поколений, заставляя молодых червей синтезировать новые копии [970] Rechavi and Lev 2017. .

Конечно, мы не черви, но в ряде экспериментов было показано, что человеческие клетки постоянно отправляют друг другу молекулы РНК. Очень часто они упакованы в маленькие пузырьки, которые называются «экзосомы» [971] См.: Bohacek and Mansuy 2015; Eaton et al. 2015; Smythies, Edelstein, and Ramachandran 2014. . Ученые открывают все больше типов клеток, выделяющих их и поглощающих. У некоторых видов экзосомы используются клетками эмбриона, чтобы обмениваться сигналами для синхронизации процесса развития разных частей тела [972] McGough and Vincent 2016. . После того как происходит инфаркт миокарда, клетки сердца выделяют экзосомы, чтобы запустить починку этого органа [973] Sahoo and Losordo 2014. . Раковые клетки выделяют экзосомы необычайно активно, возможно, чтобы манипулировать окружающими здоровыми клетками, превращая их в своих слуг. Итальянский биолог Кристина Коссетти наблюдала, что экзосомы, выделяемые раковыми клетками самцов мышей, могут доставлять РНК в сперматозоиды [974] Cossetti et al. 2014. .

Эти работы не дают окончательных ответов, но они побуждают ученых призадуматься и отправиться перечитывать «Изменение животных и растений в домашнем состоянии». Геммулы Дарвина, конечно же, не собирают гены со всего организма. Но возможно – только возможно! – что экзосомы представляют собой современное воплощение геммул, переносящих молекулы РНК, и это позволяет жизненному опыту, полученному одним поколением, влиять на следующее.