Přehodnotíme lamarckismus?

20. 9. 2011

Právě objevený "skrytý" kód je spojen s DNA rostlin a umožňuje jim dědit nové biologické vlastnosti mnohem rychleji, než se vyvíjí samotný genetický kód - a tedy rychleji, než se dosud myslelo. Pokud se výsledky studie provedené na rostlině Arabidopsis thaliana (Huseníček rolní) potvrdí i v dalších případech, bude to znamenat velkou pravděpodobnost revoluce ve způsobu, jakým chápeme genetiku od Mendelových dob. Zároveň by mohlo dojít i k přehodnocení tradice lamarckismu (který v moderní době jako první postuloval možnost dědění získaných vlastností) a poněkud jinak bychom se mohli dívat i na amatérské Lysenkovy pokusy. (Problém zajisté nespočíval v tom, že se samouk Lysenko navazující na Mičurina a Lamarcka nedržel vědeckého kánonu své doby, ale že se stal politickou cestou quasináboženskou figurou sovětské genetiky a bylo mu umožněno ničit práci a často i životy svých vzdělanějších kolegů.)

Studie týmu Salkova institutu ukazuje, že veškerá informace předávaná z generace na generaci není zakódována výlučně v genech. Přinejmenším u rostliny Arabidopsis thaliana existuje také epigenetický kód, který je flexibilnější a vlivnější, než se genetikové dosud domnívali. Způsob, jak tento kód souvisí s dědičností, ještě není zcela jasný, nicméně je prokázáno, že skutečně existuje. Vedoucí výzkumného týmu profesor Ecker připouští možnost, že i lidé disponují podobným aktivním epigenetickým mechanismem, jenž kontroluje biologické charakteristiky a předává je potomkům.

Díky technikám mapujícím DNA vědci zjistili, že geny kódované "čtyřpísmenným" kódem DNA vždy nerozhodují o tom, jak se organismus rozvíjí a odpovídá na impulsy prostředí. S postupem mapování genomu se objevují další a další diskrepance mezi diktátem genetického kódu a skutečným vzhledem a funkcí organismu. Existují takové charakteristiky jako tvar květu nebo pigmentace plodu, jež jsou kontrolovány právě epigenetickým kódem a nemohou být tedy predikovány klasickou mendeliánskou genetikou.

Takové rysy se ovšem nevyskytují jen u rostlin, ale také mezi savci. Uvádí se například, že u některých kmenů laboratorních myší se dědí sklon k obezitě, ačkoliv genetický kód hubených a tlustých myší je stejný.

Eckerův tým se snažil identifikovat chemické markery v sekvenci DNA. Tak jako se mohou spontánně vyskytnout genetické mutace, které jsou dědičné, mohou se u jedinců vyskytovat i epigenetické mutace a šířit se mezi širší populaci. Frekvence epigenetických mutací je přitom podle výzkumníků výrazně vyšší než u mutací genetických a výrazně ovlivňují expresi některých genů.

Tým Salkova institutu zmapoval epigenom zkoumané rostliny během výzkumu, který zahrnul 30 generací. Sledována byla molekula DNA procházející chemickou modifikací známou coby methylace. Poté tým zjišťoval, jak methylace ovlivňuje následující generace.

Všechny zkoumané rostliny byly naklonovány ze společné matečné rostliny, takže jejich DNA byla stejná. Všechny změny ve vyjádření některých geneticky předávaných vlastností je tedy třeba vysvětlovat "spontánními" změnami epigenetického kódu, neboli variacemi methylace DNA.

Vědci zjistili, že v každé generaci dochází ke změně několika tisíc bodů DNA podléhajících methylaci. To je ovšem mnohem více (o pět řádů...) než četnost klasických genetických mutací.

To naznačuje, že epigenetický kód je mnohem proměnlivější než kód genetický, i při absenci silného environmentálního tlaku.

V některých případech přitom změny v methylaci zcela zabránily v expresi genu, nebo ji naopak iniciovaly.

Ecker shrnul výzkum do vyjádření, že geny možná nejsou naším osudem - protože pokud je lidský epigenetický kód srovnatelný s tím, který jeho tým právě prostudoval, může také prodělat rapidní změny s výrazným vlivem na biologické charakteristiky.

Výzkum má teď pokračovat studiem mechanismu, jakým vznikají epigenetické mutace. Výzkumníci hodlají také prozkoumat, jak jsou epigenetické změny u rostlin ovlivňovány různými teplotami, nebo zda naopak epigenetické rysy umožňují větší flexibilitu během změn prostředí.

Pracovní hypotéza zní, že epigenetické změny mohou "umlčet" určitý gen, pokud "ho v určitém prostředí není třeba", a opět ho aktivovat, jestliže se podmínky změní.

Za připomínku zde snad stojí, že proslulá Lysenkova "jarovizace" ozimých obilovin pracovala právě s představou, že je možno vhodnou manipulací dosáhnout jisté vlastnosti a současně i dědičnosti získané vlastnosti (ozimá odrůda klíčí jako odrůda jarní) - a mendeliánská kritika naopak dodnes popírá, že by mohlo dojít k jakémukoliv druhu dědičné fixace získané vlastnosti...

Pokud je Eckerova hypotéza správná, mohla by vysvětlit jak Lysenkovo tvrzení, že pozoroval dědění získaných vlastností, tak námitku kritiků, že výzkumy to vyvracejí (protože nakonec nedojde k nevratné změně samotné DNA, ale pouze k příležitostně vratné změně v expresi genu).