Zašto jednojajčani blizanci, koji dijele identične gene, imaju različite otiske prstiju? Što je razlog tome da jedan iz para jednojajčanih blizanaca ima problema s astmom ili razvije bipolarni poremećaj dok je drugi zdrav?
Ova pitanja već dugo su znanstvena zagonetka, no čini se da bi odgovor na njih mogla dati epigenetika, nova znanstvena disciplina koja se bavi skrivenim utjecajima čimbenika okoliša kao što su pušenje, prehrana i stres na naše gene. Epigenetika pokazuje da nismo posve genetski determinirani jer ono što jedemo ili način na koji živimo može utjecati na aktivnost naših gena, pa tako i na zdravlje, psihu i sposobnosti naših potomaka.
Razvoj epigenetike na neki je način priznanje francuskom prirodoslovcu Jean-Baptisteu de Lamarcku koji je još 1809. godine tvrdio da se osobine stečene tijekom života mogu nasljeđivati. “Ako je genom hardver, onda je epigenom softver”, ustvrdio je prof. Joseph Ecker, jedan od vodećih svjetskih stručnjaka za epigenetiku, iz Instituta Salk u La Jolli u Kaliforniji.
Epigenetičke promjene
Za razliku od genetike koja proučava redoslijed građevnih elemenata (A, G, C, T) u DNK, epigenetika se bavi proučavanjem kemijskih promjena u kromatinu, nukleoproteinskom sadržaju kromosoma. Kemijske promjene u kromatinu djeluju kao prekidači koji uključuju i isključuju gene.
“Mutacije su rijetki događaji te je većina ljudske populacije predestinirana za dug i zdrav život. Međutim, većina populacije oboli do svoje 40., 50. godine od neke multifaktorijalne bolesti. Kao uzrok se navode okolišni faktori koji kroz epigenetičke mehanizme mijenjaju ekspresiju gena u odsutnosti mutacija. Danas su poznati molekularni mehanizmi koji povezuju okoliš s abnormalnom promjenom ekspresije gena”, pojasnila je molekularna biologinja Vlatka Zoldoš, redovita profesorica na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu (PMF) u Zagrebu i jedna od pionirki u epigenetskim istraživanjima u Hrvatskoj.
Vlatka Zoldoš
“Puno epigenetičkih promjena događa se tijekom nastanka i progresije različitih bolesti poput dijabetesa, upalnih bolesti i raka. Međutim, epigenetičke promjene su reverzibilne, za razliku od mutacija. Stoga epigenetičko inženjerstvo može teoretski reprogramirati bolesno stanje stanice u zdravo. Upravo je reprogramiranje upalnog u zdravo stanje stanice i obrnuto tema istraživanja moje grupe u sklopu našeg Obzor 2020 projekta SYSCID”, istaknula je prof. Zoldoš.
Glad u Norrbottenu
Jedna od prvih epigenetičkih studija potječe iz Norrbottena, pokrajine na sjeveru Švedske. Norrbotten je u 19. stoljeću bio toliko izoliran da su u slučaju loše žetve tamošnji stanovnici umirali od gladi. Tako su 1800., 1812., 1821., 1836. i 1856. bile godine kada je žetva bila katastrofalna i seljaci su bili na rubu gladi. No, zato su 1801., 1822., 1828., 1844. i 1863. bile toliko rodne godine da su se ljudi, koji su prethodnih godina gladovali, mjesecima prežderavali.
Prof. Lars Olov Bygren i njegovi suradnici istraživali su kako se smjena gladnih i godina obilja odrazila na djecu koja su u Norrbottenu odrastala tijekom 19. stoljeća. Nasumično su izabrali 99 osoba rođenih 1905. godine u župi Överkalix u Norrbottenu. Zatim su proučavali povijesne zapise o njihovim djedovima i roditeljima jer se u župi takve stvari čuvaju i nekoliko stotina godina unatrag.
Prejedanje pogađa unuke
Bygrenova istraživanja u Överkalixu pokazala su kako su dječaci koji su zimi uživali u obilju hrane, što znači da su tijekom jedne sezone od normalne prehrane prešli na prejedanje, poslije imali sinove i unuke koji su živjeli kraće. U studiji objavljenoj 2001. godine u časopisu Acta Biotheoretica Bygren je pokazao da su unuci dječaka iz Överkalixa, koji su iskusili epizodu prejedanja tijekom sezone obilne žetve, u prosjeku živjeli šest godina kraće nego potomci onih dječaka čije su rane godine djetinjstva bile obilježene lošim žetvama i oskudnom prehranom.
Bygren je zatim proveo i istraživanja prema ženskoj liniji te došao do sličnih zaključaka: kćeri i unuke djevojčica koje su tijekom jedne sezone s normalne prehrane prešle na prejedanje također su živjele kraće.
Nizozemska gladna zima
Jedna od najpoznatijih epigenetičkih studija veže se za tzv. nizozemsku gladnu zimu 1944./1945. kada su nacisti blokirali opskrbu hranom u zapadnoj Nizozemskoj pa je stanovništvo bilo izloženo ekstremnoj gladi. Znanstvenici su poslije otkrili da ne samo što su djeca rođena u to vrijeme bila manja od svoje braće ili sestara rođenih prije gladne zime ili poslije nje, nego su i njihova djeca također bila manja pri porodu.
Kako pušenje utječe na potomstvo
Zanimljiva je i epigenetička studija o utjecaju pušenja na potomstvo u sklopu projekta ALSPAC (Avon Longitudinal Study of Parents and Children). Znanstvenici pod vodstvom prof. Jean Golding sa Sveučilišta Bristol pratili su 1991. i 1992. godine 14.024 trudnica i njihovih partnera, a zatim iz godine u godinu njihovo potomstvo.
Tim prof. Golding objavio je 2006. godine u časopisu European Journal of Human Genetics studiju koja je pokazala kako je od 14.024 očeva uključenih u studiju, njih 166 počelo pušiti prije 11. godine, baš kad se tijelo pripremalo za ulazak u pubertet. Sinovi svih 166 muškaraca koji su počeli pušiti prije puberteta, već u dobi od devet godina imali su značajno viši indeks tjelesne mase od ostalih dječaka njihove dobi. To znači da je tih 166 dječaka bilo izloženo većem riziku od pretilosti i drugih problema u zrelijoj dobi. Drugim riječima, počne li dječak pušiti s deset godina, ne samo da čini loše svome zdravlju, nego radi katastrofalnu genetsku pogrešu koja će se poslije odraziti na njegovo potomstvo.
Kontroverzna studija o žrtvama holokausta
Prije tri godine u časopisu Biological Psychiatry objavljena je studija dr. Rachel Yehude, neuroznanstvenice i psihijatrice iz bolnice Mount Sinai u New Yorku, koja je ustvrdila da su djeca osoba koje su preživjele holokaust izložena većem riziku od stresnih poremećaja. Yehudin tim proučavao je 32 Židova koji su tijekom Drugoga svjetskog rata preživjeli mučenja nacističkih logora ili su se morali skrivati. Analizirani su i geni njihove djece, za koju se već znalo da češće pate od stresnih poremećaja, te su ih usporedili sa židovskim obiteljima koje su tijekom rata živjele izvan Europe. No, studija je izazvala niz kontroverznih reakcija i osporavanja.