Epigeneetikud: DNA ei selgita kõike
Äädikakärbes Drosophila melanogasteri üks laboris aretatud tõuge on valgete silmadega. Kui kärbsevastsete, keda tavaliselt püütakse hoida 25º C juures, keskkonna temperatuur tõsta korraks 37º C-ni, kooruvad kärbsed hiljem ometi punasilmseina. Kui neid kärbseid teistega ristata, on edasised põlvkonnad osaliselt punasilmalised - ja seda mõjutamata temperatuuri juures -, ehkki geneetikareeglid lubaksid nagu loota ainult valgesilmseid kärbselapsi, vahendab ScienceDaily.
Keskkond mõjutab pärilikkust
Biosüsteemide teaduse ja konstruktsiooni kateedri B-DSSE biosüsteemide professori Renato Paro juhtimisel ristas uurimisrühm kärbseid kuue põlvkonna vältel. Katsega tõestati, et temperatuurikõikumised muudavad konkreetse kärbsetõu silmavärvi, ning et mõjutatud isendid pärandavad selle muudatuse ka oma järglastele mitme põlvkonna vältel. Ometi selgus ka, et silmavärvi eest vastutav DNA-järgnevus jäi nii valge- kui punasilmseil järeltulijail samasuguseks.
Epigeneetika kontseptsioon pakub sellisele tulemusele seletuse. Epigeneetika uurib selliste omaduste pärilikkust, mida ei kehtestata DNA-järgnevustega. Paro jaoks moodustavad epigeneetilised mehhanismid DNA-s sisalduva geneetilise informatsiooniga võrreldes täiendava ja olulisema teabetasandi.
Selliseid fenomene sai minevikus uurida ainult kirjeldaval viisil. Tänaseks on aga teaduslikult tõestatud, millised molekulaarstruktuurid protsessis osalevad: olulisteks teguriteks on histoonid, teatud tüüpi DNA pakkematerjali-valgud, mis talletavad DNA-molekuli korrapärasel ja ruumisäästlikul kujul. Nüüd on selgunud, et histoonvalkudel on veel teinegi funktsioon. Sõltuvalt nende kantud keemilisest rühmast - sellest, kas nad on atsetüleeritud või metüleeritud - nad kas käivitavad geene jäädavalt või lülitavad neid lõplikult välja. Uued meetodid lubavad uurijail nüüd mõnikord lausa otse osutada, millised geenid on histoonide poolt sisse või välja lülitatud.
Rakkudel on mälu
Epigeneetilised märgid nagu histoonide modifikatsioonid mängivad organismi rakkude spetsialiseerumises samuti tähtsat rolli. Rakkude jagunemise faasis neid säilitatakse ja pärandatakse tütarrakkudele. Naharakkude jagunemisel tekivad uued naharakud; maksarakud moodustavad uusi maksarakke. Mõlemat tüüpi rakkudes lülitatakse välja kõik geenid peale nende, mida naha- või maksarakk vajab selleks, et olla naha- või maksarakk ning sellena toimida. DNA geneetiline teave antakse sobivale rakutüübile edasi koos vastava epigeneetilise teabega.
Paro töörühm tegeleb sellise rakumälu uurimisega. Seni pole päris selge, kuidas epigeneetilisi märgistusi tütarrakkudele edasi antakse. Raku jagunemise käigus korrutatakse DNA kahega; molekul vajab kopeerumiseks histoone (vähemalt osutab sellele praegu tunnustatud mudel). Seega tekib küsimus, kuidas epigeneetilistesse mehhanismidesse kodeeritud rakuline mälu raku jagunemisel säilida saab.
Esilekerkiv uurimisala
Sama küsimus jääb õhku rippuma ka epigeneetiliste omaduste pärandumise juures vanematelt lastele. Nüüdseks on teada, et kui moodustuvad gameedid, säilib osa epigeneetilisi märgistusi ja pärandatakse ka järeltulijaile. Küsimused, millele praegu kõige ägedamalt vastuseid otsitakse, on, kui suur osa epigeneetilisest teabest säilib ja pärandub, ning milline osa see täpselt on.
Teadlased uurivad lisaks mitmete keskkonna-ainete mõjusid organismide, kaasa arvatud inimeste, epigeneetilisele ülesehitusele. Tundub, et dieet ja epigeneetika on tihedalt seotud. Kõige tuntum näide puudutab aguuti tõugu hiiri, kes on kollased, paksud ning altid suhkrutõvele ja vähile. Emased aguuti-hiired, kellele veidi enne tiinust manustati B12-vitamiini, foolhapet ja koliini, sünnitasid peamiselt pruuni värvi, saledad ja hea tervisega järeltulijaid. Need omakorda saavad endale sarnaseid poegi.
Vastuolu Darwiniga?
Keskkonnategurid, mis muudavad üksikisendite omadusi, mis seejärel järeltulijaile päranduvad, ei sobi hästi kokku Darwini evolutsiooniteooriaga. Viimase kohaselt on evolutsioon asurkonna, mitte üksikisendi teene. "Omandatud omaduste pärandamine sobib paremini Lamarcki evolutsiooniteooriaga," nendib Paro.
Ometi ei leia ta, et epigeneetika-uuringud Darwini evolutsiooniteooria mingilgi moel kahtluse alla seaks. "Darwinil oli sajaprotsendiliselt õigus," rõhutab Paro. Tema jaoks on epigeneetika täiendav kinnitus Darwini teooriale. Paro arvates tekitatakse ja pärandatakse osa uusi omadusi epigeneetiliselt, kuid epigeneetika ise allub samadele evolutsioonimehhanismidele, millele puhtalt geneetilistki päritolu omaduste tekkimine ja edasiandmine.
