Kaip sovietiniai gulagai ir rūkančios motinos žaloja vaikus?

Ar teko pastebėti, kad tremtyje gyvenusių žmonių vaikai yra smulkesni nei tremties išvengusių? O gal atkreipėt dėmesį į tai, kad tų pačių tėvų vėlesni vaikai gali atrodyti neatpažįstami, kuomet juos palyginame su pirmesniais? Jei nepastebėjote, tuomet gal kiti pavyzdžiai iš gyvūnų karalystės bus akivaizdesni?

Ar susimastėte apie tai, kad skruzdžių motinėlė ir darbininkė turi tuos pačius genus, tačiau atrodo skirtingai? Panašiai ir bičių motinėlė yra kelis kartus stambesnė nei paprastos bitės darbininkės. Tokių kolonijų motinėles gyvena daug ilgiau nei kiti savo rūšies atstovai, o pagrindinė jų funkcija kolonijoje yra dėti kiaušinėlius. Tai kas bendro tarp mūsų tėvų gyvenimo būdo ir vabzdžių kolonijos?

Pradėti reikėtų nuo kito klausimo: kas yra epigenetika? Glaustai ir ūkiškai paaiškinant, epigenetika yra evoliucijos atstovė mažais laiko tarpais. Gyvų organizmų vystymasis bei savybės yra aprašomos ne vien tik genais, bet ir epigenais. Epigenai pasako, kokius iš turimų genų reiktų aktyvuoti, o kokius užmigdyti. Kitaip tariant, ko dabar reikėtų ląstelei arba organizmui, o ko nereikėtų.

Esu jau rašęs apie vieną stambiausių planetos istorijoje lošėjų – evoliuciją. Evoliucija elgiasi kaip lošėjas kazino arba kaip investuotojas biržoje – visi pinigai nėra statomi ant geriausio, o protingai padalijami po „investicinį“ genų portfelį. Staiga pasikeitus sąlygoms, anksčiau buvęs prastu genas tampa tuo, kas išgelbėja rūšį nuo išnykimo. Ir būtent čia svarbūs yra epigenai, nešantys palikuoniams informaciją apie išorines sąlygas, kuriomis gyveno tėvai. Informacija, ar tėvai badavo, ar gyveno sočiai, ar buvo daug streso, ar mažai, ar buvo daug mėsos, ar mažai, ar daug vandens, ar ne. Kitaip tariant, tai yra tokie cheminiai žymekliai, kurie padeda palikuoniui gimti su optimalia genų konfigūracija, gimti pasiruošus tam, ką patiria tėvai.

Gamta žino keletą būdų, kaip vieną arba kitą geną „išjungti“: per cheminius žymeklius DNR molekulėje (DNR metilinimas) arba per baltymus, supančius DNR molekulę (histonų modifikacija). Geriausia pirmojo būdo demonstracija būtų skruzdės darbininkės dydžio pokytis priklausomai nuo to, kaip stipriai buvo blokuojamas Efgr genas.

DNR metilinimui padidėjus 10 procentų, skruzdžių dydis taip pat pasikeisdavo dešimtimi procentų, padidėjus metilinimui 20 procentų, vabzdžių ūgis sureaguodavo taip pat 20 procentų. Keičiant vien geno išraišką mokslininkams pavyko išauginti ir neįtikėtinai mažas, ir neįtikėtinai dideles skruzdėles. Šis rezultatas mums sako, kad dabartinių skruzdėlių dydis yra nulemtas epigenetinės informacijos, o pačių vabzdžių dydis gali gana stipriai kisti priklausomai nuo išorinių sąlygų.

Histonų modifikacija yra kitas epigenetinis mechanizmas, o jo vienas geriausių pavyzdžių būtų vėžys. Epigenetiniai pokyčiai išmuša iš vėžių ląstelės ciklus ir ląstelė pradeda nekontroliuojamai bei eksponentiškai daugintis. Dėl šios priežasties dalis vaistų nuo vėžio bando vėl aktyvuoti epigenetiškai deaktyvuotus antivėžinius genus. Epigenetinių procesų suvokimas padėjo sukurti tokius perspektyvius vaistus kaip vorinostatas, romidepsinas, panobinostatas ir dar daug kitų eksperimentinių vaistų.

Jei kalbėtume apie homo sapiens, geriausia epigenetinių pokyčių demonstracija būtų asmenų, kurie vartojo narkotikus, alkoholį, išvaizdos pokyčiai atsiradę dėl epigenetinių pokyčių jų genomuose. Tokie žmonės greičiau sensta, jų ląstelėse išsijungia vieni mechanizmai, o įsijungia kiti. Dėl to vos keli metai gyvenimo paribiuose palieka nenusakomus pokyčius žmonių išvaizdoje ir jų organizmų funkcijose.

Tačiau gerokai svarbiau yra tai, kad tėvų gyvenimo būdas gana stipriai veikia ir jų vaikų gyvenimus. Biologai ne šiaip sau juokauja, kad epigenetika yra „jūsų tėvų nuodėmingo gyvenimo istorija“, su kuria tenka susipažinti ir vaikams, ir anūkams. Rūkančių motinų vaikai išauga mažesnio ūgio, kenčia nuo plaučių funkcijų sutrikimo, dažniau gimsta su įvairiais defektais. Net išaugę iš vaikiško amžiaus jie tebejaučia motinos rūkymo pasekmes: astma, menkesnis atsparumas nikotinui, polinkis vartoti narkotikus. Ir pagrindiniai šių dalykų kaltininkai yra epigenetiniai pokyčiai, motinos perduoti kūdikiui.

Dėl epigenetikos vaikai, gimę natūraliai, turi pranašumą prieš vaikus, gimusius atliekant Cezario pjūvį. Cezario pjūvis yra kažkas tiek įprasto, jog JAV jis yra neproporcingai dažnai (30 proc.) taikomas net sveikoms ir be problemų gimdyt galinčioms motinoms, o Kinijoje tokiu būdu atliekami net 46 proc. gimdymų. Europos valstybėse tai nėra tiek populiaru, tačiau, anot statistikos, apie 19 proc. europiečių pasaulin atkeliauja būtent taip. Anot medikų, Cezario pjūvių populiarumas yra tiesiog epideminių proporcijų.

Tuo įdomesnis nesenai mokslininkų atliktas tyrimas, kuriuo buvo nustatyta, jog po Cezario pjūvio keičiasi vaiko kamieninių ląstelių epigenai. Paaiškėjo, kad natūralaus gimdymo metu vaisius patiria stresą ir aktyvuoja imuninę sistemą. Cezario pjūvio metu vaisius nepatiria jokio streso ir epigenai neįjungia visų apsaugai būtinų genų. Dėl šios priežasties Cezario pjūvio metu gimę vaikai dažniau serga imuninės sistemos ligomis – astma, diabetu, viršsvoriu ir virškinimo sutrikimais, netoleruoja gluteno, riešutų ir yra alergiški daugybei kitų dalykų (sakoma, gamtą apgauti galima, bet už tai teks sumokėti).

Dabartinis Kambodžos jaunimas, palyginus jį su kitų šalių jaunimu, neįtikėtinai dažnai serga II tipo diabetu. Jauni žmonės, kurie įžengia į savo trečią gyvenimo dešimtmetį, vis dažniau ir dažniau serga įgyjamu antro tipo diabetu. Palyginimui, Jungtinėse Amerikos Valstijose ši amžiaus riba yra apie 54 – 60 gyvenimo metus.

Badas gana stipriai prisideda prie epigenetinių pokyčių žmoguje. Europos tautos yra išgyvenusios antrą pasaulinį karą ir joms teko badauti. Olandijos tyrėjai yra pastebėję panašų efektą tarp gyventojų, kurie išgyveno 1944 – 1945 metų badą, kuomet naciai paskelbė Olandijos blokadą. Tada atėjo taip vadinama „alkio žiema“, kuomet gyventojams tekdavo mažiau nei 1 000 kalorijų maisto per dieną. Danų mokslininkai jau gerokai po karo paėmė išgyvenusių vaikų ir anūkų kraujo mėginius bei nustatė, jog didesnė diabeto rizika, nutukimas, širdies ligos, mažas ūgis, vėžio ir kitų ligų rizika yra tiesiogiai susijusi su epigenetiniais pokyčiais, atsiradusiais dėl tėvų arba senelių bado.

Šie tyrimai mums gerai pademonstruoja visą epigenetikos jėgą. Ir, nors Tarybų Sąjungoje genetika buvo „buržuazinis“ mokslas, todėl niekas neatliko Leningrado blokadą išgyvenusiųjų žmonių anūkų bei vaikų epigenetinių tyrimų, Lietuva turi savo liūdną patirtį – trėmimus į Sibiro konclagerius bei Gulagą išgyvenusiųjų vaikus bei anūkus, kurie greičiausiai taip pat anksčiau susirgo diabetu bei kitomis ligomis ir kurių gydymas dabar kainuoja visiems mokesčių mokėtojams bei valstybei. Nekalbu apie tai, kad 2001 rugsėjo 11 ataką išgyvenusių motinų vaikai pagal epigenetinius pokyčius buvo artimi Holokausto vaikams. Kitas aspektas, prievarta (fizinė arba seksualinė) palieka žymę net tik moterų psichologijoje, tačiau yra epigenetiškai perduodama vaikams.

Mokslininkai iš Ciuricho universiteto savo „Nature Communications“ straipsnyje dar platesniu aspektu, nei aš dabar nupasakojau, tyrinėja epiginetikos svarbą gyvų organizmų evoliucijoje. Kadangi žmogaus tyrimai yra gan daug laiko reikalaujantys užsiėmimai, mokslininkai naudoja žmogaus modelį – peles. Ankstyvoje vaikystėje patirtos traumos dažniausiai lemia psichologinės sveikatos problemas brandoje bei senatvėje (nors jos gali turėti ir teigiamų efektų, kaip geresnė reakcija į stresinę situaciją gyvenime). Kaip minėjau, ankstyvesni tyrimai yra pademonstravę, kad trauminiai efektai gali būt epigenetiškai perduodami kitai kartai. Tačiau naujesni tyrimai, nesenai atsiradę „Nature Communications“, teigia, jog ne tik neigiami, bet ir teigiami efektai yra perduodami kitai kartai. Ir dar daugiau, ši informacija yra perduodama ne vien tik vaikams, bet ir visiems vėlesniems palikuoniams. Kitaip tariant gan dideliam kiekiui ateities kartų.

Ciuricho universiteto mokslininkai sėkmingai identifikavo mechanizmą, kuris šią informacija perduoda palikuoniams. Mokslininkai patvirtino senesnių tyrimų rezultatus, teigiančius, kad depresija, antisocialus elgesys ir atminties sutrikimai iš tėvų vaikams yra perduodami būtent epigenetikos būdu. Tačiau tyrėjus nustebino kitas aspektas. Kartu su neigiama informacija palikuonys gauna ir teigiamos patirties – aktyvuojasi natūralus antidepresantai, tad ūgteli apsauga nuo streso, ūgteli socialinių hormonų lygis ir t.t. Dėl to palikuonys geriau reaguoja į stresines situacijas negu jų tėvai. Palikuonys lengviau suranda optimalias veikos strategijas, labiausiai tinkančias konkrečioje situacijoje. Kitas įdomus aspektas yra tas, jog per epigenetiką, ši informacija nukeliauja ne tik iki tiesioginių palikuonių, bet ir iki anūkų.

Čia skaitytojas gali žiovaudamas pasakyti: „Viskas labai gražu, Orlovai, o kur „bomba“? Kur tas „driokstelėjimas“ dėl kurio aš šiąnakt nemiegosiu, o jei miegosiu, tai sapnuosis epigenetika?“ Čia jau man tenka krapštyti galvą ir mintyse sau ruoštis atsakymą: „Įvairiausių bombų, minų ir „Grad“ raketų ieškokite Rusijos neremiamos DNR buitinių prekių parduotuvėse bei lietuviškame „Stiliaus“ žurnale.“ Tačiau ne! Aš žinau vieną, jei ne „bombą“, tai gerą epigenetinę „granatą“. Mūsų atmintis gali būti epigenetiškai iš dalies perduodama mūsų vaikams!

Mokslininkai sugebėjo pripratinti peles bijoti tam tikro kvapo. Tačiau netikėtinas yra ne šis faktas, o tai, jog kai kurie pripratintų pelių palikuonys turėjo tą pačią baimę. Kitaip tariant, atmintis apie bauginantį kvapą buvo per epigenus perduota vaikams. Be abejo, tokių palikuonių procentas buvo mažas, tačiau tai leidžia kalbėt apie tam tikrą efektą. Žmogaus atveju tai reikštų, jog kažkokios mūsų baimės, prisiminimai (greičiausiai pasąmoniniai) priklauso ne mums, o mūsų tėvams arba net seneliams.

Gana juokinga, kad šį „epigenetinės atminties“ efektą yra pastebėjęs žinomas rusų mokslininkas Ivanas Pavlovas, kuris pripratino peles prie maisto atsiradimo suskambėjus varpeliui. Ir jei tėvams šį refleksą jis ugdė kasdien skambindamas varpeliu, kuomet duodavo maistą, jų palikuonis jis treniruodavo vis rėčiau ir rėčiau, tačiau net proanūkiai išgirdę varpelio garsą puldavo ieškoti narve maisto.

Epigenetiškai gali būti perduodama net motinos meilė, nors dėl šio teiginio mokslininkai gana stipriai nesutaria bei yra gana kritiški tokių tyrimų vertinime, kadangi dar pernelyg daug dalykų lieka neaiškūs.

Dėl vieno tenka sutikti: epigenetika yra nepaprastai įdomi ir „magiška“ biologijos bei sociologijos tyrimų sritis.