Читать книгу Старение как побочный эффект эволюции - Сергей Юрьевич Кашников - Страница 5

Практически любые внешние воздействия, будь то химическое или какое-либо другое, вызывают эпигенетические мутации в клетках, дающих начало гаметам (сперматозоидам и яйцеклеткам), и имеют тенденцию фиксироваться и в дальнейшем передаваться новым поколениям. Причём воздействие внешних факторов на животных и растения (например, контакт с некоторыми загрязняющими веществами или стресс различной природы) может повлиять на состояние здоровья потомства без каких-либо изменений в ДНК. Эффект от подобных воздействий может сохраняться на протяжении ряда поколений вследствие специфических процессов, протекающих в репродуктивных клетках (сперматозоидах, яйцеклетках и их клетках-предшественниках).

Это утверждение учёных подтверждает эксперимент на крысах. Внешнее воздействие вызывало у крыс эпимутацию, нарушающюю правильное развитие гонад у эмбрионов мужского пола. Она передаётся из поколения в поколение от сперматозоидов клеткам эмбриона, в том числе примордиальным зародышевым клеткам. Даже сам крошечный эмбрион уже содержит примордиальные зародышевые клетки, которые дают начало и яйцеклеткам и сперматозоидам.

Наследование приобретённых признаков последующим поколениям было экспериментально подтверждено на широком спектре видов, включая растения, мух, червей, рыб, грызунов и свиней.

Причём эксперименты, проведённые Дженнифер Уолстенхолм (Jennifer Wolstenholme) и её коллегами из Медицинской школы Виргинского университета, показывают, что устойчивый эпигенетический эффект наблюдается у животных даже при дозах, сопоставимых с теми, с которыми человек порой сталкивается в повседневной жизни. При этом даже в отдалённых поколениях самцов проявляются всё те же характерные признаки пониженной фертильности, что и у первого поколения.

Согласно эпигенетике существует немало внешних факторов, которые заставляют одни гены трудиться активнее, а другие впадать в спячку. Вредные химические вещества, недостаточное или несбалансированное питание и другие стрессовые воздействия, в частности климатические изменения, могут спровоцировать присоединение или удаление эпигенетических маркеров, что, в свою очередь, повлияет на активность генов, а значит, и на работу тканей и органов.

Приведём несколько примеров, доказывающих, это утверждение.

– Федерике Перера – директору Центра по изучению влияния окружающей среды на здоровье детей при Колумбийском университете, удалось обнаружить, что у людей, подвергавшихся воздействию загрязненного воздуха, был более высокий уровень аддуктов ПАУ-ДНК в крови, в результате которого, возможно, нарушалось поступление питательных веществ и кислорода к плоду, связываясь с рецепторами в плаценте. Кроме того, возможно, происходило выделение ферментов, влияющих на метаболизм, или ростовые гормоны, и что этот высокий уровень, в свою очередь, коррелировал с присутствием генетических мутаций, которые считаются фактором риска возникновения рака и нарушений развития у маленьких детей. В результате новорожденные имели меньшие размеры тела и подвергались повышенному риску возникновения нарушений развития. По словам Переры, уже имеются некоторые данные, показывающие, что ПАУ могут вести к эпигенетическим изменениям в активности генов, которые нельзя выявить, занимаясь поиском нарушений в самом генетическом коде. Например, воздействие ПАУ может усиливать метилирование ДНК, при котором метильные группы (СН₃) присоединяются к ДНК. Метилирование заглушает гены и может выключать те из них, которые нужны для борьбы против ряда заболеваний, в том числе онкологических (Фейгин Д., 2008).

– В конце декабря 2010 г. в известном американском научном медицинском журнале «Педиатрия» (Pediatrics) были опубликованы шокирующие результаты исследования, проведенного в российском городе Чапаевске. Из-за химпредприятий там очень высок уровень загрязнения диоксинами и другими опасными химикатами. Большая международная группа ученых, среди которых были и наши соотечественники, наблюдала, как развиваются 499 мальчиков с 8 до 11 лет. Те, у кого «химии» в организме было больше, тем медленнее они набирали рост и вес.

– Из-за смога и соракаградусной жары в летние месяцы 2010 года у россиян резко снизилась способность к зачатию, и ухудшилось качество спермы (Свешникова Е., 2010). А всё из-за того, что клетки, из которых образуются сперматозоиды, так называемые клетки сперматогенеза (или примордиальные зародышевые клетки), очень ранимы и чувствительны ко всяким вредным химическим веществам. Из-за вдыхания смога, то есть взвеси частиц горения, хлорорганических соединений, в организме повышается продукция так называемых активных форм кислорода – свободных радикалов, оказывающих токсический эффект на яичко. То же происходит и при вдыхании лакокрасочных веществ, растворителей. Замечено также, что в тех странах, где существуют значительные перепады температур между летом и зимой, осенью и зимой сперма хуже по своим показателям (где-то на 30%).

– Японцы, которые чаще других народностей болеют раком желудка, эмигрировав в Америку, в первом поколении продолжают болеть этим недугом с той же частотой, что и на родине, но уже во втором поколении заболеваемость у них становится такой же, как у американцев. По мнению директора Российского онкологического научного центра им. Блохина, академика РАН и РАМН Михаила Давыдова: «Видимо действуют не генетические, а внешние факторы: питание, экология… То же самое можно сказать о так называемом «семейном» раке: в редких случаях виновата генетика, но чаще всего – одни и те же вредные факторы, которые воздействуют на живущих вместе людей.

Брайан Тернер из Бирмингемского университета (Англия) считает, что человек может иметь генетическую предрасположенность к какому-то заболеванию, например, раку, но возникнет оно или нет, зависит от средовых факторов, действующих через эпигенетический канал (Болл Ф., 2011).

Согласно последним данным, внешние воздействия влияют на психику через эпигенетическое маркирование хромосом. Присоединение или отщепление от ДНК и гистонов определённых химических групп приводит к изменению активности генов, при этом заключённая в них информация сохраняется (Нестлер Э., 2012). Опыты на мышах продемонстрировали роль «долгоживущих» эпигенетических изменений в развитии таких патологических состояний, как наркозависимость и депрессия. Эпигенетические изменения могут оказывать влияние и на поведение самок грызунов по отношению к своим детёнышам, при том что особенности поведения передаются потомкам без какого-либо участия клеток зародышевой линии. Многие новые представления о природе психических заболеваний сформировались исходя из результатов исследований эпигенетических изменений наследственного материала, не имеющих ничего общего с мутациями. Однако, и те, и другие могут сказываться на работе головного мозга и иных органов.

Уже давно считается, что среди причин развития болезни Альцгеймера и некоторых видов рака есть средовые компоненты, но никто не может утверждать, что все они выявлены (Фридман Д., 2013). Сегодня учёные не сомневаются и в том, что эпигенетические факторы играют ключевую роль в процессах развития и старения организма и даже могут стать причиной возникновения рака (Скиннер М., 2015). Ведь как сообщалось в предыдущем разделе (см. с.10), эпигенетические изменения происходят в тысячу раз чаще, чем генетические, скорее происходит эпигенетическая модификация, человеческое тело модифицируется в зависимости от состояния среды при наличии эпигенетического уровня управления.

По расчётам американского генетика Дж. Эйки, в каждом поколении человечества возникает около 100 миллиардов мутаций, из них 80% неблагоприятные («Наука и жизнь» № 11, 2013). А что же происходило с человечеством на протяжении сотен тысяч, а возможно и миллионов лет эволюции, сопровождающейся частыми природными катаклизмами: извержением вулканов, падением астероидов и других небесных тел, повышением температуры воздуха и снижением в нём кислорода и водорода? И большинству этих мутаций человек обязан состоянию среды.