4.5. ПРИМЕРЫ ВНЕГЕНЕТИЧЕСКОГО НАСЛЕДОВАНИЯ

Идея эпигенетической наследственности имеет долгую историю. Ещё в 1934 г. Морган предположил наличие эпигенетических факторов. Но эта его идея отвергалась до середины 50-х годов. Для читателей, которые этим специально не занимаются, я кратко расскажу об эпигенетике. Вначале отмечу, что хотя эпигенетическая изменчивость уже давно и интенсивно исследуется, но тот факт, что она опровергает формальную генетику почему-то замалчивается.

Сейчас биологи находят все больше признаков, которые приобретаются организмами в течение жизни, никак не влияют на генотип, но при этом передаются потомству. Этот феномен известен как эпигенетическая наследственность. Сейчас наконец, западные исследователи начинают осознавать, что наследственность, не ассоциированная с ДНК, встречается в природе гораздо чаще, чем думали раньше. Эпигенетическая наследственность проявляется практически повсеместно. Она обнаружена у бактерий, простейших, грибов, растений и животных, включая человека. Сегодня известна лишь малая часть механизмов эпигенетической наследственности. Как говорили П. и Д. Медавары, “Генетика предполагает, а эпигенетика располагает” (241).

За 145 лет, прошедших со дня публикации статьи Менделя открыто не более нескольких сотен случаев менделеевского типа наследования. Напротив, количество доказанных случаев внегенетического наследования уже превысило число установленных фактов менделевского наследования и это, учитывая, что исследования в данном направлении на Западе только начались. Им не более 10–15 лет.

Изучая данный вопрос, я скачал через Интернет из ведущих биологических журналов несколько научных обзоров, посвященных эпигенетическим (внегентетическим) механизмам наследования признаков, и внимательно их прочитал (; 178, 211, 347).

Например, в обзоре Йоунгсона и Увайтло (347) на основе анализа 142 двух статей приводятся убедительные данные о существовании внегенетического наследования в различных организмах. Поскольку мы ведем речь о Лысенко, то важно подчеркнуть, что в мире растений доказана передача фенотипических изменений, которые обнаруживались на материнском растении после ряда воздействий потомству: хищничества (которое редко, но существует в мире растений), конкуренции с другими особями, типа почвы, температуры, светового режима, наличия питательных веществ в почве или в омывающем корни растворе и т. д.

Сначала я хотел долго и нудно объяснять, что такое метилирование и деметилирование цитозина и аденозина — нуклеотидов ДНК, с чем его едят…, что такое горизонтальный перенос генетической информации, как осуществляется наследование через дойные цепи РНК, почему и как осуществляется ацетилирование гистонов и химическая модифицирование других белков хроматина, но потом понял, что читателю это будет не интересно. Поэтому я написал большую книгу о популярной генетике и выложил ее в Интернет (ссылки на неё даны во Введении). Там я подробно объясняю, все эти недавно открытые механизмы наследования, попутно говорю о менделевском типе и популярно описываю, как работает наследственный аппарат. Тех из дотошных читателей, кто заинтересуется вопросом и захочет узнать об этих механизмах побольше, я отсылаю к данной книге. Я не буду здесь пересказывать весь 25 страничный обзор Йоунгсона и Увайтло (347), причем напечатанный мелким почерком. Тем более, что язык его слишком специален. В данном обзоре, в таблице 1 приведены 16 наиболее убедительных описаний внегенетического наследования у растений, насекомых, животных и людей. Ожирение негров США — пример передачи приобретенных признаков по наследству.

Эпигенетическое наследование обнаружено у насекомых. В качестве примера можно привести и эксперимент на плодовой мушке Дрозофиле, в котором насекомые были подвергнуты воздействию определенных химических веществ, вызывавших рост жестких хитиновых щетинок в области их глаз. Воздействию подвергалось одно поколение мошек, но хитиновые щетинки сохранялись еще в 13-и поколениях насекомых.

Есть внегенетическое наследование у мышей. Например, если самцов мышей облучить рентгеновскими лучами, то повышенный уровень мутагенеза обнаруживается во втором и даже в третьем поколении. Точном также при воздействии на беременных крыс токсичного агента, вызывающего нарушения работы половых гормонов, приобретенное заболевание также сохранялось в нескольких поколениях животных, уже не подвергавшихся никаким воздействиям (347).

Другой пример стойкого эпигенетического изменения — изменение уровня метилирования участка ДНК вблизи гена «агути» вызывает наследуемые различия окраса среди генетически идентичных мышей (231).

Внегенетические способы наследования обнаружены и у человека. Приводятся убедительные доказательства передачи приобретенных признаков в течение нескольких поколений у людей. Заметное ожирение или исхудание у человека появляется буквально за 3 поколения. Т. е., к примеру, при хроническом недоедании в течении 3-4-х поколений регуляторные гены изменяются и рост размеров тел начинает заметно тормозиться независимо от уровня питания в настоящий момент. При этом структурные гены еще не меняются. Получается этакое промежуточное состояние, когда мутация уже вроде есть, но еще обратима. Статистически доказано, что у детей и внуков индивидуумов, голодавших в молодости, повышен риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и диабета. Во всех этих случаях носителем наследственной информации является не ДНК (241).

Внегенетический механизм наследования доказан для такого наследственного заболевания как гипертрофия миокарда (257). При введении животному кортизона характер метилирования ДНК в печени изменяется.

Наконец, когда при наследовании групп крови информация о антителах против соответствующих агглютининах переносится с помощью вирусов, то это явно не генетический перенос (см. ниже).

Внегенетические системы наследования особенно хорошо развиты у растений. В растениях 5-метилцитозин по количеству сопоставим с цитозином. В растениях до 30 % генов, которые работают в режиме копирования информации, метилированы (231). Ингибирование метилирования ДНК ведет к наследуемому в нескольких поколениях сильному увеличению содержания белка в зернах. В растениях под воздействием фитогормонов уменьшается метилирование ДНК в клеточном цикле (331, о метилировании чуть ниже).

Функция генома в растениях особенно сильно зависит от таких эпигенетических изменений хроматина, как метилирование ДНК и посттратнсляционная модификация гистонов. В этом процессе существенную роль играют малые молекулы РНК, регулирующие распределение данных изменений хроматина. Хотя данные изменения не затрагивают саму последовательность нуклеотидов в ДНК, они передаются по наследству, часто в течение нескольких поколений (231).

Оказывается, законы Менделя могут выполняться и для внегенетического наследования. Одним из признаков, отличающих сорта растений друг от друга является задержка цветения. Было обнаружено, что данный признак вызывается некоей мутацией, которая была названа неким фактором ФВА (FWA). Данная мутация считалась доминирующей мутацией. При использовании скрещивания по Менделю данная мутация вела себя как один из наиболее типичных представителей закона Менделя. Во втором поколении всегда было расщепление 3 к 1. Было показано, что мутации подвергся единственный ген, кодирующий некий белок, регулирующий транскрипцию (253). Однако при определении последовательности нуклеотидов мутантного гена обнаружить не удалось. Мутация была связана с метилированием ДНК во всех тканях, что вело к ошибкам в синтезе белков и задержкам в цветении (318).