Kako životni stil i životne prilike majki utječu na potomstvo? Koji su mehanizmi osim DNA koji utječu na rast i razvoj organizama? Koja su mjesta na Zemlji gdje se najdulje i najsretnije živi? Saznajte ovdje...
Je li vam već dosta meme-ova, Twitter postova, Facebook sličica i drugih instant-kratnih sadržaja o kojima ne morate razmišljati? I meni, zato sam odlučio vikendom postati linkove na dva "long-form" sadržaja koje sam našao prošli tjedan, za koje treba sjesti (ili leći), opustiti se i razmišljati o ne-trivijalnim stvarima. Ovaj blog post je jedan iz te serije.
Način života roditelja može utjecati na genetiku djece
Ta izjava je tehnički točna, no u ponešto širokom smislu. Ljudi su praktički oduvijek imali osjećaj da roditelji prenose svojstva djeci, i to kod svih živih bića. To smo izravno koristili kod selekcije biljaka, životinja, i u kulturološkom smislu za određivanje tko je pripadnik nekog plemena a tko nije. Pitanje koje se prije ili kasnije pojavilo je samo bilo "kako točno" takvo nasljeđivanje svojstava funkcionira. Prije 200-tinjak godina biolog Jean-Baptise Lamarck je pokušao formalizirati jednostavnu ideju: uzevši za primjer nešto vrlo očito kao to da žirafe imaju dugačak vrat, predložio je ovakav mehanizam: žirafe-roditelji istežu svoj vrat pokušavajući doći do što više hrane. I onda roditelji s više istegnutim vratovima prenose to svojstvo djeci, koja zbog ponašanja odnosno događanja za života roditelja imaju sve dulje vratove. Ova teorija je razvijena puno prije nego što je postojao pojam gena i genetike a pogotovo prije otkrića DNA, i u trenutku kada je nastala je bila doslovno najbolje što se moglo pretpostaviti s obzirom na tadašnje znanje.
Ova teorija "Lamarckovog nasljeđivanja" bi imala neke zanimljive posljedice: da roditelji, na primjer, mogu (i moraju) fizički vježbati da bi im djeca bila snažna. S obzirom na životne prilike i vjerovanja tog doba, ta teorija je čak objašnjavala društveno uređenje: aristokracija vlada jer su njihovi roditelji bili fizički i mentalno bolji, jer su fizički i mentalno vježbali (odnosno imali prilike vježbati, umjesto npr. da rade u polju). Teorija je napuštena nakon slavnog eksperimenta u kojem su proučavane generacije miševa kojima su rezani repovi - zvuči okrutno i je, ali je jedini način na koji se tako nešto može provjeriti: u praksi. Eksperiment je pokazao da takav traumatičan događaj nema utjecaja na duljinu repa miševa u sljedećim generacijama, i to je bio kraj Lamarckove teorije. Ili se bar tako mislilo.
Darwin je predložio teoriju kako se vrste živih bića mijenjaju kroz duge periode godina, uglavnom tako da one jedinke koje su prilagođenije svojoj okolini (to znači ona riječ "fit" - "to fit in with the environment"), ili promjenama u toj okolini, će imati veću šansu prenijeti svoje osobine budućim generacijama. Niti Darwin nije znao za gene, ali njegova teorija je bila preciznija: pretpostavio je da postoje slučajne promjene u živim bićima, "mutacije" i da one mutacije koje rezultiraju time da organizam bolje i dulje živi prirodno rezultiraju time da će se takav organizam dulje razmnožavati. Samo ponašanje organizama na mikro-razini stoga nema neku drastičnu ulogu: neće žirafe koje više istežu vratove prenijeti svoja svojstva budućim generacijama, nego one kod kojih slučajna mutacija uzrokuje dulji vrat.
Pojam "gena" je nastao puno prije nego što je otkrivena DNA. Ideja "gena" je "nešto što se prenosi među generacijama", i nije se točno znalo što to jest. Kada je Mendel radio svoje eksperimente u kojima je pokazao kako buduće generacije biljaka imaju svojstva koja se statistički mogu zaključiti na temelju specifičnih svojstava roditelja, nije znao kako se to događa, samo da se događa pod određenim pravilima. Pretpostavio je da postoje "geni" ali ne i što su oni. Tek se oko Drugog svjetskog rata otkrilo da ta čudna molekula sadrži nacrt organizma, da diktira postojanje organizma. Trebalo je sljedećih 50-tak godina da se otkrije kako točno, i da se sadržaj jedne DNA pročita u cijelosti - to je "DNA sequencing." Tijekom tih 50-tak godina, smatralo se da DNA i samo isključivo DNA je zaslužna za svojstva organizama, i da životi prijašnjih generacija nemaju nikakav utjecaj na organizam potomaka. To se pokazalo pogrešnim.
{width="80%"}
Moderna genetika je u zadnjih 15-tak godina eksplodirala primjerima kako je DNA najvažniji ali nikako ne i jedini kotačić u mehanizmu. Živa stanica sadrži oveću gomilu komponenti, koje su sve evoluirale zajedno, i zbog toga međusobno utječu jedne na druge. Na primjer: mitohondriji koji "proizvode energiju" (zapravo obavljaju kemijsku reakciju u kojoj ulazne kemikalije prilagođavaju kemikalijama koje stanica može iskoristiti za pokretanje drugih procesa) su najvjerojatnije male bakterije koje su stanice pokupile negdje u zadnjih 4 milijarde godina, koje nastavljaju živjeti u svakom složenom živom biću i imaju posve vlastiti mehanizam razmnožavanja. Kad se stanica podijeli, dio mitohondrija ostane u svakom dijelu stanice (inače onaj dio koji ostane bez mitohondrija jednostavno umre), i ti mitohondriji se razmnože kao male zasebne stanice dok ih nema dovoljan broj da njihova okolina, stanica u kojoj su, može živjeti. Kad se to poveže s činjenicom da su muške spolne stanice najčešće ekstremno jednostavne i male i nemaju mitohondrije (pa umiru relativno brzo), skroz zanimljiva poljedica toga je da, dok se DNA genetski materijal prenosi od oba roditelja podjednako u njihove potomke, mitohondriji i njihovi geni se prenose samo od majke (jer jajna stanica je ogromna i puna hrane). Na vrlo izravan način, "kvaliteta" proizvodnje energije u budućem organizmu ovisi samo o majci. Ako je otac super sportaš sa savršenom genetikom, a majka ima problem s tako nečim bitnim kao što je proizvodnja i regulacije energije, dobra svojstva oca neće doći do izražaja.
Epigenetika proučava nasljedne promjene koje se događaju mimo DNA u staničnoj jezgri. Do sada se otkrilo da, osim DNA roditelja, na potomke imaju utjecaja: mutagene kemikalije koje doslovno mijenjaju DNA potomka, mitohondriji, kao u gornjem primjeru, prioni, koji su proteini koji utječu na razne mehanizme u stanici, dijelići RNA koji mogu zasebno mutirati, te, najnovije otkriće, dsRNA, djelići RNA koji su slični DNA a koji mogu utjecati na to da određeni dijelovi "glavne" DNA doslovno ostanu neiskorišteni.
Molekula DNA sama po sebi je dobro zaštićena od mijenjanja, doslovno je evoluirala onu čudnu strukturu zavojnice s dva dijela koja su (zrcalna) kopija jedan drugog da spriječi promjene, tj. mutacije gena. Ali ovi drugi mehanizmi nisu. Zanimljiva posljedica pak toga je da, ako organizam roditelja, osobito majki, preživi neki traumatičan događaj poput dugotrajne gladi ili dugotrajnog stresa, koji uzrokuju oštećenja mitohondrija, priona, dsRNA ili bilo koje druge važne komponente stanice, ti oštećeni dijelovi će se prenijeti na potomke. Isto je prisutno kod muških roditelja, samo u daleko manjoj mjeri, jer je količina ne-genetskog materijala koje muške spolne stanice prenose vrlo mala.
Ovakva ko-evolucija je izgleda ostavila traga i na psihologiji. Činjenica da su žene statistički sklonije stvarati okruženja u kojima ima manje stresa, na primjer izbjegavanjem sukoba, u neku ruku i stavom da će prihvatiti nepovoljnije položaje u društvu, poslu i vezama, samo da imaju neki oblik sigurnosti, se može objasniti evolutivnim pritiskom da osiguraju bolje uvjete za potomstvo. Istovremeno, pogotovo kod ljudi, žene izborom partnera utječu na društvo u cjelini.
Prvi link ovdje je na članak koji opisuje ulogu dsRNA, molekule izvan DNA u jezgri stanice, koja utječe na to koji geni iz te glavne DNA će biti primijenjeni, te otkriće da molekule dsRNA izravno putuju od roditelja djeci. Ovo otkriće tek treba biti potvrđeno da se događa i kod ljudi, ali šanse su dobre. DNA je i dalje "glavni", no i najbolji DNA neće doći do izražaja ako ostale komponente nis
Zašto mi se sviđa: Članak opisuje prethodnu teoriju, da dsRNA direktno modificira DNA koji se prenose na potomstvo, i onda novo otkriće, da takva molekula izravno prelazi iz stanica roditelja u stanicu potomka.
Što sam naučio: “We know that RNA exists in the human bloodstream, but we don’t know where the RNA molecules are coming from, where they’re going, or exactly what they’re doing. Our work reveals an exciting possibility — they could be messages from parents to their offspring.”
Link na A Parent’s Life Experiences Can Alter Their Offspring’s Genes.
Blue Zones – Places In the World Where People Live to 100 and Stay Healthy
Danas više nego ikada ranije imamo statističkih podataka o tome kako živi cjelokupna populacija ljudi na planetu, i iz takvih podataka se mogu izvući zanimljivi zaključci. National Geographic je sponzorirao istraživanje o tome gdje ljudi žive najdulje i najsretnije, i nazvao takva područja "blue zones". Ponešto predvidljivo (nažalost), takva područja su redovito ona gdje nema puno moderne tehnologije, gdje je hrana zdrava, gdje se život odvija polaganim tempom i gdje ljudi imaju osjećaj smisla u životu. Konkretno, područja s najsretnijim i najdugovječnijim ljudima su:
- The Italian island of Sardinia
- Okinawa, Japan
- Loma Linda, California
- Costa Rica’s isolated Nicoya Peninsula
- Ikaria, an isolated Greek island
Ne znam da li postoji istraživanje kod nas da li Dalmatinci, pogotovo otočani, u prosjeku dulje žive (ako ima, komentirajte!), no čini se lako mogućim.
Uzevši u obzir epigenetiku i genetiku, ljudi u takvim područjima su došli do trenutnog stanja kroz mnoge generacije dobrog života, to nije nešto što se može promijeniti brzo. Koliko će to utjecati i što će biti s ljudima u modernim urbanim okruženjima, ostaje za vidjeti. Dobra strana koncepta evolucije je da će sigurno kroz mnoge generacije organizmi koji su prilagođeniji "lošijim" (po nekom kriteriju) okruženju činiti sve veći broj populacije, te da "loša" okruženja na neki način potiču evoluciju. No to ne mora biti tako: okruženja bez problema mogu brže postati lošija nego što evolucija može proizvesti prilagođeni organizam.
Zašto mi se sviđa: National Geographic je pokrenuo zanimljivo istraživanje.
Što sam naučio: It's Lifestyle, Stupid!
Link na Blue Zones – Places In the World Where People Live to 100 and Stay Healthy.
Što dalje?
Vrlo jednostavno - ajmo pričati o onom što smo čuli. Može na Internetu, ovdje dolje, a još bolje na pivu! Znate li za slične long-form podcaste ili blogove koji bi mi mogli biti zanimljivi? Pošaljite mi ih!
P.S. Ako niste dovoljno domaći s engleskim jezikom, ostavite komentar pa ću detaljnije prepričati dijelove podcasta!