Первое (родительское) поколение животных пугали довольно просто: их сажали в клетку, по которой пропускали электрический ток; одновременно клетку наполняли запахом ацетофенона, который благоухает черёмухой. Между запахом и электрическим шоком возникала связь, и вскоре мыши начинали дрожать от страха, едва почувствовав аромат ацетофенона. Дети этих мышей никогда не сталкивались с этим запахом, однако они тоже боялись его — в отличие от потомства тех, кого либо вообще не пугали электрическим током, либо связывали ток с каким-то другим запахом.
Возможно, крепость наших иррациональных страхов объясняется тем, что с незапамятных времён они поддерживаются эпигенетическим наследством, с которым никакие доводы разума ничего поделать не могут. (Фото Ian Nolan.)
Более того, даже следующее поколение, то есть внуки «пуганых» мышей, тоже боялось ацетофенона. Страх передавался как по отцовской, так и по материнской линии. И даже при оплодотворении in vitro, то есть когда исследователи оперировали выделенными половыми клетками, унаследованный страх всё равно проявлялся.
Оказалось, что у животных, чувствительных к ацетофенону, происходят схожие изменения в мозге, причём происходят как у родителей, так и у их потомков: увеличивается число нейронов с рецепторными обонятельными белками, а также увеличиваются в размере области мозга, отвечающие за обработку запаха и передачу информации о нём в эмоциональные центры.
Понятно, что единственное объяснение, которое тут в первую очередь приходит в голову, опирается на эпигенетические модификации, которые меняют активность генов в ДНК, но не затрагивают саму нуклеотидную последовательность. Известно, что эпигенетические модификации могут регулировать активность огромных групп генов (считается, например, что подавление работы одной из копий Х-хромосом в женском организме осуществляется за счёт эпигенетических модификаций). С другой стороны, известно, что они внимательно отслеживают влияние среды на организм, и какой-нибудь стресс, который человек перенёс в юности, спустя годы может превратиться в диабет или болезнь сердца — как раз благодаря долгоиграющим эпигенетическим модификациям.
Наконец, есть множество работ, в которых утверждается, что рисунок таких модификаций может передаваться из поколения в поколение, образуя тем самым самый настоящий эпигенетический код, хотя конкретный механизм такой передачи у высших животных пока неясен. В случае с испугавшимися мышами учёные заметили, что у таких животных менялся характер метилирования ДНК (одной из главных разновидностей эпигенетических модификаций) в сперматозоидах. По словам авторов работы, изменения касались именно генов, отвечающих за обонятельные белки.
Но как связь между запахом и болевым импульсом, которая порождала страх, влияла на молекулярную биологию половых клеток?
Некоторые учёные, к примеру, Тимоти Бестор (Timothy Bestor), занимающийся эпигенетическими процессами в Колумбийском университете (США), вообще сомневаются в том, что тут можно говорить об эпигенетических модификациях обонятельных генов. По словам г-на Бестора, в регуляторных областях генов, которые отвечают за ацетофеноновые рецепторы, нет нуклеотидов, которые можно было бы промодифицировать. И даже те исследователи, которые положительно отозвались о работе, рекомендуют её авторам как можно скорее выяснить, что соединяет индивидуальный опыт с эпигенетическими маркерами, — без такого «мостика» все подобные данные теряют значение, превращаясь просто в загадочный феномен, который можно объяснять как угодно.
Сами авторы исследования уже рассуждают о том, что и у человека психический опыт может влиять на его потомков: например, повышенная тревожность или сильный испуг могут изменять эпигенетическую регуляцию генов, отвечающих за рецепторы стрессовых гормонов. Однако они признают, что скепсис в отношении их работы вполне обоснован, и чтобы от него избавиться, нужно действительно узнать молекулярные нити, связывающие психику и эпигенетику.
Подготовлено по материалам Nature News. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.
