Epigenetica, un sculptor al evoluției?
Cosmin Arsene, doctor în biologie (genetică)
Din ce în ce mai multe dovezi științifice indică faptul că natura eredității este mai complexă decât ceea ce se credea acum câțiva ani. Genomul este doar o componentă a mecanismelor implicate în transmiterea informațiilor de la o generație la alta.
Majoritatea mecanismelor care contribuie la ereditate sunt doar parțial înțelese sau încă neidentificate. Pentru a identifica unele dintre aceste mecanisme, cercetătorii se concentrează asupra modului în care marcajele epigenetice sunt atașate sau sunt îndepărtate în spermatogeneză, în procesul de ștergere-resetare (a informației epigenetice).
Procesul de ștergere-resetare a informației epigenetice (dinamica metilării)
Prima întrebare este: Cum se introduc efectele expozomului în celulele germinale?
A doua întrebare: Cum evită aceste marcaje epigenetice procesul de ștergere-resetare, pentru a fi transmise generației următoare?
A treia întrebare: Ce modificări epigenetice au impact asupra fitness-ului?
Un număr de experimente au relevat faptul că moștenirea transgenerațională epigenetică este prezentă la plante, insecte, animale și oameni. Unele modificări epigenetice care sunt dobândite datorită expunerii la mediu și care afectează expresia genelor pot dura multe generații, chiar și atunci când factorul de mediu nu mai este prezent.
Un studiu recent asupra Caenorhabditis elegans, raportează o modificare epigenetică indusă de temperatură, care poate fi moștenită timp de cel puțin 14 generații, acesta fiind unul dintre cele mai bune exemple de memorie epigenetică de lungă durată. Având în vedere durata de viață scurtă a acestui organism, acest tip de moștenire este un instrument bun pentru o adaptare rapidă și eficientă a generațiilor următoare.
Importanța moștenirii epigenetice în selecția și evoluția naturală nu este încă înțeleasă pe deplin și doar puține studii au abordat fenotipurile modificate moștenite prin mecanisme epigenetice, acest lucru se întamplă deoarece aceste studii necesită mai multe resurse, iar experimentele necesită o durată considerabilă de timp pentru analizarea și colectarea informațiilor obținute prin studiul mai multor generații.
Mecanismele genetice și epigenetice par să fie interconectate în procesul de evoluție și susceptibilitate la boală. Fundalul genetic poate duce la o predispoziție pentru instabilitate epigenetică și o instabilitate epigenetică în linia germinală poate promova mutații genetice pe parcursul dezvoltării unui organism.
Elementele transpozabile împreună cu modificările epigenetice pot fi elemente cheie în acest proces.
Descifrarea mecanismelor implicate în moștenirea epigenetică transgenerațională va oferi nu numai o imagine mai largă a proceselor implicate în evoluție, dar va ajuta și la înțelegerea modului de prevenire și de prezicere a unor boli.
Schema conceptuală a modului în care mediul, factorii epigenetici și genetici sunt interconectați în procesele de evoluție.