"Gjëja kryesore për jetën është vdekja": një intervistë me epigjenetistin Sergei Kiselyov

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 04:10

Rreth minjve, zgjatja e jetës dhe ndikimi i mjedisit në gjenomin tonë dhe të ardhmen e njerëzimit.

Sergej Kiselev - Doktor i Shkencave Biologjike, Profesor dhe Shef i Laboratorit të Epigjenetikës në Institutin e Gjenetikës së Përgjithshme Vavilov, Akademia Ruse e Shkencave. Në leksionet e tij publike, ai flet për gjenet, qelizat staminale, mekanizmat e trashëgimisë epigjenetike dhe biomjekësinë e së ardhmes.

Lifehacker bisedoi me Sergey dhe zbuloi se si mjedisi ndikon ne dhe gjenomin tonë. Dhe mësuam gjithashtu se çfarë moshe biologjike na caktohet nga natyra, çfarë do të thotë kjo për njerëzimin dhe nëse mund të bëjmë parashikime për të ardhmen tonë me ndihmën e epigjenetikës.

Rreth epigjenetikës dhe ndikimit të saj tek ne

Çfarë është gjenetika?

Fillimisht gjenetika ishte kultivimi i bizele nga Gregor Mendel në shekullin e 19-të. Ai studioi farat dhe u përpoq të kuptonte se si ndikon trashëgimia, për shembull, në ngjyrën ose rrudhosjen e tyre.

Më tej, shkencëtarët filluan jo vetëm t'i shikonin këto bizele nga jashtë, por edhe u ngjitën brenda. Dhe doli se trashëgimia dhe manifestimi i këtij apo atij tipari shoqërohet me bërthamën e qelizës, në veçanti, me kromozomet. Pastaj shikuam edhe më thellë, brenda kromozomit dhe pamë se ai përmban një molekulë të gjatë të acidit deoksiribonukleik - ADN-në.

Pastaj supozuam (dhe më vonë vërtetuam) se është molekula e ADN-së që mbart informacionin gjenetik. Dhe më pas ata kuptuan se gjenet janë të koduara në këtë molekulë të ADN-së në formën e një teksti të caktuar, të cilat janë njësi trashëgimore informative. Mësuam se nga përbëhen ato dhe si mund të kodojnë për proteina të ndryshme.

Pastaj lindi kjo shkencë. Kjo do të thotë, gjenetika është trashëgimia e disa tipareve në një seri brezash.

- Çfarë është epigjenetika? Dhe si arritëm në përfundimin se vetëm gjenetika nuk mjafton për të kuptuar strukturën e natyrës?

Ne u ngjitëm brenda qelizës dhe kuptuam se gjenet lidhen me një molekulë të ADN-së, e cila, si pjesë e kromozomeve, hyn në qelizat në ndarje dhe trashëgohet. Por në fund të fundit, një person shfaqet edhe nga vetëm një qelizë, në të cilën ka 46 kromozome.

Zigota fillon të ndahet dhe pas nëntë muajsh, papritur shfaqet një person i plotë, në të cilin janë të pranishëm të njëjtat kromozome. Për më tepër, ato janë në çdo qelizë, nga të cilat ka rreth 10 në trupin e një të rrituri.¹⁴… Dhe këto kromozome kanë të njëjtat gjene që ishin në qelizën origjinale.

Kjo do të thotë, qeliza origjinale - zigota - kishte një pamje të caktuar, arriti të ndahej në dy qeliza, pastaj e bëri atë edhe disa herë, dhe më pas pamja e saj ndryshoi. Një i rritur është një organizëm shumëqelizor i përbërë nga një numër i madh qelizash. Këto të fundit janë të organizuara në bashkësi që ne i quajmë pëlhura. Dhe ata, nga ana tjetër, formojnë organe, secila prej të cilave ka një sërë funksionesh individuale.

Qelizat në këto bashkësi janë gjithashtu të ndryshme dhe kryejnë detyra të ndryshme. Për shembull, qelizat e gjakut janë thelbësisht të ndryshme nga qelizat e flokëve, lëkurës ose mëlçisë. Dhe ato ndahen vazhdimisht - për shembull, për shkak të ndikimit të një mjedisi agresiv ose sepse trupi thjesht ka nevojë për rinovimin e indeve. Për shembull, gjatë gjithë jetës sonë ne humbasim 300 kg epidermë - lëkura jonë thjesht kullohet.

Dhe gjatë riparimit, qelizat e zorrëve vazhdojnë të jenë qeliza të zorrëve. Dhe qelizat e lëkurës janë qeliza të lëkurës.

Qelizat që formojnë gjëndrën e flokëve dhe që shkaktojnë rritjen e flokëve nuk bëhen befas një plagë gjaku e kokës. Qelia nuk mund të çmendet dhe të thotë: "Tani jam gjak".

Por informacioni gjenetik në to është ende i njëjtë si në qelizën origjinale - zigota. Kjo do të thotë, ata janë të gjithë gjenetikisht identikë, por duken të ndryshëm dhe kryejnë funksione të ndryshme. Dhe kjo shumëllojshmëri e tyre është e trashëguar edhe në një organizëm të rritur.

Është kjo lloj trashëgimie, mbigjenetike, e cila është mbi gjenetikë ose jashtë saj, që u quajt epigjenetikë. Parashtesa "epi" do të thotë "jashtë, lart, më shumë".

Si duken mekanizmat epigjenetikë?

Ekzistojnë lloje të ndryshme të mekanizmave epigjenetikë - do të flas për dy kryesore. Por ka të tjera, jo më pak të rëndësishme.

E para është standardi i trashëgimisë së paketimit të kromozomeve gjatë ndarjes së qelizave.

Ai siguron lexueshmërinë e fragmenteve të caktuara të një teksti gjenetik që përbëhet nga sekuenca nukleotide të koduara me katër shkronja. Dhe në çdo qelizë ka një fije ADN prej dy metrash të përbërë nga këto shkronja. Por problemi është se është e vështirë për t'u trajtuar.

Merrni një fije të zakonshme prej dy metrash të hollë, të thërrmuar në një lloj strukture. Nuk ka gjasa të kuptojmë se ku ndodhet cili fragment. Mund ta zgjidhni kështu: mbështillni fillin në bobina dhe vendosini njëra mbi tjetrën në zgavra. Kështu, kjo fije e gjatë do të bëhet kompakte, dhe ne do ta dimë fare qartë se cili fragment i tij është në cilën bobinë.

Ky është parimi i paketimit të tekstit gjenetik në kromozome.

Dhe nëse na duhet të kemi akses në tekstin e dëshiruar gjenetik, ne thjesht mund ta hapim pak spiralen. Vetë filli nuk ndryshon. Por ajo është e mbështjellë dhe e shtruar në mënyrë të tillë që t'i japë një qelize të specializuar qasje në informacione të caktuara gjenetike, të cilat janë, në mënyrë konvencionale, në sipërfaqen e spirales.

Nëse qeliza kryen funksionin e gjakut, atëherë shtrimi i fillit dhe i mbështjelljeve do të jetë i njëjtë. Dhe, për shembull, për qelizat e mëlçisë, të cilat kryejnë një funksion krejtësisht të ndryshëm, stili do të ndryshojë. Dhe e gjithë kjo do të trashëgohet në një numër ndarjesh qelizore.

Një tjetër mekanizëm epigjenetik i studiuar mirë dhe për të cilin flitet më shumë është metilimi i ADN-së. Siç thashë, ADN-ja është një sekuencë e gjatë polimeri, rreth dy metra e gjatë, në të cilën katër nukleotide përsëriten në kombinime të ndryshme. Dhe sekuenca e tyre e ndryshme përcakton një gjen që mund të kodojë një lloj proteine.

Është një fragment kuptimplotë i një teksti gjenetik. Dhe nga puna e një numri gjenesh, formohet funksioni i qelizës. Për shembull, mund të merrni një fije leshi - shumë qime dalin prej saj. Dhe pikërisht në këto vende janë vendosur grupet metil. Grupi i zgjatur i metilit nuk lejon që enzimat e sintezës të ngjiten, dhe kjo gjithashtu e bën këtë rajon të ADN-së më pak të lexueshëm.

Le të marrim shprehjen “nuk mund të kesh mëshirë për të ekzekutuar”. Kemi tre fjalë - dhe në varësi të renditjes së presjeve midis tyre, kuptimi do të ndryshojë. E njëjta gjë është edhe me tekstin gjenetik, vetëm në vend të fjalëve - gjeneve. Dhe një nga mënyrat për të kuptuar kuptimin e tyre është t'i mbështillni ato në një mënyrë të caktuar në një spirale ose të vendosni grupe metil në vendet e duhura. Për shembull, nëse "ekzekutoni" është brenda mbështjelljeve dhe "falja" është jashtë, atëherë qeliza do të jetë në gjendje të përdorë vetëm kuptimin "kini mëshirë".

Dhe nëse filli është i mbështjellë ndryshe dhe fjala "ekzekutohet" është në krye, atëherë do të ketë një ekzekutim. Qeliza do ta lexojë këtë informacion dhe do të shkatërrojë veten.

Qeliza ka programe të tilla vetë-shkatërrimi dhe ato janë jashtëzakonisht të rëndësishme për jetën.

Ekzistojnë edhe një sërë mekanizmash epigjenetikë, por kuptimi i përgjithshëm i tyre është vendosja e shenjave të pikësimit për leximin e saktë të tekstit gjenetik. Kjo do të thotë, sekuenca e ADN-së, vetë teksti gjenetik, mbetet i njëjtë. Por modifikime kimike shtesë do të shfaqen në ADN, të cilat krijojnë një shenjë sintaksore pa ndryshuar nukleotidet. Ky i fundit thjesht do të ketë një grup metil paksa të ndryshëm, i cili, si rezultat i gjeometrisë që rezulton, do të ngjitet në anën e fillit.

Si rezultat, lind një shenjë pikësimi: "Nuk mund të ekzekutohesh, (belbëzojmë, sepse këtu ka një grup metil) të kesh mëshirë". Kështu u shfaq një kuptim tjetër i të njëjtit tekst gjenetik.

Përfundimi është ky. Trashëgimia epigjenetike është një lloj trashëgimie që nuk lidhet me sekuencën e tekstit gjenetik.

Duke folur përafërsisht, a është epigjenetika një superstrukturë mbi gjenetikën?

Kjo nuk është në të vërtetë një superstrukturë. Gjenetika është një bazë e fortë, sepse ADN-ja e një organizmi është e pandryshuar. Por një qelizë nuk mund të ekzistojë si një gur. Jeta duhet të përshtatet me mjedisin e saj. Prandaj, epigjenetika është një ndërfaqe ndërmjet një kodi gjenetik të ngurtë dhe të paqartë (gjenome) dhe mjedisit të jashtëm.

Ai mundëson që gjenomi i trashëguar i pandryshuar të përshtatet me mjedisin e jashtëm. Për më tepër, kjo e fundit nuk është vetëm ajo që rrethon trupin tonë, por edhe çdo qelizë fqinje për një qelizë tjetër brenda nesh.

A ka një shembull të ndikimit epigjenetik në natyrë? Si duket në praktikë?

Ka një varg minjsh - agouti. Ato karakterizohen nga një ngjyrë e zbehtë e kuqërremtë në rozë. Dhe gjithashtu këto kafshë janë shumë të pakënaqura: që nga lindja fillojnë të sëmuren me diabet, kanë një rrezik të shtuar të obezitetit, zhvillojnë herët sëmundje onkologjike dhe nuk jetojnë gjatë. Kjo për faktin se një element i caktuar gjenetik u inkorporua në rajonin e gjenit "agouti" dhe krijoi një fenotip të tillë.

Dhe në fillim të viteve 2000, shkencëtari amerikan Randy Girtl ngriti një eksperiment interesant në këtë linjë minjsh. Ai filloi t'i ushqente me ushqime bimore të pasura me grupe metil, domethënë acid folik dhe vitamina B.

Si rezultat, pasardhësit e minjve të rritur me një dietë të pasur me vitamina të caktuara, palltoja u bë e bardhë. Dhe pesha e tyre u kthye në normale, ata nuk vuanin më nga diabeti dhe vdiqën herët nga kanceri.

Dhe cili ishte rikuperimi i tyre? Fakti që kishte një hipermetilim të gjenit agouti, i cili çoi në shfaqjen e një fenotipi negativ tek prindërit e tyre. Doli se kjo mund të rregullohej duke ndryshuar mjedisin e jashtëm.

Dhe nëse pasardhësit e ardhshëm mbështeten në të njëjtën dietë, ata do të mbeten të njëjtë të bardhë, të lumtur dhe të shëndetshëm.

Siç tha Randy Girtle, ky është një shembull që gjenet tona nuk janë fati dhe ne mund t'i kontrollojmë disi ato. Por sa është ende një pyetje e madhe. Sidomos kur bëhet fjalë për një person.

A ka shembuj të një ndikimi të tillë epigjenetik të mjedisit te njerëzit?

Një nga shembujt më të famshëm është uria në Holandë në vitet 1944-1945. Këto ishin ditët e fundit të pushtimit fashist. Pastaj Gjermania ndërpreu të gjitha rrugët e shpërndarjes së ushqimit për një muaj dhe dhjetëra mijëra holandezë vdiqën nga uria. Por jeta vazhdoi - disa njerëz ishin ende ngjizur gjatë asaj periudhe.

Dhe të gjithë vuanin nga obeziteti, kishin tendencë për obezitet, diabeti dhe reduktim të jetëgjatësisë. Ata kishin modifikime shumë të ngjashme epigjenetike. Domethënë, puna e gjeneve të tyre u ndikua nga kushtet e jashtme, përkatësisht, ajo uria afatshkurtër e prindërve.

Cilët faktorë të tjerë të jashtëm mund të ndikojnë në epigjenomën tonë në një mënyrë të tillë?

Po, çdo gjë ndikon: një copë bukë e ngrënë apo një fetë portokalli, një cigare e tymosur dhe verë. Se si funksionon është tjetër çështje.

Është e thjeshtë me minjtë. Sidomos kur dihen mutacionet e tyre. Njerëzit janë shumë më të vështirë për t'u studiuar dhe të dhënat e kërkimit janë më pak të besueshme. Por ka ende disa studime korrelacioni.

Për shembull, ka pasur një studim që ekzaminoi metilimin e ADN-së në 40 nipër e mbesa të viktimave të Holokaustit. Dhe shkencëtarët në kodin e tyre gjenetik identifikuan rajone të ndryshme që lidhen me gjenet përgjegjëse për kushtet stresuese.

Por përsëri, ky është një korrelacion në një kampion shumë të vogël, jo një eksperiment i kontrolluar, ku ne bëmë diçka dhe morëm rezultate të caktuara. Megjithatë, tregon sërish: gjithçka që na ndodh ndikon tek ne.

Dhe nëse kujdeseni për veten, veçanërisht kur jeni i ri, mund të minimizoni efektet negative të mjedisit të jashtëm.

Kur trupi fillon të zbehet, rezulton më keq. Edhe pse ka një publikim ku thotë se është e mundur, dhe në këtë rast, ne mund të bëjmë diçka për të.

A do të ndikojë ndryshimi në stilin e jetës së një personi tek ai dhe tek pasardhësit e tij?

Po, dhe ka shumë prova për këtë. Ky jemi të gjithë ne. Fakti që ne jemi shtatë miliardë është provë. Për shembull, jetëgjatësia e njerëzve dhe numri i saj është rritur me 50% gjatë 40 viteve të fundit për shkak të faktit se ushqimi është bërë më i përballueshëm në përgjithësi. Këta janë faktorë epigjenetikë.

Më herët përmendët pasojat negative të Holokaustit dhe urisë në Holandë. Dhe çfarë ka një efekt pozitiv në epigjenomën? Këshilla standarde është të balanconi dietën tuaj, të lini alkoolin, e kështu me radhë? Apo ka diçka tjetër?

Nuk e di. Çfarë do të thotë çekuilibër ushqimor? Kush doli me një dietë të ekuilibruar? Ajo që aktualisht po luan një rol negativ në epigjenetikë është ushqimi i tepërt. Ne hamë tepër dhe shëndohemi. Në këtë rast hedhim 50% të ushqimit në koshin e plehrave. Ky është një problem i madh. Dhe bilanci ushqimor është një tipar thjesht tregtar. Kjo është një rosë komerciale.

Zgjatja e jetës, terapia dhe e ardhmja e njerëzimit

A mund të përdorim epigjenetikën për të parashikuar të ardhmen e një personi?

Nuk mund të flasim për të ardhmen, sepse nuk e dimë as të tashmen. Dhe të parashikosh është njësoj si të hamendesh mbi ujë. As në llum kafeje.

Të gjithë kanë epigjenetikën e tyre. Por nëse flasim, për shembull, për jetëgjatësinë, atëherë ka modele të përgjithshme. Theksoj - për sot. Sepse në fillim menduam se tiparet trashëgimore janë varrosur në bizele, pastaj në kromozome dhe në fund - në ADN. Doli se në fund të fundit, jo në të vërtetë në ADN, por më tepër në kromozome. Dhe tani ne madje fillojmë të themi se në nivelin e një organizmi shumëqelizor, duke marrë parasysh epigjenetikën, shenjat tashmë janë varrosur në një bizele.

Njohuritë po përditësohen vazhdimisht.

Sot ekziston një gjë e tillë si një orë epigjenetike. Kjo është, ne kemi llogaritur moshën mesatare biologjike të një personi. Por ata e bënë për ne sot, duke ndjekur modelin e njerëzve modernë.

Nëse marrim personin e djeshëm - atë që jetoi 100-200 vjet më parë - për të kjo orë epigjenetike mund të rezultojë krejtësisht e ndryshme. Por ne nuk e dimë se çfarë lloji, sepse këta njerëz nuk janë më atje. Pra, kjo nuk është një gjë universale dhe me ndihmën e kësaj ore nuk mund të llogarisim se si do të jetë personi i së ardhmes.

Gjëra të tilla parashikuese janë interesante, argëtuese dhe, natyrisht, të nevojshme, pasi sot ata japin në dorë një instrument - një levë, si te Arkimedi. Por ende nuk ka asnjë pikëmbështetje. Dhe tani ne po presim majtas dhe djathtas me një levë, duke u përpjekur të kuptojmë se çfarë mund të mësohet nga e gjithë kjo.

Sa është jetëgjatësia e një personi sipas metilimit të ADN-së? Dhe çfarë do të thotë kjo për ne?

Për ne kjo do të thotë vetëm se mosha maksimale biologjike që na ka dhënë natyra sot është rreth 40 vjeç. Dhe mosha reale, e cila është produktive për natyrën, është edhe më e vogël. Pse eshte ajo? Sepse gjëja më e rëndësishme për jetën është vdekja. Nëse organizmi nuk liron hapësirë, territor dhe zonë ushqimore për një variant të ri gjenetik, atëherë herët a vonë kjo do të çojë në degjenerimin e specieve.

Dhe ne, shoqëria, po i pushtojmë këto mekanizma natyrorë.

Dhe, pasi kemi marrë të dhëna të tilla tani, në disa breza do të jemi në gjendje të bëjmë një studim të ri. Dhe me siguri do të shohim që mosha jonë biologjike do të rritet nga 40 në 50 apo edhe 60. Sepse ne vetë krijojmë kushte të reja epigjenetike – siç bëri Randy Girtl me minjtë. Leshi ynë po zbardhet.

Por ju ende duhet të kuptoni se ka kufizime thjesht fiziologjike. Qelitë tona janë mbushur me mbeturina. Dhe gjatë jetës, në gjenom grumbullohen jo vetëm ndryshime epigjenetike, por edhe gjenetike, të cilat çojnë në shfaqjen e sëmundjeve me kalimin e moshës.

Prandaj, është koha për të prezantuar një parametër kaq të rëndësishëm si gjatësia mesatare e një jete të shëndetshme. Sepse e pashëndetshme mund të jetë e gjatë. Për disa, ajo fillon mjaft herët, por me drogë këta njerëz mund të jetojnë deri në 80 vjet.

Disa duhanpirës jetojnë 100 vjet dhe njerëzit që bëjnë një mënyrë jetese të shëndetshme mund të vdesin në moshën 30-vjeçare ose të sëmuren rëndë. A është kjo vetëm një llotari apo ka të bëjë me gjenetikë apo epigjenetikë?

Me siguri e keni dëgjuar shakanë se pijanecët janë gjithmonë me fat. Mund të bien edhe nga kati i njëzetë dhe të mos thyhen. Sigurisht, kjo mund të jetë. Por për këtë rast mësojmë vetëm nga ata të dehur që mbijetuan. Shumica rrëzohen. Kështu është edhe me duhanin.

Në të vërtetë, ka njerëz që janë më të prirur ndaj, për shembull, diabeti për shkak të konsumit të sheqerit. Shoqja ime është mësuese për 90 vjet dhe ha sheqer me lugë dhe analizat e gjakut janë normale. Por vendosa të heq dorë nga ëmbëlsirat, sepse sheqeri në gjak filloi të më rritet.

Çdo individ është i ndryshëm. Kjo është ajo për të cilën nevojitet gjenetika - një themel i fortë që zgjat gjithë jetën në formën e ADN-së. Dhe epigjenetika, e cila mundëson që kjo bazë gjenetike shumë e drejtpërdrejtë të përshtatet me mjedisin e saj.

Për disa, kjo bazë gjenetike është e tillë që ata fillimisht janë programuar të jenë më të ndjeshëm ndaj diçkaje. Të tjerët janë më të qëndrueshëm. Është e mundur që epigjenetika të ketë të bëjë me këtë.

A mund të na ndihmojë epigjenetika të krijojmë barna? Për shembull, nga depresioni apo alkoolizmi?

Nuk e kuptoj vërtet se si. Kishte një ngjarje që preku qindra mijëra njerëz. Ata morën disa dhjetëra mijëra njerëz, analizuan dhe zbuluan se pas kësaj, me njëfarë probabiliteti matematikor, ata kanë diçka, diçka që nuk kanë.

Janë thjesht statistika. Hulumtimi i sotëm nuk është bardh e zi.

Po, gjejmë gjëra interesante. Për shembull, ne kemi grupe metil të ngritura të shpërndara në të gjithë gjenomin. Edhe çfarë? Në fund të fundit, nuk po flasim për një mi, të vetmin gjen problematik për të cilin ne e dimë paraprakisht.

Prandaj, sot nuk mund të flasim për krijimin e një mjeti për ndikim të synuar në epigjenetikë. Sepse është edhe më i larmishëm se gjenetika. Megjithatë, për të ndikuar në proceset patologjike, për shembull, në proceset e tumorit, aktualisht janë duke u hetuar një sërë ilaçesh terapeutike që ndikojnë në epigjenetikën.

A ka ndonjë arritje epigjenetike që tashmë po përdoret në praktikë?

Ne mund të marrim qelizën e trupit tuaj, si lëkurën ose gjakun, dhe të bëjmë një qelizë zigote prej saj. Dhe prej saj merrni veten. Dhe pastaj është klonimi i kafshëve - në fund të fundit, ky është një ndryshim në epigjenetikë me gjenetikë të pandryshuar.

Çfarë këshille mund t'u jepni lexuesve të Lifehacker si epigjenetik?

Jetoni për kënaqësinë tuaj. Ju pëlqen të hani vetëm perime - hani vetëm ato. Nëse dëshironi mish, hajeni. Gjëja kryesore është që të qetëson dhe të jep shpresë se po bën gjithçka siç duhet. Ju duhet të jetoni në harmoni me veten tuaj. Kjo do të thotë që ju duhet të keni botën tuaj individuale epigjenetike dhe ta kontrolloni atë mirë.