Отцы диких морских свинок передают адаптивные эпигенетические изменения потомству
Новое исследование учёных из Института зоологии и исследований дикой природы им. Лейбница (Leibniz-IZW, Германия) показывает, что эпигенетические модификации, вызванные изменениями окружающей среды, могут передаваться следующему поколению диких морских свинок через отцов. Работа опубликована в журнале Genes.
Эксперимент и результаты
Исследовательская группа под руководством Александры Вайрих изучала две группы самцов диких морских свинок:
- Одна группа получала диету с пониженным содержанием белка в течение двух месяцев.
- Другая группа подвергалась повышению температуры окружающей среды на 10°C в течение того же периода.
Животные отреагировали на эти изменения эпигенетическими модификациями на клеточном уровне. Учёные сравнили потомство, зачатое самцами до воздействия изменений, и потомство, зачатое теми же самцами после двухмесячного экспериментального периода — каждый раз с одними и теми же самками, которые не подвергались изменениям условий.
Сравнение выявило значительные различия в паттернах метилирования ДНК у потомства. Это свидетельствует о возможности «наследования» родительских эпигенетических ответов на изменения среды, причём самцы играют в этом важную роль.
Два компонента эпигенетического ответа
Результаты впервые показывают, что эпигенетический ответ на изменения окружающей среды состоит из двух частей:
- Общая часть, отражающая факт наличия какого-либо изменения среды (независимо от конкретного фактора).
- Специфическая часть, представляющая собой конкретный ответ на определённое изменение среды (например, на повышение температуры или изменение диеты).
Значение для адаптации
Быстрые антропогенные изменения окружающей среды (например, изменение климата) представляют серьёзную проблему для видов. Известный механизм мутации и естественного отбора может быть слишком медленным, чтобы справиться с быстрыми переменами.
Эпигенетические модификации (которые не изменяют генетический код, а регулируют активность генов) могут обеспечивать более быструю адаптацию, если геном обладает необходимой гибкостью. Одной из ключевых таких модификаций является метилирование ДНК.
В данном исследовании учёные сосредоточились на участках генома с дифференциальным метилированием (Differentially Methylated Regions, DMRs) и смогли проследить специфические ответы как на повышение температуры, так и на изменение диеты в паттернах метилирования у потомства.
Важность исследования
Большинство предыдущих эпигенетических исследований проводилось на лабораторных животных, живущих в искусственных условиях на протяжении поколений. Исследования на диких видах, подобное этому, встречаются реже и позволяют получить новые данные о механизмах адаптации в естественной среде.