Экологическая «память» передается на 14 поколений

Ученые из Центра геномной регуляции (CRG) в Барселоне, Института исследований лейкемии им. Жозепа Каррераса и Института исследований в области наук о здоровье «Жерманс Триас и Пухоль» (IGTP) в Бадалоне (Испания) обнаружили, что влияние изменения окружающей среды может передаваться в генах крошечных нематодных червей как минимум на 14 поколений — это самый длинный подобный эффект, когда-либо наблюдавшийся у животных. Результаты будут опубликованы 21 апреля в журнале Science.

Исследователи, изучая червей C. elegans с трансгенной конструкцией (длинной цепочкой повторяющихся копий гена флуоресцентного белка, встроенной в геном), заметили, что влияние изменения среды может передаваться в генах на многие поколения.

• При температуре 20 °C конструкция была менее активна, производя мало флуоресцентного белка.
• При повышении температуры до 25 °C активность трансгенов значительно возрастала, заставляя червей ярко светиться в ультрафиолетовом свете.
• После возвращения червей к 20 °C их трансгены оставались высокоактивными, сохраняя «память» о воздействии тепла.

Эта высокая активность передавалась потомству и далее на 7 последующих поколений, содержавшихся только при 20 °C, несмотря на кратковременное воздействие высокой температуры на исходных особей. Если же червей содержали при 25 °C в течение пяти поколений, то повышенная активность трансгенов сохранялась как минимум на 14 поколений после возвращения к прохладным условиям.

Хотя подобные явления наблюдались у ряда видов, они обычно исчезают через несколько поколений. Данное исследование представляет собой рекорд по длительности поддержания трансгенерационной экологической «памяти» у животных.

«Мы обнаружили это явление случайно, но оно показывает, что передача информации об окружающей среде через поколения, безусловно, возможна», — говорит Бен Ленер.

Сравнивая менее активные и активированные теплом трансгены, команда обнаружила ключевые различия в молекулярных «метках» — метилировании гистонов, белков, упаковывающих гены.

• Трансгены у червей, всегда содержавшихся при 20 °C, имели высокий уровень метилирования гистонов, что связано с «замолчанными» генами.
• У червей, перенесенных в 25 °C, эти метки были в значительной степени утрачены.
• Пониженный уровень метилирования гистонов сохранялся и после возврата к 20 °C, что указывает на его роль в «закреплении» памяти в трансгенах.

Исследователи также обнаружили, что повторяющиеся участки обычного генома червей, похожие на трансгенные конструкции, ведут себя аналогичным образом. Это говорит о том, что данный механизм памяти является широко распространенным, а не ограничивается искусственно созданными генами.