Эпигенетические эффекты загрязнения сохраняются на протяжении многих поколений у водяных блох
Новое исследование под руководством учёных из Ливерпульского университета показало, что воздействие загрязнителей может передаваться на протяжении многих поколений у водяных блох и сохраняться достаточно долго, чтобы влиять на эволюционный процесс.
Опубликованное в Evolution Letters, исследование добавляет новые доказательства в дискуссию о том, могут ли факторы окружающей среды вызывать наследуемые изменения в биологии животного.
Гены, передаваемые от родителей потомству, покрыты сложным набором белков и химических веществ, определяющих их экспрессию, — так называемым «эпигеномом».
Эпигеном чувствителен к стрессам окружающей среды, таким как загрязнение, которые могут изменять экспрессию генов. Важно, что появляется всё больше свидетельств того, что эти вызванные стрессом изменения могут передаваться через поколения.
Доктор Стюарт Плейстоу, старший преподаватель эволюционной биологии в Ливерпульском университете, поясняет: «Механизмы эпигенетического наследования в настоящее время вызывают споры в эволюционной биологии, поскольку они предоставляют возможный механизм для наследования эффектов окружающей среды наряду с традиционным дарвиновским наследованием. Хотя они регулярно демонстрируются у растений, они гораздо более спорны у животных, поскольку считается, что эпигенетические метки часто стираются во время развития эмбриона».
В этом исследовании учёные изучили одну важную эпигенетическую метку — метилирование цитозина в ДНК — у водяной блохи Daphnia pulex.
Они продемонстрировали, что воздействие на водяных блох низких доз загрязнителей оказывало влияние на эпигеном, которое сохранялось на протяжении более 15 поколений.
Исследователи подвергали реплицированные популяции водяных блох воздействию трёх различных пресноводных загрязнителей в течение 7 месяцев (примерно 15 поколений), а затем перевели половину популяций в чистую воду на 8 месяцев (>15 поколений).
Было обнаружено, что все три загрязнителя привели к изменениям в метилировании ДНК. Важно, что некоторые из этих изменений были обнаружены не только у постоянно обрабатываемых дафний, но и у тех, которые были возвращены в чистую воду. Это означает, что эти устойчивые модификации стабильно передавались через поколения даже в отсутствие загрязнителя.
Последующий эксперимент подтвердил, что три поколения после воздействия загрязнителя фенотипические эффекты всё ещё были обнаружимы.
Доктор Юэн Харни, научный сотрудник программы Марии Кюри в Институте эволюционной биологии в Барселоне, сказал: «Если эти вызванные окружающей средой устойчивые изменения эпигенома способны влиять на признаки организма, такие как рост и развитие, как это, по-видимому, и есть, то эпигенетические процессы, такие как метилирование ДНК, могут играть важную роль в быстрой адаптации».
В лаборатории ведутся работы, чтобы проверить, являются ли эти эффекты независимыми от генетического фона и влияют ли они на приспособленность.