Эпигенетика у диких морских свинок: отцы передают адаптацию к жаре потомству

Впервые на примере дикого животного показано, что отцы способны адаптироваться к повышению температуры в течение собственной жизни и передавать эту информацию потомству. Результаты проекта в рамках Совместной инициативы по исследованиям и инновациям опубликованы в журнале Molecular Ecology.

Самцы диких морских свинок реагируют на повышение температуры биохимическими модификациями, присоединёнными к их геному, и передают эту эпигенетическую информацию следующему поколению, а вероятно, и последующему.

Метод исследования

Для изучения реакции на изменение условий самцов диких морских свинок содержали два месяца при температуре окружающей среды, повышенной на 10 градусов. Затем исследовали, произошли ли биохимические изменения в геноме (ДНК) их печени в результате теплового воздействия. Также были исследованы сыновья, зачатые этими самцами до и после повышения температуры, на предмет аналогичных изменений в геноме печени и семенников.

Результаты

Совместная команда учёных из Института зоологии и исследований дикой природы им. Лейбница (IZW), Берлинского центра геномики в исследованиях биоразнообразия (BeGenDiv) и калифорнийской компании Zymo Research обнаружила значимые различия в метилировании ДНК (биохимической модификации генома) при сравнении геномов до и после воздействия повышенной температуры. Эти различия особенно часто встречались в генах, кодирующих белки, ответственные за защиту от теплового повреждения.

Ключевое понятие, описывающее этот процесс — «эпигенетика» (греч. epi = над, поверх; genetics = изучение наследственности) — молекулярный механизм, регулирующий «включение» генов в ответ на изменения окружающей среды без изменения последовательности строительных блоков ДНК.

Значение открытия

«Мы полагаем, что передача эпигенетической информации от отца к сыновьям готовит последних к изменениям условий среды, таким как повышение температуры. Это особенно важно в контексте возможной адаптивной реакции на изменение климата. Эпигенетические механизмы, следовательно, могут быть решающими для приспособленности и выживания потомства», — говорит Александра Вайрих, исследователь IZW.

Поскольку у млекопитающих связь мать–ребёнок во время и после беременности особенно интенсивна, предыдущие исследования в основном фокусировались на передаче материнской эпигенетической информации. «Однако у большинства видов диких млекопитающих, включая диких морских свинок, именно самцы покидают места обитания предков и быстро приспосабливаются к различным условиям среды, таким как температура, во время поиска самок и новых территорий», — поясняет Вайрих.

Быстрая адаптация к изменениям окружающей среды возможна, среди прочего, благодаря эпигенетическим модификациям, таким как метилирование или деметилирование ДНК. В отличие от «генетического кода» (последовательности строительных блоков ДНК), эпигенетические модификации гибки и поэтому могут использоваться как «переключатель» в ответ на изменения среды. Новые данные показывают, что некоторые из этих приобретённых эпигенетических модификаций могут быть достаточно устойчивыми, чтобы передаваться потомству. Текущее исследование демонстрирует, что отцы передают эпигенетические изменения в своей ДНК своим сыновьям.