Эффекты голодания передаются через поколения

Голодание на ранних этапах жизни может изменять организм на протяжении нескольких поколений, как показало новое исследование на круглых червях C. elegans.

Биолог Университета Дьюка Райан Бо называет этот эффект «стратегией хеджирования рисков». В природе эти черви живут в условиях «бума или спада», где периодический голод опустошает популяцию, но не убивает всех. Выжившие особи становятся меньше, менее плодовитыми и приобретают устойчивость, которая сохраняется как минимум два поколения.

Изменяется не сам генетический код, а то, как эти гены используются (эпигенетика).

Эксперимент и результаты

Команда Бо подвергла тысячи червей C. elegans голоданию на 1 или 8 дней на первой стадии личиночного развития после вылупления. После возобновления питания черви, голодавшие дольше, росли медленнее, были меньше размером и менее плодовиты. Они также оказались более уязвимыми к повторному голоданию.

Потомство голодавших червей также было меньше, его было меньше численно, и оно было менее плодовито. Однако эти дети и внуки «голодных времен» оказались более устойчивыми к голоду и тесту на термоустойчивость. Среди них также было больше особей мужского пола, в отличие от обычной гермафродитной, самооплодотворяющейся формы.

Механизм и значение

Похоже, в естественных условиях черви могут увеличивать скорость роста и плодовитость в сытые времена и снижать эти признаки в трудные. «У них есть память о голоде», — сказал Бо. Общий результат — «комбинация затрат и преимуществ для приспособленности, которая раскрывается на протяжении поколений».

Хотя механизм, контролирующий активность генов на протяжении поколений после голода, ещё не идентифицирован, это исследование закладывает основу для его поиска. Эпигенетические изменения могут быть связаны с модификацией молекул РНК, упаковки ДНК, молекулярных «переключателей» на самой ДНК или даже с митохондриями.

Появление большего числа самцов может быть стрессовой реакцией, обеспечивающей большее генетическое разнообразие, чем при самооплодотворении. Это также может способствовать распространению эпигенетических изменений.

Связь с исследованиями на людях

Это исследование на генетически идентичных червях перекликается с естественным экспериментом, произошедшим с людьми в Нидерландах во время Второй мировой войны («Голодная зима» 1944-1945 гг.). Дети, подвергшиеся голоду в утробе матери, были меньше среднего голландского роста, их дети также были меньше. Они также оказались более подвержены метаболическим заболеваниям, включая диабет, ожирение и сердечно-сосудистые заболевания.

Исследования «Голодной зимы» предполагали эпигенетические изменения, а исследования на животных необходимы, чтобы глубже понять механизм их работы.