Как среда контролирует признаки: открытие ключевого механизма

Исследователи из Университета Макгилла на примере муравьёв выявили ключевой механизм, с помощью которого факторы окружающей среды (эпигенетические) влияют на выраженность сложных количественных признаков — таких как рост, вес, интеллект или предрасположенность к болезням.

Суть открытия

Учёные под руководством профессоров Моше Сифа и Эхаба Абухейфа обнаружили, что, воздействуя на эпигенетическую регуляцию одного ключевого гена, можно создать непрерывный спектр вариаций признака, даже при отсутствии генетических различий между особями. Это сравнимо с добавлением белой краски к чёрной для получения оттенков серого.

Эксперимент на муравьях

Исследование проводилось на муравьях вида Camponotus floridanus (флоридский муравей-древоточец). У этих насекомых размер рабочих особей в колонии почти не зависит от генетики (они родственны в среднем на 75%), что позволило изолировать влияние эпигенетики.

• Механизм: Учёные изменяли степень ДНК-метилирования гена Egfr, контролирующего рост.
• Результат: Чем выше был уровень метилирования этого гена, тем крупнее становились муравьи. Удалось получить целый спектр размеров при идентичном геноме.

"Мы обнаружили каскадный эффект. Модифицируя метилирование одного конкретного гена (Egfr), мы влияли на все другие гены, вовлечённые в клеточный рост", — объясняет соавтор работы Себастьян Альварадо.

Значение для науки

Это открытие меняет понимание происхождения индивидуальных вариаций у всех живых существ, включая человека.

• Универсальный принцип: Для каждого сложного признака (рост раковых клеток у человека, отложение жира у кур и т.д.) существует свой "ключевой ген", эпигенетическая регуляция которого определяет степень его экспрессии.
• Перспективы: Понимание этого механизма открывает новые пути для исследований в медицине (предрасположенность к болезням), когнитивном развитии и сельском хозяйстве.

"Это открытие полностью меняет наше понимание того, как возникает вариативность у человека... Оно настолько огромно, что сейчас даже трудно представить, как оно повлияет на исследования", — отмечает профессор Эхаб Абухейф.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.