Πόλεμος των φύλων στα γονίδια και τον εγκέφαλο; 

0
665

Δημήτρης Σωκιαλίδης.

 

Μόλις πριν από 20 περίπου χρόνια, οι γενετιστές ανακάλυπταν ένα φαινόμενο που δεν συμβάδιζε με τις έως τότε παραδοχές της γενετικής επιστήμης. Ανακάλυψαν γονίδια που, εάν και ήταν ολόιδια, συμπεριφέρονταν διαφορετικά ανάλογα με το εάν προέρχονταν από τον πατέρα ή από την μητέρα. Ως τότε η γενετική προέβλεπε ότι πανομοιότυπα γονίδια συμπεριφέρονται το ίδιο ανεξάρτητα από ποιον γονιό προέρχονται.

Αποδείχτηκε όμως ότι, κάποια λίγα, γονίδια ακόμα και εάν ήταν ολόιδια μεταξύ τους, στην ουσία διέφεραν.  Το γονιμοποιημένο ωάριο με κάποιο τρόπο γνώριζε εάν τα γονίδιά αυτά προέρχονταν από τον πατέρα ή την μητέρα. Έτσι, εάν δεν ερχόταν και από τους δύο, ανέστελλε την κύηση. Υπήρχε σε αυτά τα γονίδια ένα χημικό σημάδι που καθόταν επάνω στον γενετικό τους κώδικα, χωρίς να τον αλλάζει (επιγενετικά) και απλώς τροποποιούσε την έκφρασή (ενεργοποίησή) τους, ανάλογα με το εάν προέρχονταν από την μητέρα ή τον πατέρα. Ήταν όπως αποκαλούνται σήμερα αποτυπωμένα (imprinted) γονίδια.

Όπως προέκυψε, αυτός ο μηχανισμός αποτύπωσης αντανακλούσε τον ανά τους αιώνες εξελικτικό πόλεμο των δύο φύλων. Τα γονίδια του αρσενικού προωθούσαν το έμβρυο να αναπτύξει ένα άκρως επιθετικό προς το σώμα της μητέρας πλακούντα1. Στόχος του να απομυζήσει από το σώμα της μητέρας όσο το δυνατόν περισσότερα θρεπτικά στοιχεία για το έμβρυο έτσι ώστε αυτό να γίνει μεγάλο, ισχυρό και τροφαντό για να προωθήσει την περαιτέρω εξάπλωση τον γονιδίων του πατέρα. Αδιαφορούσε για την υγεία της μητέρας. Αν τα αρσενικά γονίδια δεν “φρενάρονταν”, η κατάσταση μπορούσε να φτάσει στα άκρα: να εμφανιστεί ένας ιδιαίτερα καταστροφικός καρκίνος, το χοριοκαρκίνωμα.

Τα γονίδια της μητέρας είχαν άλλους στόχους. Φυσικά να γεννηθεί το παιδάκι υγιές και «να προωθήσει τα γονίδια μου. Αλλά με μέτρο. Όχι μία γέννα και άντε γειά ζωή! Θέλω και εγώ να προωθήσω τα γονίδιά μου με πολλές γέννες με διάφορους αρσενικούς». Εάν τα θηλυκά γονίδια μείνουν ανεξέλεγκτα, η κατάσταση μπορεί επίσης να φτάσει στα άκρα, να μην  καταφέρει καν να συνδεθεί ο πλακούντας με το ενδομήτριο με καταστροφικές για το έμβρυο συνέπειες.

Χρειαζόταν λοιπόν ισορροπία.  Ένα ανδρικό γονίδιο παράγει μια πρωτεΐνη που σπρώχνει την ανάπτυξη του εμβρύου εις βάρος της μητέρας (την lgf2). Το θηλυκό απενεργοποιεί το δικό της αντίστοιχο γονίδιο ή και ενεργοποιεί ένα γυναικείο γονίδιο που παράγει μία άλλη πρωτεΐνη (την lgf2r) που σκουπίζει και αδρανοποιεί την προηγούμενη (lgf2). Και ο πόλεμος συνεχίζεται, φτάνει να μην κερδίζει ολοκληρωτικά κανείς!

Και εάν κάτι πάει στραβά σε αυτή την διαδικασία εξισορρόπησης; Τότε έχουμε περίεργα γενετικά σύνδρομα. Τα περισσότερα αποτυπωμένα γονίδια εκφράζονται στον εγκέφαλο, έτσι διερευνώνται οι συνέπειες αυτής της ανισορροπίας στη συμπεριφορά των νεογνών.

Φαίνεται ότι αυτός ο πόλεμος «πάει πακέτο» με την πολυγαμία! Αυτό προκύπτει και από την μελέτη άλλων ειδών όπου υφίσταται παρόμοιος πόλεμος.  Πάρτε παράδειγμα την φρουτόμυγα (Δροσόφιλα).  Ένας δροσόφιλος δεν συνευρίσκεται με την ίδια δροσόφιλα  δεύτερη φορά. Αλλάζει παρτενέρ συνέχεια. Το σπέρμα του αρσενικού είναι τοξικό. Έτσι σκοτώνει το σπέρμα του προηγούμενου και εξασφαλίζει ότι θα προωθήσει τα δικά του γονίδια. Είναι όμως τοξικό και για το θηλυκό. Αλλά αυτό ποσώς τον απασχολεί. Απασχολεί όμως την θηλυκή μύγα, η οποία αναπτύσσει μηχανισμούς εξουδετέρωσης της τοξίνης του αρσενικού. Αρκούν 40 γενεές πειραματικά και εργαστηριακά επιβεβλημένης μονογαμίας για να «μπουν τα νύχια μέσα» και να αφοπλιστούν τα επιθετικά γονίδια. Ταυτίζονται οι στόχοι των δύο φύλων και σταματάει ο πόλεμος2. Μήπως τελικά εμείς οι άνθρωποι με τα έντονα μαχόμενα γονίδιά μας, δεν είμαστε τόσο μονογαμικοί όσο θέλουμε να πιστεύουμε;

Χρειάστηκε να ολοκληρωθεί η χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος για να γίνει αντιληπτό πόσο σημαντικά ήταν τα αποτυπωμένα γονίδια και ο μηχανισμός αποτύπωσης που κρυβόταν πίσω από το εξελικτικό Ελ Ντοράντο των δύο φύλων.

H ανακοίνωση της χαρτογράφησης του ανθρώπινου γονιδιώματος στις 26 Ιουνίου του 2000, χαιρετίστηκε με λαμπρές δηλώσεις. «Σήμερα μαθαίνουμε τη γλώσσα με την οποία ο Θεός έπλασε την ζωή», δήλωσε ο Μπιλ Κλίντον, πρόεδρος των ΗΠΑ.

Το επικρατούν «παράδειγμα»3 της γενετικής επιστήμης της εποχής, προέβλεπε πως η χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος, θα οδηγούσε στην ταυτοποίηση των ανθρώπινων γονιδίων και της λειτουργίας τους, που τότε υπολογίζονταν σε περίπου 100.000. Αποκτώντας αυτή την γνώση, όπως φαίνεται ξεκάθαρα από την δήλωση του Προέδρου Κλίντον, ο άνθρωπος θα γινόταν περίπου Θεός.

Τα γονίδια αποτελούν τον κώδικα για την κατασκευή όλων των δομικών και λειτουργικών  στοιχείων του ανθρώπινου οργανισμού, και της έμβιας ύλης εν γένει, των πρωτεϊνών. Το  γονιδίωμα (DNA), που βρίσκεται στον πυρήνα κάθε κυττάρου είναι το εγχειρίδιο της ζωής. Χαρτογραφώντας το, οι επιστήμονες θα γνώριζαν όλα τα γονίδια και τι πρωτεΐνες φτιάχνει κάθε ένα. Θα μπορούσαν να φτιάξουν κατά βούληση όλα τα ανθρώπινα όργανα, το αίμα και τις ορμόνες. Όλα τα απαραίτητα συστατικά της έμβιας ύλης στον πλανήτη. Θα επεμβαίνανε και στη λειτουργία τους. Θα μπορούσαν επιτέλους να αρχίσουν να καταπολεμούν με επιτυχία όλες τις γνωστές και άγνωστες αρρώστιες που ταλαιπωρούσαν το είδος μας. Για παράδειγμα, σπάμε ένα δόντι; Ενεργοποιούμε τα αντίστοιχα γονίδια και βγάζουμε ένα καινούργιο.

Επειδή δε το DNA είναι χημικά εύκολα προσβάσιμο, οι επιστήμονες ανησυχούσαν. Φαντάζονταν φακιδομύτες μπόμπιρες να παίζουν στα γκαράζ των σπιτιών τους με γονιδιακά κιτ. Να φτιάχνουν βατραχόσαυρους, ελεφαντοσκώληκες,  ζεβρόλυκους και ό,τι άλλο εξωτικό. Και πού θα τελείωνε αυτό;Ούτε η δική μας όμως γενιά, έμελλε να είναι η περιούσια, στην οποία θα αποκαλύπτονταν τα σπουδαία μυστικά. Η χαρτογράφηση του γονιδιώματος γέννησε πολλά ερωτηματικά. Η πολυπλοκότητα του ανθρώπινου οργανισμού δεν οφείλεται τελικά στα πολλά (100.000) γονίδια του, όπως ανέμεναν οι γενετιστές.  Αποδείχτηκε τελικά ότι ο αριθμός των ανθρώπινων γονιδίων ανέρχεται σε περίπου 20.000.

Ο Καινοραβδίτης ο κομψός (Caenorhabditis elegans), ένα σκουληκάκι μήκους μόλις 1 χιλιοστού, με χίλια κύτταρα όλα κι όλα4, διαθέτει περίπου 20.200 γονίδια. Όχι και μεγάλη διαφορά από τα δικά μας. Και δεν είναι μόνο αυτό. Τα γονίδια μας συγκλίνουν και ως προς τις πρωτεΐνες που κωδικοποιούν. Οι τεράστιες διαφορές μας δηλαδή δεν οφείλονται στο ότι εμείς έχουμε περισσότερα ή «καλύτερα» γονίδια.

Τα γονίδια παραμένουν πάντα πολύ σημαντικά. Αλλά τα πράγματα αποδεικνύονται πιο πολύπλοκα από ότι τα είχαμε φανταστεί. Μόνο το 2% του DNA αποτελείται από  γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Μέχρι την χαρτογράφηση, και για κάποια χρόνια ακόμη, το υπόλοιπο 98% του DNA θεωρούνταν «σκουπίδι», απομεινάρι της εξέλιξης. Σήμερα διαπιστώνεται ότι εκεί κρύβεται ο πολύ σημαντικός κώδικας που ελέγχει την έκφραση του γονιδιώματος. Είναι αυτό που συναντήσαμε και πιο πάνω στον πόλεμο των φύλων. Οι ανατροπές που ακολούθησαν ήταν σημαντικές. Η βιολογική πολυπλοκότητα ενός είδους δεν καθορίζεται πια από τον αριθμό των γονιδίων, αλλά από το ποσοστό του γονιδιώματός του που παλαιότερα θεωρούνταν «σκουπίδι». Στους πρωτόγονους οργανισμούς, όπως τα βακτήρια, αυτό είναι μόλις 10%, ενώ στους ανθρώπους 98%.

Η επιστήμη της επιγενετικής μέσα στο χώρο της γενετικής είναι το αποτέλεσμα αυτής της επανάστασης. Μελετά πώς λειτουργεί αυτός ο κώδικας αποτύπωσης των γονιδίων. Πώς αναπτύσσονται οι μοριακές αλλαγές που επικάθονται σε διάφορα σημεία στο γονιδίωμα με αποτέλεσμα να αυξάνουν την έκφραση κάποιων γονιδίων και να βραδύνουν ή να μπλοκάρουν την έκφραση κάποιων άλλων5. Ο κώδικας δεν αλλάζει την αλληλουχία των βάσεων  του DNA. Γράφει όμως σημειώσεις (επιγενετικές) πάνω του. Σαν σκηνοθέτης που μοιράζει το ίδιο έργο στους ηθοποιούς του, αλλά με διαφορετικές σημειώσεις για τον κάθε ηθοποιό. Έτσι αρχίζει να εξηγείται πώς τα κύτταρα μας του αμφιβληστροειδούς ή οι νευρώνες του εγκεφάλου μπορεί να έχουν τα ίδια ακριβώς γονίδια (DNA), αλλά να φαίνονται στο μικροσκόπιο σαν να είναι από διαφορετικό πλανήτη και να έχουν τελείως διαφορετικές λειτουργίες.

Οι επιστήμονες αρχίζουν τώρα να ανακαλύπτουν και τους τρόπους με τους οποίους το περιβάλλον συνομιλεί με αυτόν τον κώδικα και επηρεάζει την έκφραση του γονιδιώματος (DNA). Μάλιστα πολλές είναι οι ενδείξεις ότι αυτή η επίδραση μπορεί να είναι και διαγενεαλογική. Μπορεί δηλαδή να περάσει και σε επόμενες γενεές. Το να ισχυριστεί κανείς κάτι τέτοιο, θεωρούνταν μέχρι πρότινος χονδροειδές λάθος και ο Ζαν Μπατίστ Λαμάρκ είχε σταλεί στο πυρ το εξώτερο για την θεωρία του για την «κληρονομικότητα των επίκτητων χαρακτηριστικών».

Η επανάσταση της επιγενετικής οδήγησε σε μία καινούργια αντίληψη της γενετικής και άνοιξε καινούργιους δρόμους για την απάντηση πολλών σημαντικών προβλημάτων που δεν μπορούσαμε να λύσουμε μέχρι σήμερα. Πώς αλληλοεπιδρά, η διατροφή με το DNA; Πώς μια συγκεκριμένη μητρική συμπεριφορά αλληλοεπιδρά με τον κώδικα έκφρασης των γονιδίων και διαμορφώνει ένα χαρακτήρα; Δείτε τα παρακάτω παραδείγματα.

Πώς γίνεται δύο μέλισσες να έχουν ακριβώς το ίδιο DNA και μόνο μέσα από την διαφορετική τροφή στην κρίσιμη φάση της ανάπτυξής τους, η μία να γίνεται βασίλισσα δύο φορές μεγαλύτερη από την άλλη και με διάρκεια ζωής κάποια χρόνια, ενώ η άλλη να γίνεται μικροκαμωμένη εργάτρια με διάρκεια ζωής μόλις λίγες εβδομάδες;

Πώς γίνεται ένας λιμός ολίγων μηνών στην Ολλανδία στο τέλος του δευτέρου παγκοσμίου πολέμου, να επηρεάζει εντυπωσιακά τα παιδιά γυναικών που έτυχε να υποσιτιστούν κατά τους τρεις πρώτους μήνες της εγκυμοσύνης τους; Τα παιδιά γεννήθηκαν με κανονικό βάρος,  αλλά με πολλά προβλήματα υγείας για όλη τους την ζωή. Τα ίδια προβλήματα πέρασαν και στους απογόνους τους.

Τέλος, πώς γίνεται μια καλή μητέρα που παρέχει άφθονα χάδια και αγάπη στην κρίσιμη φάση της ανάπτυξης, να εξασφαλίζει χαλαρούς ενήλικους με εμπιστοσύνη στον εαυτό τους. Ενώ η έλλειψη αυτής της συμπεριφοράς να οδηγεί σε μόνιμα αγχωμένους και φοβισμένους ενήλικους με όλες τις αντίστοιχες συνέπειες; Αυτό, δε, να συμβαίνει και στους ανθρώπους αλλά και στα ποντίκια; Και στα ποντίκια αυτή η επίδραση να περνάει και σε επόμενες γενεές; Μάλιστα έχουμε εντοπίσει και τους επιγενετικούς διακόπτες που προκαλούν αυτή τη συμπεριφορά. Πιο εντυπωσιακό ακόμα; Φαίνεται πως με ουσίες που επηρεάζουν αυτούς τους διακόπτες μπορούμε να ανατρέψουμε και την επίδραση της κακής παιδικής ηλικίας. Το τελευταίο μόνο στα ποντικάκια για την ώρα.

Τέτοια ερωτήματα προσπαθεί να απαντήσει και το βιβλίο της Νέσα Κάρει. Το βιβλίο είναι ένα από τα πρώτα εγχειρίδια που κυκλοφορούν παγκοσμίως με θέμα την εν εξελίξει συναρπαστική επανάσταση της επιγενετικής.

Παρότι το θέμα είναι κάπως δύσκολο και επιστημονικό, παραμένει προσιτό στον φιλοπερίεργο αναγνώστη. Σε αυτό το βοηθά πολύ και η καλή μετάφραση που κάνει το κείμενο να ρέει σαν ιστορία, παρά σαν πολύπλοκη επιστήμη. Υπάρχουν λίγες αδυναμίες στην εκτύπωση. Παραδείγματος χάρι το δεύτερο κεφάλαιο είναι εκτυπωμένο με πολύ μικρότερα γράμματα από τα υπόλοιπα. Υπάρχουν αρκετές περιπτώσεις ενωμένων λέξεων και κάποια λίγα αδέσποτα γράμματα κολλημένα ή ανάμεσα στις λέξεις. Δεν υπάρχει στο τέλος ευρετήριο, και αναλυτική βιβλιογραφία με αποτέλεσμα και οι χωρίς αρίθμηση υποσημειώσεις να είναι λίγο πιο δύσχρηστες. Παρόλα αυτά το βιβλίο παραμένει απολαυστικό.

Η Νέσα Κάρεϊ εργάζεται στην βιοτεχνολογική και φαρμακευτική βιομηχανία. Είναι επισκέπτρια καθηγήτρια στο Imperial College του Λονδίνου και διατηρεί στενές σχέσεις με  κορυφαία ερευνητικά Ιδρύματα όπως το Harvard Medical School, το MD Anderson Cancer Center και Wistar Institute.

  1. Ο πλακούντας είναι ο βιολογικός ιστός που αναπτύσσει το έμβρυο για να συνδεθεί με το σώμα της μητέρας και να αποσπάσει ότι χρειάζεται για την ανάπτυξή του.
  2. Robert Sapolsky. “Monkeyluv” PP 39-47.
  3. Με την έννοια που εισήγαγε ο Thomas Kuhn με το βιβλίο του «Η Δομή των Επιστημονικών Επαναστάσεων» 1962.
  4. Έναντι των κατ’ εκτίμηση περίπου 50 τρισεκατομμυρίων κυττάρων του ανθρώπου.
  5. Λειτουργεί κυρίως με δύο τρόπους 1. Mεθυλίωση της βάσης κυτοσίνης ή 2) Αποκετυλίωση των ιστονών γύρω από τις οποίες τυλίγεται το DNA. Περιγράφονται αναλυτικά στο κεφάλαιο 4 του βιβλίου.

 

INFO

Nessa Carey

Η Επιγενετική Επανάσταση

Σύγχρονη βιολογία και η αντίληψή μας περί γενετικής, ασθενειών και κληρονομικότητας

Εκδόσεις Ροπή,  2015

 

 

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Please enter your comment!
Please enter your name here