Идея о том, что приобретенные черты могут передаваться по наследству, восходит к Жану Батисту Лармарку (1744-1829), который предположил, что виды эволюционируют, когда особи адаптируются к окружающей среде и передают приобретенные черты своему потомству. Например, согласно Ламарковской наследственности, у жирафов развились удлиненные длинные шеи, когда они растягивались, чтобы питаться листьями высоких деревьев, – приобретенное преимущество, которое было унаследовано последующими поколениями.
Напротив, Чарльз Дарвин (1809-82) позже предположил, что случайные мутации, дающие организму конкурентное преимущество, движут эволюцией вида. В случае с жирафом, у особей с немного более длинной шеей было больше шансов добыть пищу и, таким образом, они могли иметь больше потомства.
Последующее открытие наследственной генетики поддержало теорию Дарвина, и идеи Ламарка растворились в безвестности.
«Однако такие события, как голод в Голландии во время Второй мировой войны, вынудили ученых по-новому взглянуть на приобретенное наследство», – сказал руководитель исследования Оливер Хоберт, доктор философии, профессор биохимии и молекулярной биофизики и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза в CUMC. У голодающих женщин, родивших во время голода, были дети, которые были необычайно восприимчивы к ожирению и другим нарушениям обмена веществ, как и их внуки. Контролируемые эксперименты на животных дали аналогичные результаты, в том числе исследование на крысах, демонстрирующее, что хроническая диета с высоким содержанием жиров у отцов приводит к ожирению у их потомков женского пола.
В исследовании 2011 года Одед Рехави, научный сотрудник Dr. Лаборатория Хоберта обнаружила, что аскариды (C. elegans), которые развили устойчивость к вирусу, смогли передать этот иммунитет своему потомству в течение многих последовательных поколений. Иммунитет передавался в виде небольших сайленсирующих вирусов РНК, работающих независимо от генома организма.
В других исследованиях сообщалось о подобных результатах, но ни одно из них не рассматривало возможность передачи биологической реакции, вызванной естественными обстоятельствами, такими как голод, последующим поколениям.
Чтобы ответить на этот вопрос, доктор. Команда Хоберта морила круглых червей голодом в течение шести дней, а затем исследовала их клетки на предмет молекулярных изменений.
Было обнаружено, что голодные круглые черви, но не контрольная группа, генерировали определенный набор малых РНК. (Малые РНК участвуют в различных аспектах экспрессии генов, но не кодируют белки.) Малые РНК сохранялись, по крайней мере, в течение трех поколений, даже несмотря на то, что червей кормили нормальной диетой. Исследователи также обнаружили, что эти небольшие РНК нацелены на гены, играющие роль в питании.
Поскольку эти малые РНК образуются только в ответ на голод, они должны были передаваться от одного поколения к другому. «Из других исследований мы знаем, что небольшие РНК могут переноситься от клетки к клетке по всему телу», – сказал доктор. Хоберт. "Итак, вполне возможно, что вызванные голодом малые РНК попали в половые клетки червей, то есть в их сперматозоиды или яйца.
Когда черви воспроизводятся, малые РНК могли передаваться из поколения в поколение в клеточном теле половых клеток, независимо от ДНК."
Исследование также показало, что потомство голодных червей имело более длительную продолжительность жизни, чем потомство контрольной группы. «Мы не показали, что малые РНК, вызванные голодом, были ответственны за увеличение продолжительности жизни – это просто корреляция», – сказал д-р.
Хоберт. "Но возможно, что эти небольшие РНК предоставили червям средства для контроля экспрессии соответствующих генов в более поздних поколениях."
Полученные данные не имеют непосредственного клинического применения. «Однако они предполагают, что мы должны знать о других вещах – помимо чистых изменений ДНК, – которые могут иметь долгосрочное влияние на здоровье организма», – сказал д-р. Хоберт. "Другими словами, то, что случилось с одним поколением, будь то голод или какое-либо другое травмирующее событие, может иметь отношение к здоровью его потомков на протяжении поколений."