Нематоды, черви, встречающиеся практически в любой среде, относятся к наиболее изученным модельным организмам. Они быстро размножаются, и их геном содержит почти такое же число генов, что и у человека.
Исследование учёных из Тель-Авивского университета (ивр. אוניברסיטת תל אביב) показывает, что механизм, обнаруженный у нематод, позволяет клеткам нервной системы, нейронам, сообщаться с зародышевыми клетками, содержащими генетическую и эпигенетическую информацию. В работе раскрывается способ, которым нейроны, возможно, передают сообщения следующим поколениям.
Исследование проведено под руководством профессора Одеда Речави (Oded Rechavi) и опубликовано в Cell.
«Механизм контролируется молекулами малых РНК, регулирующими экспрессию генов, — говорит профессор Речави. — Мы обнаружили, что малые РНК передают информацию, полученную от нейрона, потомству, а также влияют на различные физиологические процессы, включая поведение, связанное с поиском пищи. То, что мы выяснили, идёт вразрез с одной из основных догм современной биологии. Долгое время считалось, что нейронная активность никак не может повлиять на развитие потомства. Барьер Вейсмана, известный как второй закон биологии, гласит, что унаследованная зародышем информация предположительно изолирована от влияния окружающей среды».
В работе был определён механизм, способный передавать нейронные реакции из поколения в поколение. Это открытие может пролить свет на вопросы о наследственности и эволюции.
«Ранее мы обнаружили, что малые РНК у червей могут быть причиной изменений через несколько поколений, но открытие передачи через поколения информации от нервной системы — это как Святой Грааль, — объясняет Итаи А. Токер (Itai A. Toker), соавтор исследования. — Нервная система уникальна своей способностью интегрировать как реакции на окружающую среду, так и системные ответы. Мы обнаружили, что синтез малых РНК в нейронах необходим для эффективного поиска пищи по запаху. Малые РНК, вырабатываемые в нервной системе родителей, повлияли на поведение в поисках пищи, а также на экспрессию множества генов зародышевой линии, сохранявшиеся по крайней мере в течение трёх поколений».
Для того чтобы изучить влияние малых РНК в нейронах на поведение особей, исследователи разработали несколько трансгенных линий. Нематоды, не создавшие малые РНК, продемонстрировали дефектные навыки идентификации продуктов питания. Когда исследователи восстановили у них способность вырабатывать малые РНК в нейронах, нематоды вновь эффективно двигались по направлению к пище. Этот эффект сохранялся в течение многих поколений, даже несмотря на то, что потомство не имело возможности самостоятельно производить малые РНК.
«Важно подчеркнуть, что мы пока не знаем, значимо ли это для человека, — заключает Речави. — Если это так, то изучение данного механизма может иметь практическое применение в медицине. Многие болезни могут иметь эпигенетически унаследованный компонент. Более глубокое понимание нетрадиционных форм наследования будет иметь большое значение для понимания этих болезней и разработки более эффективных методов диагностики и лечения».
«Было бы интересно посмотреть, может ли специфическая нейронная активность повлиять на унаследованную информацию таким образом, чтобы у потомков появились особые преимущества, — добавляет Токер. — Таким путём родители могли бы потенциально передавать информацию, полезную для потомства в контексте естественного отбора».
Подготовка материала: Лина Медведева