Epigenetica - ştiinţa care ne dezvăluie secretele vieţii, ascunse în ADN (video)

Apariţia termenului „epigenetică” este atribuită lui Conrad Waddinton (1905-1975), care în 1942 îl foloseşte pentru a denumi o ramură conceptuală a biologiei ce studia modul cum ar putea interacţiona genele cu mediul înconjurător pentru a crea un fenotip. Atunci când Waddington a născocit acest termen, natura fizică a genelor şi rolul lor în ereditate nu erau cunoscute. Idei ale dezvoltării interactive au fost discutate de-a lungul secolelor XIX şi XX sub diferite nume. Termenul de „epigenetică” a fost folosit de asemenea în psihologia dezvoltării pentru a descrie dezvoltarea psihologică drept un rezultat al inter-schimburilor continue dintre ereditate şi mediu. Prima menţiune a epigeneticii în literatură apare la jumătatea sec. XIX, cu toate că originile conceptului pot fi regăsite şi la Aristotel (384-322).

În secolul XXI epigenetica studiază fenomenele biochimice care permit acidului dezoxiribonucleic (ADN) să se exprime într-o manieră diferită, graţie activării şi reprimării anumitor gene, dar fără a provoca schimbări la nivelul secvenţei genice. Oamenii de ştiinţă au descoperit în ultimii ani că, acţionând asupra enzimelor de bază ale epigeneticii, care fac ADN-ul mai mult sau mai puţin accesibil sistemelor de producere a proteinelor, poate fi controlată activitatea genelor şi că boli complexe precum tumorile pot fi declanşate nu numai de mutaţii genetice, ci şi de funcţionarea defectuoasă a unuia sau mai multor fenomene epigenetice.

Plecând de la această descoperire că influenţa mediului are efecte asupra activităţii genelor, oamenii de ştiinţă au încercat să găsească răspunsuri noi la diverse întrebări. Astfel, neîncetatele descoperiri datorate acestei discipline, explică cum şi de ce se produc multe din funcţiile şi disfuncţiile biologice, până la stadiul celular al îmbătrânirii. Ca exemplu vă prezentăm doar câteva întrebări la care epigenetica a găsit un răspuns.

Cum ştiu plantele că trebuie să înflorească primăvara?

Epigenetica descifrează modul de răspuns al ADN-ului la diferite condiţii ambientale. S-a dovedit de exemplu că plantele memorează schimbările de anotimpuri pentru a şti când trebuie să intre în repaus în faţa durelor condiţii ale iernii şi când vine momentul pentru a creşte, a înflori sau cel de reproducere. Un studiu publicat de Centrul de Biotehnologie a Plantelor de la Universitatea Politehnică din Madrid, a relevat că ADN–ul se modifică în funcţie de ciclurile distincte ale anului, în aşa fel încât există un semnal epigenetic mai intens în iarnă şi altul propriu pentru primăvară.

De ce toate celulele noastre au acelaşi ADN, cu toate că suntem diferiţi?

Genele sunt cele care modulează forma de expresie a celulelor astfel încât unele să facă parte din retina ochiului, în timp ce altele, de exemplu cele ce compun muşchiul cardiac, să ajute la bătăile inimii. Conform spuselor lui Randy Jirtle, cercetător la Laboratorul de Epigenetică al Universităţii din Duke, SUA, epigenetica arată că materialul nostru genetic este asemănător cu cel al şobolanilor şi maimuţelor.

De ce cresc tumorile?

Fiinţele umane au gene ce reglează ritmul şi modul de creştere al celulelor; în condiţii normale acestea funcţionează corect, protejându-ne împotriva unei creşteri necontrolate a celulelor (caracteristică cancerului). Dar fumul de ţigară, expunerea la fertilizanţi, excesul de stres şi alte agresiuni din mediul înconjurător produc un dezechilibru în chimia internă, un fel de semnal numit „întrerupător epigenetic”, care blochează activitatea genelor şi le împiedică să-şi îndeplinească misiunea. Astfel, cu toate că natura ne-a înzestrat corpul cu aceşti gardieni inteligenţi, modul nostru de viaţă reuşeşte să-i dezactiveze, iar celulele maligne sunt libere să se înmulţească şi să se împrăştie în tot organismul, formând metastaze. Vestea bună este că dacă învăţăm să ne controlăm emoţiile şi felul cum interacţionăm cu mediul, dacă ne schimbăm alimentaţia şi stilul de viaţă vom putea interveni în aceste schimbări ale ADN-ului şi vom putea evita bolile.

Ce se schimbă când îmbătrânim?

Ne naştem şi murim cu aceleaşi gene: ce se întâmplă odată cu trecerea anilor? Acţionează markerele epigenetice. La această concluzie au ajuns cercetătorii de la Institutul de Investigare Biomedicală din Bellvitge (IDIBELL) din Barcelona, după ce au analizat celulele sanguine ale unui nou născut, ale unei persoane de 30 de ani cât şi ale unei persoane de 103 ani. Din punct de vedere epigenetic, la o persoană în vârstă se poate observa faptul că a pierdut multe „întrerupătoare epigenetice” însărcinate cu dezactivarea genelor improprii şi în acelaşi timp butoanele care declanşează funcţionarea altor protectori sunt de asemenea nefuncţionale. Leziunile epigenetice însă sunt reversibile şi pot fi controlate prin modificarea dietei şi a gândirii, deoarece ele apar ca răspuns la stimuli externi. Această descoperire a epigeneticii poate fi cheia pentru a ne prelungi viaţa.

De ce unele persoane sunt mai impulsive decât altele?

Adversităţile întâmpinate în adolescenţă sau din cauza unei familii destrămate pot altera reglarea genelor responsabile de controlul emoţional, fiind afectate astfel funcţii precum capacitatea de discriminare sau aceea de a-şi inhiba comportamente nepotrivite. În ultimă instanţă vor duce la un comportament impulsiv, conform concluziilor unui studiu realizat de cercetători de la Universitatea din Goteborg, Suedia cât şi de la Universitatea din Florida, SUA. Aceste dereglări pot fi relaţionate de asemenea cu preferinţa pentru alcool, jocuri şi mâncare. Autorii studiului atribuie schimbările ce afectează sistemul de dopaj, neurotransmiţătorului de plăcere, circuitului de serotonină, moleculei de fericire şi producerii de neuropeptide care între alte funcţiuni, controlează şi foamea.

Ce cauzează autismul?

Analizând din punct de vedere epigenetic 50 de perechi de gemeni ce aveau această boală, cercetătorii de la King’s College din Londra au identificat tipare de metilare. În funcţie de zonele ADN ce sunt afectate şi de câte ori se produce acest fenomen se pot explica diferenţele în severitatea dificultăţilor pentru interacţiunea socială, comportamentele repetitive şi a dificultăţilor de vorbire, printre alte simptome. Se va putea ajunge la un tratament clar şi rapid al acestei afecţiuni dacă se identifică şi se controlează schimburile epigenetice cheie.

Cum se formează amintirile?

Pentru a memora şi şterge experienţe, în fiecare zi, ADN-ul neuronilor suferă modificări în citozină - una din cele cinci baze azotate ale moleculelor de ADN şi ARN. Cercetători de la Universitatea din Alabama au demonstrat că informaţia se înmagazinează într-o manieră stabilă în memorie prin alterări ce apar în histone (proteine bazice ce participă la transmiterea materialului genetic) şi în anumite celule din hipocamp (zonă cerebrală esenţială pentru funcţionarea memoriei şi procesarea emoţiilor).

Cum îi afectează pe copii stresul părinţilor?

Michael S. Kobor, de la Universitatea British Columbia din Canada, a descoperit anul trecut că atunci când părinţii sunt stresaţi, suferă depresii sau experimentează probleme în căsnicie, copiii de 3 sau 4 ani vor dezvolta, în adolescenţă, semnificative alterări epigenetice. Aceste modificări se pot observa în 139 de gene dacă stresul l-a suferit mama şi în 31 de gene dacă victima este tatăl. Această deteriorare afectează, printre altele, formarea de noi neuroni, producerea insulinei cât şi nerefacerea daunelor din ADN.

Secretele vieţii - dezvăluite

Secretele vieţii pe care epigenetica ne ajută să le descifrăm se pare că sunt nenumărate şi nepreţuite. Azi s-au descoperit mecanisme epigenetice într-o mare varietate de procese fiziologice şi patologice ce includ: diferite tipuri de cancer, patologii cardiovasculare, neurologice, reproductive, etc. Aceste mecanisme reprezintă instrumentele de bază ce ne permit să intrăm în extraordinarul univers al epigeneticii. Să nu uităm însă că cel mai important lucru relevat de această ştiinţă este faptul că totul stă în puterea noastră, că avem în mâinile noastre frâiele care ne pot schimba viaţa în mai bine fără a apela la doctori şi medicamente. Epigenetica este ştiinţa care a reuşit să demonstreze că felul cum alegem să ne hrănim, să gândim sau să ne trăim viaţa produce schimbări în corpul nostru care nu depind numai de bagajul genetic cu care am venit şi care era considerat până nu demult responsabil de toate problemele noastre. În schimb înţelegem că acest bagaj genetic poate fi folosit în diverse moduri prin activarea sau dezactivarea unor gene, ca un răspuns al organismului nostru la mediul cu care interacţionează – aceasta putând fi considerată o capacitate avansată de adaptare la orice mediu, pe care o avem cu toţii dar nu suntem conştienţi de ea.

Pentru a înţelege mai bine cum funcţionează aceste mecanisme vă invităm să vizionaţi şi filmul alăturat (http://www.youtube.com/watch?v=ShTQ4eiAkdQ) care face referire la câteva cazuri concrete de gestionare a unor afecţiuni doar prin puterea minţii: de la depresie până la cancer, totul ţine de alegerile pe care le facem în viaţă. Dacă alegem să fim mai buni viaţa ne va răsplăti cu bine, iar dacă alegem să ne păstrăm obiceiurile proaste vom plăti consecinţele prin nefericire, boală şi bătrâneţe. Secretul tinereţii şi sănătăţii se află în sufletul nostru, sau poate înscris în ADN odată cu actul creaţiei.