Epigenetica intergenerazionale e te

Oggi volevo trattare un argomento teorico di cui ho discusso prima ma apparentemente non su questo sito: l'idea della trasmissione intergenerazionale epigenetica. In breve, l'epigenetica si riferisce ai marcatori chimici attaccati al tuo DNA che regolano come è espresso e regolato senza modificare il DNA stesso. Potresti immaginare il tuo DNA come un libro pieno di informazioni e ogni cellula del tuo corpo contiene lo stesso libro. Tuttavia, non tutte le cellule hanno espresso il genoma completo; ogni cellula esprime solo una parte di esso (che è il motivo per cui le cellule della pelle sono diverse dalle cellule muscolari, per esempio). La parte epigenetica, quindi, potrebbe essere pensata come un nastro nero posto sopra certi passaggi nei libri in modo che non vengano letti. Quando questo nastro viene aggiunto o rimosso dalle influenze ambientali, diverranno attive diverse parti del DNA. Da quello che capisco su come funziona (che è certamente molto piccolo in questo frangente), di solito questi marcatori non vengono trasmessi ai figli dai genitori. Le esperienze di vita dei tuoi genitori, in altre parole, non ti saranno trasmesse tramite l'epigenetica. Tuttavia, ultimamente si è parlato di persone che ipotizzano che non solo questi cambiamenti siano occasionalmente (forse regolarmente?) Trasmessi dai genitori alla prole; sembra essere presente l'implicazione che potrebbero anche essere trasmessi in modo adattivo. In breve, gli organismi potrebbero adattarsi al loro ambiente non solo attraverso fattori genetici, ma anche attraverso quelli epigenetici.

Chi avrebbe mai immaginato che l'evoluzione di Lamarck fosse ancora viva?

Fonte: Galerie des naturalistes de J. Pizzetta, Parigi: Ed. Hennuyer, 1893

Uno degli esempi forniti nell'articolo di riferimento sull'argomento riguarda periodi di festa e carestia. Sebbene in questi giorni siano rari nella maggior parte delle nazioni del primo mondo, questi eventi erano probabilmente più ricorrenti nella nostra storia evolutiva. L'esempio include il seguente contesto: durante alcuni anni all'inizio del 1900 la Svezia era abbondante, mentre negli altri anni era scarsa. I ragazzi che stavano colpendo la pubertà proprio al momento di una stagione di festa tendevano ad avere nipoti che morivano sei anni prima rispetto ai nipoti di ragazzi che hanno vissuto la stagione della carestia durante la stessa finestra di sviluppo. Le cause della morte, ci dicono, spesso coinvolgono il diabete. Un altro caso riguarda i figli dei fumatori: gli uomini che fumavano poco prima della pubertà tendevano ad avere figli più grassi, in media, rispetto ai padri che fumavano abitualmente ma non avevano iniziato fino a dopo la pubertà. La speculazione, in questo caso, è che lo sviluppo è stato in qualche modo influenzato in modo permanente dalla disponibilità di cibo (o fumo) durante una finestra critica di sviluppo, e quei cambiamenti di sviluppo sono stati trasmessi ai loro figli e ai figli dei loro figli.

Mentre leggevo su questi esempi, c'erano alcune cose che mi sembravano piuttosto strane. In primo luogo, sembra strano che in questo caso non sia stata fatta menzione di figlie o nipotine, mentre nell'esempio alimentare non si faceva menzione della generazione maschile intermedia (si parlava solo di nonni e nipoti, non di padri). Forse c'è di più nei dati che vengono lasciati lì ma – nel caso in cui non siano stati trovati effetti per i padri o le figlie o per qualsiasi tipo – è anche possibile che un singolo set di dati sia stato suddiviso in un numero di pezzi diversi fino a i ricercatori hanno trovato qualcosa di cui parlare (ad esempio, non hanno trovato un effetto in generale? Prova a suddividere i dati per genere e testare di nuovo). Questo potrebbe essere o non essere il caso, ma come abbiamo imparato dai problemi di replicazione in psicologia, un modo per aumentare il tasso di falsi positivi è dividere il campione in un numero di sottogruppi diversi. Per il bene di questo post, assumerò che non è così e considero i dati come qualcosa di vero, piuttosto che un colpo di fortuna.

Supponendo che questo non sia solo un falso positivo, ci sono due problemi con gli esempi come li vedo io. Mi concentrerò prevalentemente sull'esempio alimentare per evidenziare questi problemi: in primo luogo, trasmettere tali cambiamenti epigenetici sembra disadattato e, in secondo luogo, la storia dietro di essa sembra poco plausibile. Prendiamo i problemi a turno.

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Per capire perché questo tipo di trasmissione epigenetica intergenerazionale sembra disadattato, prendi in considerazione due bambini ipotetici nati a distanza di un anno (tra gli anni 1900 e 1901). All'epoca in cui il padre del primo figlio stava raggiungendo la pubertà, si verificò una carestia temporanea e il cibo scarseggiava; al tempo del secondo figlio, la carestia era passata e il cibo era abbondante. Secondo la logica esposta, dovremmo aspettarci che (a) entrambi i bambini avranno la loro espressione genetica alterata a causa dei marcatori epigenetici tramandati dai loro genitori, che influenzano il loro sviluppo a lungo termine, e (b) i bambini, a loro volta, , passa quegli indicatori ai propri figli e ai figli dei loro figli (e così via).

La grande cena del Ringraziamento che ha dato a tuo nipote il diabete.

Fonte: Flickr / Jiayi Li

I problemi qui dovrebbero diventare evidenti abbastanza rapidamente. Innanzitutto, iniziamo assumendo che questi cambiamenti epigenetici siano adattivi: vengono trasmessi perché sono riproduttivamente utili per aiutare un bambino a svilupparsi in modo appropriato. In particolare, una carestia o una festa durante o attorno al periodo della pubertà dovrebbe essere una indicazione affidabile del tipo di ambienti che i bambini potrebbero aspettarsi di incontrare. Se un bambino sta per affrontare la mancanza di cibo, potrebbe voler sviluppare in un modo diverso rispetto a se si aspettano che il cibo sia abbondante.

Ora questo suona bene e bene, ma nel nostro esempio questi due bambini sono nati ad appena un anno di distanza e, come tale, dovrebbe essere previsto per affrontare (in generale) lo stesso ambiente, almeno per quanto riguarda la disponibilità di cibo (dal momento che la festa e le carestie tendono per essere più globale). Chiaramente, se i bambini stavano adottando piani di sviluppo diversi in risposta a quella festa della carestia, entrambi (il piano A affetto dalla carestia e il piano B non così colpito) non possono essere adattivi. Specificamente, se questa eredità epigenetica sta cercando di anticipare le condizioni future dei bambini da parte di coloro che sono presenti al momento della pubertà del loro padre, almeno uno dei piani di sviluppo dei bambini anticiperà il set di condizioni sbagliato. Detto questo, entrambi i piani di sviluppo potrebbero essere sbagliati e le condizioni potrebbero sembrare diverse da quelle previste. Cercare di anticipare le condizioni future che si incontreranno nel corso della loro vita (e della durata della vita dei loro figli e nipoti) usando solo le informazioni dalla breve finestra del tempo intorno alla pubertà sembra un piano destinato a fallire, o perlomeno risultati non ottimali.

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Un secondo problema sorge perché questi cambiamenti sono ipotizzati per essere intergenerazionali, capaci di trasmissione attraverso più generazioni. Se questo è il caso, perché mai i ricercatori di questo studio dovrebbero pensare alle condizioni che i nonni stavano affrontando nel periodo della pubertà? Non dovremmo essere più preoccupati delle condizioni che si trovano ad affrontare un numero di generazioni precedenti, piuttosto che le più immediate? Per dire questo in termini di problemi di pollo / uovo, i nonni in questione non dovrebbero aver ereditato i propri marcatori epigenetici dai loro nonni, e così via? Se così fosse, le condizioni che stavano affrontando intorno alla loro pubertà sarebbero irrilevanti (perché avevano già ereditato tali marcatori dai propri genitori) o avrebbero alterato anche i marcatori epigenetici.

Se optiamo per la prima possibilità, allora studiare le condizioni di pubertà dei nonni non dovrebbe essere troppo incisivo. Tuttavia, se optiamo per quest'ultima possibilità, siamo di nuovo lasciati in un po 'di legami teorici: se le condizioni affrontate dai nonni alteravano i loro marcatori epigenetici, non dovrebbero anche quegli stessi marcatori essere alterati dalle esperienze dei genitori, e anche le esperienze dei loro nipoti? Se vengono alterati dall'ambiente ogni generazione, allora sono poveri candidati per la trasmissione intergenerazionale (proprio come il DNA che era in costante mutamento sarebbe). C'è il nostro dilemma, quindi: se l'epigenetica cambia durante la vita, sono improbabili candidati alla trasmissione tra generazioni; se i cambiamenti epigenetici possono essere tramandati stabilmente tra le generazioni, perché guardare al periodo specifico pre-pubertà per i nonni? Non dovremmo preoccuparci dei loro nonni, e così via?

"Oh no non lo fai; non stai appuntando tutto questo su di me. "

Fonte: Flickr / Jamie Beverly

Ora, per essere chiari, una carestia intorno al momento del concepimento potrebbe influenzare lo sviluppo in altri modi più banali. Se un bambino non riceve un'alimentazione adeguata nel momento in cui sta crescendo, è probabile che alcune parti del suo corpo in via di sviluppo non crescano come altrimenti farebbero. Quando non hai abbastanza calorie per sostenere il tuo pieno sviluppo, devi fare dei trade-off, proprio come se non avessi abbastanza soldi per comprare tutto quello che vuoi al negozio, devi rinunciare ad alcuni articoli per permetterti altri. Questi tipi di risultati dello sviluppo possono certamente avere effetti a valle sulle generazioni future attraverso il comportamento , ma non sembrano il tipo di cambiamenti che potrebbero essere trasmessi sul modo in cui il materiale genetico può essere trasmesso. Lo stesso si può dire sull'esempio del fumo fornito: le persone che fumavano durante le finestre critiche dello sviluppo potevano danneggiare il proprio sviluppo, il che a sua volta influisce sulla qualità della prole che producono, ma non è affatto come la trasmissione genetica. Non sarebbe più sorprendente che scoprire che i genitori esposti ai rifiuti radioattivi tendono ad avere figli di qualità diversa rispetto a quelli non così esposti.

Nella misura in cui questi cambiamenti intergenerazionali sono reali e non solo delle stranezze statistiche, non sembra probabile che possano essere adattivi; potrebbero invece riflettere errori di sviluppo. Fondamentalmente, la questione si riduce alla seguente domanda: le condizioni ambientali che circondano una determinata finestra di sviluppo sono buoni indicatori delle condizioni future, al punto che non si dovrebbe concentrare solo il proprio sviluppo intorno a loro, ma anche lo sviluppo dei propri figli e i loro figli a turno? Per me, la risposta sembra un clamoroso: "No, e questo mi sembra un primo esempio di rigidità evolutiva, piuttosto che di plasticità". Un piano del genere non permetterebbe ai figli di soddisfare le esigenze dei loro ambienti unici in particolare. Non sono fiducioso che questo tipo di pensiero porterà a qualsiasi rivoluzione nella teoria evolutiva, ma sono sempre disposto a essere smentito se i dati giusti vengono fuori.