"Jambo kuu la maisha ni kifo": mahojiano na mtaalamu wa epigeneticist Sergei Kiselyov

2024 Mwandishi: Malcolm Clapton | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 04:11

Kuhusu panya, upanuzi wa maisha na athari za mazingira kwenye jenomu yetu na mustakabali wa ubinadamu.

Sergey Kiselev - Daktari wa Sayansi ya Biolojia, Profesa na Mkuu wa Maabara ya Epigenetics katika Taasisi ya Vavilov ya Jenetiki Mkuu, Chuo cha Sayansi cha Kirusi. Katika mihadhara yake ya umma, anazungumza juu ya jeni, seli za shina, mifumo ya urithi wa epigenetic na biomedicine ya siku zijazo.

Lifehacker alizungumza na Sergey na kujua jinsi mazingira yanaathiri sisi na genome yetu. Na pia tulijifunza ni umri gani wa kibaolojia umepewa sisi kwa asili, hii inamaanisha nini kwa ubinadamu na ikiwa tunaweza kufanya utabiri juu ya maisha yetu ya baadaye kwa msaada wa epigenetics.

Kuhusu epigenetics na athari zake kwetu

Jenetiki ni nini?

Hapo awali genetics ilikuwa kilimo cha mbaazi na Gregor Mendel katika karne ya 19. Alisoma mbegu na kujaribu kuelewa jinsi urithi huathiri, kwa mfano, rangi yao au kasoro.

Zaidi ya hayo, wanasayansi walianza sio tu kuangalia mbaazi hizi kutoka nje, lakini pia walipanda ndani. Na ikawa kwamba urithi na udhihirisho wa hii au sifa hiyo inahusishwa na kiini cha seli, hasa, na chromosomes. Kisha tukatazama ndani zaidi, ndani ya kromosomu, na kuona kwamba ina molekuli ndefu ya asidi ya deoksiribonucleic - DNA.

Kisha tukadhani (na baadaye tukathibitisha) kwamba ni molekuli ya DNA ambayo hubeba habari za urithi. Na kisha wakagundua kuwa jeni zimesimbwa katika molekuli hii ya DNA kwa namna ya maandishi fulani, ambayo ni vitengo vya urithi wa habari. Tulijifunza zimeundwa na nini na jinsi zinaweza kuweka nambari za protini tofauti.

Kisha sayansi hii ilizaliwa. Hiyo ni, maumbile ni urithi wa sifa fulani katika mfululizo wa vizazi.

- Epigenetics ni nini? Na ni jinsi gani tulifikia hitimisho kwamba genetics pekee haitoshi kwetu kuelewa muundo wa asili?

Tulipanda ndani ya seli na kugundua kuwa jeni zinahusishwa na molekuli ya DNA, ambayo, kama sehemu ya kromosomu, huingia kwenye seli zinazogawanyika na kurithiwa. Lakini baada ya yote, mtu pia anaonekana kutoka kwa seli moja tu, ambayo kuna chromosomes 46.

Zygote huanza kugawanyika, na baada ya miezi tisa, mtu mzima anaonekana ghafla, ambayo chromosomes sawa zipo. Zaidi ya hayo, ziko katika kila seli, ambayo kuna karibu 10 katika mwili wa mtu mzima.¹⁴… Na kromosomu hizi zina jeni zilezile zilizokuwa kwenye seli asilia.

Hiyo ni, kiini cha asili - zygote - kilikuwa na mwonekano fulani, kiliweza kugawanyika katika seli mbili, kisha ikafanya mara kadhaa zaidi, na kisha kuonekana kwake kubadilika. Mtu mzima ni kiumbe chenye seli nyingi zinazoundwa na idadi kubwa ya seli. Hizi za mwisho zimepangwa katika jamii ambazo tunaziita vitambaa. Nao, kwa upande wake, huunda viungo, ambayo kila moja ina seti ya kazi za mtu binafsi.

Seli katika jumuiya hizi pia ni tofauti na hufanya kazi tofauti. Kwa mfano, seli za damu ni tofauti kabisa na nywele, ngozi, au ini. Na wanagawanyika kila wakati - kwa mfano, kwa sababu ya ushawishi wa mazingira ya fujo au kwa sababu mwili una hitaji la upya wa tishu. Kwa mfano, katika maisha yetu yote tunapoteza kilo 300 za epidermis - ngozi yetu hupungua tu.

Na wakati wa kutengeneza, seli za utumbo zinaendelea kuwa seli za utumbo. Na seli za ngozi ni seli za ngozi.

Seli zinazounda follicle ya nywele na kusababisha ukuaji wa nywele sio ghafla kuwa jeraha la kichwa la damu. Seli haiwezi kuwa wazimu na kusema, "Mimi sasa ni damu."

Lakini habari za maumbile ndani yao bado ni sawa na katika seli ya awali - zygote. Hiyo ni, wote wanafanana kijeni, lakini wanaonekana tofauti na hufanya kazi tofauti. Na utofauti huu wao pia hurithiwa katika kiumbe cha watu wazima.

Ni aina hii ya urithi, supragenetics, ambayo ni juu ya genetics au nje yake, ambayo ilikuja kuitwa epigenetics. Kiambishi awali "epi" kinamaanisha "nje, juu, zaidi."

Je! Mifumo ya epigenetic inaonekana kama nini?

Kuna aina tofauti za taratibu za epigenetic - nitazungumzia kuhusu kuu mbili. Lakini kuna wengine, sio muhimu sana.

Ya kwanza ni kiwango cha urithi wa kufunga kwa chromosome wakati wa mgawanyiko wa seli.

Inatoa usomaji wa vipande fulani vya maandishi ya kijeni yenye mifuatano ya nyukleotidi iliyosimbwa kwa herufi nne. Na katika kila seli kuna kamba ya mita mbili ya DNA inayojumuisha herufi hizi. Lakini shida ni kwamba ni ngumu kushughulikia.

Chukua thread ya kawaida ya mita mbili nyembamba, iliyovunjwa katika aina ya muundo. Hatuna uwezekano wa kujua ni sehemu gani iko. Unaweza kuitatua kama hii: peperusha uzi kwenye spools, na uziweke juu ya kila mmoja kwenye mashimo. Kwa hivyo, uzi huu mrefu utakuwa kompakt, na tutajua wazi ni kipande gani chake kiko kwenye spool gani.

Hii ni kanuni ya ufungaji wa maandishi ya maumbile katika chromosomes.

Na ikiwa tunahitaji kupata ufikiaji wa maandishi ya kijeni tunayotaka, tunaweza tu kufungua coil kidogo. Thread yenyewe haibadiliki. Lakini ni jeraha na kuweka kwa njia ya kutoa kiini maalum upatikanaji wa habari fulani za maumbile, ambayo ni, kwa kawaida, juu ya uso wa coil.

Ikiwa kiini hufanya kazi ya damu, basi kuwekwa kwa thread na coils itakuwa sawa. Na, kwa mfano, kwa seli za ini, ambazo hufanya kazi tofauti kabisa, styling itabadilika. Na hii yote itarithiwa katika idadi ya mgawanyiko wa seli.

Utaratibu mwingine wa epigenetic uliosomwa vizuri ambao unazungumzwa zaidi ni methylation ya DNA. Kama nilivyosema, DNA ni mlolongo mrefu wa polima, kama urefu wa mita mbili, ambapo nyukleotidi nne hurudiwa katika michanganyiko mbalimbali. Na mlolongo wao tofauti huamua jeni ambayo inaweza kusimba aina fulani ya protini.

Ni kipande cha maana cha maandishi ya kinasaba. Na kutokana na kazi ya idadi ya jeni, kazi ya seli huundwa. Kwa mfano, unaweza kuchukua thread ya sufu - nywele nyingi hutazama nje yake. Na ni katika maeneo haya ambapo vikundi vya methyl viko. Kikundi cha methyl kinachochomoza hakiruhusu vimeng'enya vya usanisi kushikamana, na hii pia hufanya eneo hili la DNA kutosomeka.

Wacha tuchukue kifungu cha maneno "huwezi kuwa na huruma kutekeleza". Tuna maneno matatu - na kulingana na mpangilio wa koma kati yao, maana itabadilika. Vile vile ni kwa maandishi ya maumbile, badala ya maneno - jeni. Na mojawapo ya njia za kuelewa maana yao ni kuwapeperusha kwa njia fulani kwenye coil au kuweka vikundi vya methyl katika maeneo sahihi. Kwa mfano, ikiwa "kutekeleza" iko ndani ya coils, na "msamaha" iko nje, basi kiini kitaweza tu kutumia maana ya "kuwa na huruma".

Na ikiwa thread imejeruhiwa tofauti na neno "kutekeleza" liko juu, basi kutakuwa na utekelezaji. Kiini kitasoma habari hii na kujiangamiza.

Seli ina programu kama hizo za kujiangamiza, na ni muhimu sana kwa maisha.

Pia kuna idadi ya mifumo ya epijenetiki, lakini maana yao ya jumla ni uwekaji wa alama za uakifishaji kwa usomaji sahihi wa maandishi ya urithi. Hiyo ni, mlolongo wa DNA, maandishi ya maumbile yenyewe, yanabaki sawa. Lakini marekebisho ya ziada ya kemikali yataonekana katika DNA, ambayo huunda ishara ya syntax bila kubadilisha nucleotides. Mwisho huo utakuwa na kikundi tofauti cha methyl, ambacho, kama matokeo ya jiometri inayosababisha, kitashikamana na kando ya uzi.

Matokeo yake, alama ya uakifishaji inatokea: "Huwezi kunyongwa, (tunagugumia, kwa sababu kuna kundi la methyl hapa) kuwa na huruma." Kwa hiyo maana nyingine ya maandishi sawa ya urithi ilionekana.

Jambo la msingi ni hili. Urithi wa epijenetiki ni aina ya urithi ambayo haihusiani na mlolongo wa maandishi ya kijeni.

Kuzungumza kwa ukali, je epigenetics ni muundo mkuu juu ya genetics?

Hii si kweli superstructure. Jenetiki ni msingi thabiti, kwa sababu DNA ya kiumbe haibadilika. Lakini seli haiwezi kuwepo kama jiwe. Maisha lazima yaendane na mazingira yake. Kwa hiyo, epijenetiki ni kiolesura kati ya kanuni za kijeni ngumu na zisizo na utata (jenomu) na mazingira ya nje.

Huwezesha genomu ya kurithi ambayo haijabadilika ili kukabiliana na mazingira ya nje. Aidha, mwisho sio tu unaozunguka mwili wetu, lakini pia kila seli ya jirani kwa seli nyingine ndani yetu.

Je, kuna mfano wa ushawishi wa epigenetic katika asili? Inaonekanaje katika mazoezi?

Kuna mstari wa panya - agouti. Wao ni sifa ya rangi ya kanzu ya rangi nyekundu-nyekundu. Na pia wanyama hawa hawana furaha sana: tangu kuzaliwa wanaanza kugonjwa na ugonjwa wa kisukari, wana hatari kubwa ya fetma, wanapata magonjwa ya oncological mapema, na hawaishi kwa muda mrefu. Hii ni kutokana na ukweli kwamba kipengele fulani cha maumbile kiliingizwa katika eneo la jeni la "agouti" na kuunda phenotype hiyo.

Na mwanzoni mwa miaka ya 2000, mwanasayansi wa Marekani Randy Girtl alianzisha jaribio la kuvutia kwenye mstari huu wa panya. Alianza kuwalisha vyakula vya mmea vyenye matajiri katika vikundi vya methyl, ambayo ni, asidi ya folic na vitamini B.

Matokeo yake, watoto wa panya waliolelewa kwenye chakula cha juu cha vitamini fulani, kanzu iligeuka nyeupe. Na uzito wao ulirudi kawaida, waliacha kuugua kisukari na kufa mapema kutokana na saratani.

Na ahueni yao ilikuwa nini? Ukweli kwamba kulikuwa na hypermethylation ya jeni ya agouti, ambayo ilisababisha kuibuka kwa phenotype hasi kwa wazazi wao. Ilibadilika kuwa hii inaweza kurekebishwa kwa kubadilisha mazingira ya nje.

Na ikiwa watoto wa baadaye wanasaidiwa kwenye chakula sawa, watabaki nyeupe sawa, furaha na afya.

Kama Randy Girtle alivyosema, huu ni mfano kwamba jeni zetu si hatima na tunaweza kuzidhibiti kwa namna fulani. Lakini ni kiasi gani bado ni swali kubwa. Hasa linapokuja suala la mtu.

Je, kuna mifano ya ushawishi huo wa epigenetic wa mazingira kwa wanadamu?

Moja ya mifano maarufu ni njaa nchini Uholanzi mnamo 1944-1945. Hizi zilikuwa siku za mwisho za kazi ya ufashisti. Kisha Ujerumani ikakata njia zote za kupeleka chakula kwa mwezi mmoja, na makumi ya maelfu ya Waholanzi walikufa kwa njaa. Lakini maisha yaliendelea - baadhi ya watu walikuwa bado wamepata mimba katika kipindi hicho.

Na wote waliteseka na unene, walikuwa na tabia ya unene, kisukari na kupunguza umri wa kuishi. Walikuwa na marekebisho sawa ya epigenetic. Hiyo ni, kazi ya jeni zao iliathiriwa na hali ya nje, yaani, njaa ya muda mfupi kwa wazazi.

Ni mambo gani mengine ya nje yanaweza kuathiri epigenome yetu kwa njia hiyo?

Ndiyo, kila kitu kinaathiri: kipande cha mkate kilicholiwa au kipande cha machungwa, sigara ya kuvuta sigara na divai. Jinsi inavyofanya kazi ni jambo lingine.

Ni rahisi na panya. Hasa wakati mabadiliko yao yanajulikana. Watu ni wagumu zaidi kusoma, na data ya utafiti haiaminiki sana. Lakini bado kuna masomo ya uunganisho.

Kwa mfano, kulikuwa na utafiti ambao ulichunguza methylation ya DNA katika wajukuu 40 wa wahasiriwa wa Holocaust. Na wanasayansi katika kanuni zao za kijeni walibainisha maeneo tofauti ambayo yanahusiana na jeni zinazowajibika kwa hali zenye mkazo.

Lakini tena, hii ni uwiano kwenye sampuli ndogo sana, sio jaribio lililodhibitiwa, ambapo tulifanya kitu na kupata matokeo fulani. Hata hivyo, inaonyesha tena: kila kitu kinachotokea kwetu kinatuathiri.

Na ikiwa unajitunza, hasa unapokuwa mdogo, unaweza kupunguza madhara mabaya ya mazingira ya nje.

Wakati mwili unapoanza kufifia, inageuka kuwa mbaya zaidi. Ingawa kuna kichapo kimoja ambacho kinasema kwamba inawezekana, na katika kesi hii, tunaweza kufanya kitu juu yake.

Je, mabadiliko ya mtindo wa maisha ya mtu yatamuathiri yeye na vizazi vyake?

Ndiyo, na kuna ushahidi mwingi kwa hili. Hii ni yetu sote. Ukweli kwamba tuko bilioni saba ni uthibitisho. Kwa mfano, umri wa kuishi wa binadamu na idadi yake imeongezeka kwa 50% katika kipindi cha miaka 40 kutokana na ukweli kwamba chakula kimekuwa cha bei nafuu kwa ujumla. Hizi ni sababu za epigenetic.

Hapo awali ulitaja matokeo mabaya ya Holocaust na njaa nchini Uholanzi. Na nini ina athari chanya juu ya epigenome? Ushauri wa kawaida ni kusawazisha mlo wako, kuacha pombe, na kadhalika? Au kuna kitu kingine?

Sijui. Usawa wa lishe unamaanisha nini? Nani alikuja na lishe bora? Nini kwa sasa ina jukumu hasi katika epigenetics ni lishe ya ziada. Tunakula kupita kiasi na mafuta. Katika kesi hii, tunatupa 50% ya chakula kwenye takataka. Hili ni tatizo kubwa. Na usawa wa lishe ni kipengele cha biashara tu. Huyu ni bata wa kibiashara.

Ugani wa maisha, tiba na mustakabali wa ubinadamu

Je, tunaweza kutumia epigenetics kutabiri siku zijazo za mtu?

Hatuwezi kuzungumza juu ya siku zijazo, kwa sababu hatujui sasa pia. Na kutabiri ni sawa na kubahatisha juu ya maji. Hata kwenye misingi ya kahawa.

Kila mtu ana epigenetics yake mwenyewe. Lakini ikiwa tunazungumza, kwa mfano, juu ya muda wa kuishi, basi kuna mifumo ya jumla. Ninasisitiza - kwa leo. Kwa sababu mwanzoni tulifikiri kwamba sifa za urithi zilizikwa katika mbaazi, kisha katika chromosomes, na mwisho - katika DNA. Ilibadilika kuwa baada ya yote, si kweli katika DNA, lakini badala ya chromosomes. Na sasa sisi hata kuanza kusema kwamba katika ngazi ya viumbe multicellular, kwa kuzingatia epigenetics, ishara tayari kuzikwa katika pea.

Maarifa yanasasishwa kila mara.

Leo kuna kitu kama saa ya epigenetic. Hiyo ni, tumehesabu wastani wa umri wa kibaolojia wa mtu. Lakini walifanya hivyo kwa ajili yetu leo, kwa kufuata mfano wa watu wa kisasa.

Ikiwa tunachukua mtu wa jana - yule aliyeishi miaka 100-200 iliyopita - kwake saa hii ya epigenetic inaweza kugeuka kuwa tofauti kabisa. Lakini hatujui ni aina gani, kwa sababu watu hawa hawapo tena. Kwa hivyo hii sio jambo la ulimwengu wote, na kwa msaada wa saa hii hatuwezi kuhesabu jinsi mtu wa siku zijazo atakuwa.

Vitu kama hivyo vya utabiri ni vya kufurahisha, vya kufurahisha na, kwa kweli, ni muhimu, kwani leo wanapeana chombo - lever, kama huko Archimedes. Lakini hakuna fulcrum bado. Na sasa tunakata kushoto na kulia na lever, kujaribu kuelewa ni nini kinachoweza kujifunza kutoka kwa haya yote.

Je, matarajio ya maisha ya mtu ni nini kulingana na DNA methylation? Na hii ina maana gani kwetu?

Kwa sisi, hii inamaanisha tu kwamba umri wa juu wa kibaolojia ambao asili imetupa leo ni karibu miaka 40. Na umri halisi, ambao ni uzalishaji kwa asili, ni hata kidogo. Kwanini hivyo? Kwa sababu jambo muhimu zaidi kwa maisha ni kifo. Ikiwa kiumbe haitoi nafasi, eneo na eneo la chakula kwa tofauti mpya ya maumbile, basi mapema au baadaye hii itasababisha kuzorota kwa aina.

Na sisi, jamii, tunavamia mifumo hii ya asili.

Na, baada ya kupokea data kama hiyo sasa, katika vizazi kadhaa tutaweza kufanya utafiti mpya. Na hakika tutaona kwamba umri wetu wa kibaolojia utakua kutoka 40 hadi 50 au hata 60. Kwa sababu sisi wenyewe huunda hali mpya za epigenetic - kama Randy Girtl alivyofanya na panya. manyoya yetu ni meupe.

Lakini bado unahitaji kuelewa kuwa kuna mapungufu ya kisaikolojia. Seli zetu zimejaa takataka. Na wakati wa maisha, si tu epigenetic, lakini pia mabadiliko ya maumbile hujilimbikiza katika genome, ambayo husababisha mwanzo wa magonjwa na umri.

Kwa hivyo, ni wakati mzuri wa kuanzisha kigezo muhimu kama urefu wa wastani wa maisha yenye afya. Kwa sababu mbaya inaweza kuwa ndefu. Kwa wengine, huanza mapema sana, lakini kwenye dawa watu hawa wanaweza kuishi hadi miaka 80.

Baadhi ya wavuta sigara wanaishi miaka 100, na watu wanaoongoza maisha ya afya wanaweza kufa wakiwa na miaka 30 au kuwa wagonjwa sana. Je, hii ni bahati nasibu tu au yote ni kuhusu genetics au epigenetics?

Labda umesikia utani kwamba walevi huwa na bahati kila wakati. Wanaweza kuanguka hata kutoka sakafu ya ishirini na si kuvunja. Bila shaka, hii inaweza kuwa. Lakini tunajifunza kuhusu kesi hii tu kutoka kwa wale walevi ambao walinusurika. Wengi hufanya ajali. Ndivyo ilivyo kwa kuvuta sigara.

Hakika, kuna watu ambao wanahusika zaidi, kwa mfano, ugonjwa wa kisukari kutokana na matumizi ya sukari. Rafiki yangu ni mwalimu kwa miaka 90, na anakula sukari na vijiko, na vipimo vya damu yake ni vya kawaida. Lakini niliamua kuacha pipi, kwa sababu sukari yangu ya damu ilianza kupanda.

Kila mtu ni tofauti. Hivi ndivyo genetics inahitajika - msingi thabiti ambao hudumu maisha yote katika mfumo wa DNA. Na epigenetics, ambayo huwezesha msingi huu wa moja kwa moja wa maumbile kukabiliana na mazingira yake.

Kwa wengine, msingi huu wa maumbile ni kwamba hapo awali wamepangwa kuwa nyeti zaidi kwa kitu. Wengine ni imara zaidi. Inawezekana kwamba epigenetics ina kitu cha kufanya na hii.

Je, epijenetiki inaweza kutusaidia kutengeneza dawa? Kwa mfano, kutoka kwa unyogovu au ulevi?

Sielewi jinsi gani. Kulikuwa na tukio ambalo liliathiri mamia ya maelfu ya watu. Walichukua makumi ya maelfu ya watu, wakachanganua na kugundua kuwa baada ya hayo, kwa uwezekano fulani wa kihesabu, wana kitu, kitu ambacho hawana.

Ni takwimu tu. Utafiti wa leo sio mweusi na mweupe.

Ndiyo, tunapata mambo ya kuvutia. Kwa mfano, tumeinua vikundi vya methyl vilivyotawanyika katika jenomu. Kwa hiyo? Baada ya yote, hatuzungumzi juu ya panya, jeni pekee la shida ambalo tunajua mapema.

Kwa hiyo, leo hatuwezi kuzungumza juu ya kuunda chombo cha athari inayolengwa kwenye epigenetics. Kwa sababu ni tofauti zaidi kuliko genetics. Hata hivyo, ili kuathiri michakato ya pathological, kwa mfano, michakato ya tumor, idadi ya madawa ya matibabu ambayo huathiri epigenetics sasa inachunguzwa.

Je, kuna mafanikio yoyote ya epigenetic ambayo tayari yanatumika katika mazoezi?

Tunaweza kuchukua seli ya mwili wako, kama ngozi au damu, na kutengeneza seli ya zygote kutoka kwayo. Na kutoka humo kupata wewe mwenyewe. Na kisha kuna cloning ya wanyama - baada ya yote, hii ni mabadiliko katika epigenetics na genetics isiyobadilika.

Ni ushauri gani unaweza kuwapa wasomaji wa Lifehacker kama epigeneticist?

Ishi kwa raha zako. Unapenda kula mboga tu - kula tu. Ikiwa unataka nyama, kula. Jambo kuu ni kwamba hupunguza na kukupa matumaini kwamba unafanya kila kitu sawa. Unahitaji kuishi kwa maelewano na wewe mwenyewe. Hii ina maana kwamba unahitaji kuwa na ulimwengu wako wa kibinafsi wa epigenetic na udhibiti vizuri.