Александра Брутер: Новые носители наследственной информации
Pixabay Пытаясь понять, почему в некоторых экспериментах результаты расходятся с предположениями ученых, исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе обнаружили новый тип наследования. Статья об этом была позавчера в журнале Nature.
Приобретение новых знаний в науке о жизни не может обойтись без экспериментов на животных. Это касается как фундаментальных, так и прикладных исследований. Эксперименты на культивируемых клетках хороши только как предварительный этап исследований.
Если, к примеру, речь идет об исследованиях потенциального нового лекарства, работая только с клетками, невозможно предсказать влияние лекарства на разные системы организма, невозможно и определить весь набор побочных явлений. Желаемый эффект, демонстрируемый лекарством в клеточной культуре, может оказаться значительно уменьшен какими-то посторонними процессами, происходящими в организме. То же самое касается фундаментальных исследований. Многие наблюдаемые явления – это сумма событий, происходящих в разных системах организма.
Каждому очевидно, что все люди разные. Менее очевидно, но с этим ученым приходится считаться, что все мыши тоже разные. По крайней мере, мыши из дикой природы. Поэтому, чтобы различить универсальный эффект и индивидуальные особенности животного, в эксперименте принимает участие большое количество животных.
Кроме того, для нужд ученых разводят специальных животных с низкой вариабельностью фенотипа. Их получают путем близкородственного скрещивания. Как правило, такие животные болезненны, у них ослаблен иммунитет, и в дикой природе они бы не выжили, но при надлежащем уходе в лабораториях это не принципиально. Зато когда одна группа ученых захочет повторить результаты другой группы (а это довольно важная часть научного процесса; результаты должны воспроизводиться, иначе их значение невелико), они могут купить точно таких же животных в том же самом питомнике и уменьшить число неизвестных факторов эксперимента.
Идея, что животные будут похожи между собой, полностью основана на концепции, что генотип определяет фенотип. В питомниках разводят животных с похожими генотипами, время от времени проводят генетическое тестирование и проверяют, не стали ли они отличаться друг от друга слишком сильно, так что ученые вправе надеяться, что им достанутся животные с очень похожими фенотипами.
И вот оказалось, что животные с похожими генотипами могут иметь разные фенотипы. Мыши, которые должны были быть одинаковыми, делились на две группы: с высоким уровнем иммуноглобулина A (IgA) в кишечнике и с низким. Эти антитела присутствуют на слизистых оболочках, в желудке и кишечнике – везде, где стерильный внутренний мир организма соприкасается с полной вирусов, бактерий и эукариотических паразитов окружающей средой. Фактически, все выглядело так, будто у части животных содержится мутация в генах, кодирующих IgA, вот только никакой мутации там не было.
Вдобавок оказалось, что высокий уровень IgA важен для здоровья желудочно-кишечного тракта. Индукция колита лабораторными методами проходила гораздо успешнее у мышей с низким уровнем IgA.
Главный вопрос заключается в том, что лежало в основе различий между мышами при идентичном генотипе. Оказалось, что всему виной бактерии, населяющие кишечник. Большинство кишечной микрофлоры безвредно или даже помогает хозяину переваривать пищу в обмен на свою долю питательных веществ. Когда эмбрион развивается в утробе матери, он защищен от контакта с бактериями, но встречается с ними уже в родовых путях. У животных матери активно ухаживают в первые дни за новорожденным потомством, и в это время также происходит интенсивный обмен микрофлорой. Ничего удивительного, что у мышей, которые живут в чистых лабораториях и едят стерильный фабричный корм, набор кишечных комменсалов наследуется от матери с той же точностью, что и ядерная ДНК. Возможен также впоследствии обмен микрофлорой с животными, живущими в том же помещении, если они прибыли из разных питомников.
В этом исследовании авторам удалось доказать связь между составом микрофлоры и уровнем IgA и продемонстрировать пути передачи микрофлоры. Их результаты вполне объясняют, откуда берется разница между животными, от которых ученые ожидают идентичности.
С фундаментальной точки зрения в этом исследовании представляет интерес механизм наследования, о котором до появления этой статьи почти не упоминалось. Обычно считается, что фенотип организма определяется генотипом. В последние лет десять активно развивается эпигенетическая теория, согласно которой наследуются не только гены, но и уровень их активности. Теперь к ним добавился еще один механизм – наследование микрофлоры. Для этого нужно было, чтобы выполнялись два условия: микрофлора наследовалась бы, и определенный состав микрофлоры был бы связан с определенным фенотипом. В данном исследовании оба условия выполнены.
Смотрите также: Ученые сосчитали передающиеся при поцелуе бактерии Александра Брутер Меню выбирает бактерия Фекальная трансплантация пришла в Россию Биологи из МГУ нашли механизм регуляции кишечного иммунитета Новое Татьяна Пигарева Испания от И до Я Сергей Сергеев Русское самовластие. Власть и ее границы: 1462–1917 гг. Катерина Михалева-Эгер 350 лет современной моды Леонид Чутко Сил нет Катя Колпинец Формула грез Сергей Плохий Забытые бастарды Восточного фронта Дэвид Чиверс, Том Чиверс Цифры врут. Как не дать статистике обмануть себя Пол Стейнхардт Невозможность второго рода Стивен Хоффман Пять сил, изменяющих все Уолтер Айзексон Взломавшая код Рустам Александер Закрытые. Жизнь гомосексуалов в СССР 3D-каркасы для восстановления костной ткани Платиновый бутерброд для спинтроники