Негативний ефект від стресу, що передається від батьків до дітей, можна пояснити роботою епігенетичних механізмів - проте передачу того ж ефекту онукам епігенетичні гіпотези вже не пояснюють.
Наслідки стресу можуть передаватися через кілька поколінь, про це говорять дані цілого ряду досліджень. Один з найвідоміших прикладів - підвищена схильність до діабету та ожиріння дітей і онуків голландських жінок, які пережили знаменитий голод взимку 1944 року. З іншого боку, експерименти на тваринах показали, що якщо вагітним самицям давати якийсь токсин або просто лякати самців-батьків, то хімічний або психологічний стрес позначиться не тільки на самих батьках, але і на їхніх дітях - фізіологічні або поведінкові особливості, що виникли через стрес, перейдуть у спадок. Однак ніяких мутацій тут не виникає, генетичний код, укладений в ДНК не змінюється. А це означає, що в справу вступають епігенетичні механізми, які, не змінюючи послідовність нуклеотидів в ДНК, модифікують їх так, що у генів змінюється активність.
Але які саме модифікації ДНК відбуваються і як вони передаються з покоління в покоління, біологи досі не цілком ясно собі уявляють. Нових загадок тут підкинула робота Енн Фергюсон-Сміт (Anne Ferguson-Smith) і Мері-Елізабет Патті (Mary-Elizabeth Patti). Разом з колегами з Кембриджу, Гарварду та Базельського університету вони ставили наступний експеримент: обмежували в їжі вагітних мишей, щоб виявити в їхньому потомстві епігенетичні зміни, що трапилися через голод.
Епігенетичних механізмів існує кілька різних видів, і один з них полягає в приєднанні метильних груп до нуклеотидів в ДНК. Метилування змінює активність генів, і саме воно в даному випадку було в центрі уваги дослідників. При дозріванні статевих клітин під час внутрішньоутробного розвитку ембріона такі модифікації повністю зникають; можна сказати, що ДНК сперматозоїдів і яйцеклітин втрачає епігенетичну пам'ять. Але процес цей йде не на 100%, якісь метильні групи на ДНК все-таки залишаються. В експерименті мишам урізали калорії на останньому тижні вагітності, якраз тоді, коли у попередників сперматозоїдів у ембріона відбувається очищення ДНК від епігенетичних міток. Попередні досліди показали, що саме за таких умов у потомства першого і другого поколінь підвищувалася ймовірність діабету.
Виявилося, що у синів голодували самок метильних груп на ДНК сперматозоїдів було набагато менше, ніж у синів нормальних самок. Причому відмінності стосувалися якраз тих генів, які залучені в розвиток ожиріння і діабету і які ставали активнішими, ніж треба.
У другого покоління мишей гени в тканинах працювали з тими ж відхиленнями, тобто голодування бабусь впливало і на їх метаболізм теж. Однак, як пишуть автори роботи в Science, відмінності в епігенетичному малюнку у другого покоління були відсутні, і тут вже не можна було за метильованою ДНК відрізнити нащадків голодуючих мишей від нащадків тих, що харчувалися нормально.
Отримані результати багато в чому уточнюють те, що ми знали про епігенетичні механізми передачі стресу через покоління, але при цьому, треба сказати, викликають багато питань. По всьому виходить, що метилювання ДНК пояснює в кращому випадку тільки половину ефекту - те, що ми спостерігаємо в першому поколінні. У онуків епігенетичні відмінності, викликані голодом, зникають, але зміни в активності генів все одно присутні. Можливо, що епігенетичні механізми тут продовжують працювати, проте їхні секрети ще належить розгадати.
Втім, деякі скептики взагалі сумніваються в доцільності таких досліджень. Тварини, які використовуються в експериментах, подібних вищеописаному, завжди генетично невідличні один від одного, тобто являють собою одну і ту ж чисту лінію. Водночас у природі таку ситуацію навіть уявити собі важко - гени батьків завжди будуть відрізнятися. Епігенетичний метильний малюнок залежить від гена, на який він накладається, так що при змішуванні різних батьківських геномів у ембріона може виявитися комбінація, схильна до нехороших епігенетичних модифікацій. У цьому випадку, очевидно, порушення в метаболізмі будуть викликані не стільки тим, що мати під час вагітності голодувала, скільки особливостями генетичної комбінації у дитинча.