Во главе с доктором Беном Ленером, руководителем группы отдела системной биологии EMBL-CRG и профессором ICREA и AXA, вместе с доктором Таней Вавори из Научно-исследовательского института лейкемии им. Хосепа Каррераса и Института медицинских исследований Germans Trias i Pujol (IGTP), исследователи заметили, что воздействие изменений окружающей среды может передаваться по генам на протяжении многих поколений при изучении червей C. elegans, несущих массив трансгенов - длинную цепочку повторяющихся копий гена флуоресцентного белка, который был добавлены в геном червя с помощью методов генной инженерии.
Если черви содержались при температуре 20 градусов по Цельсию, массив трансгенов был менее активен, создавая лишь небольшое количество флуоресцентного белка. Но перемещение животных в более теплый климат с температурой 25 градусов значительно повысило активность трансгенов, заставив животных ярко светиться в ультрафиолетовом свете, если смотреть под микроскопом..
Когда эти черви были перемещены обратно в более прохладную среду, их трансгены все еще были очень активны, что позволяет предположить, что они каким-то образом сохраняли «память» о своем воздействии тепла. Интересно, что этот высокий уровень активности передавался их потомству и далее в течение 7 последующих поколений содержался исключительно при температуре 20 градусов, хотя первоначальные животные испытывали более высокую температуру только в течение короткого времени. Содержание червей при температуре 25 градусов в течение пяти поколений привело к тому, что повышенная активность трансгена сохранялась по крайней мере в течение 14 поколений после того, как животных вернули в более прохладные условия.
Хотя это явление наблюдалось у ряда видов животных, включая плодовых мушек, червей и млекопитающих, включая человека, оно имеет тенденцию исчезать через несколько поколений. Эти результаты, которые будут опубликованы в журнале Science, представляют собой самое продолжительное сохранение межпоколенческой «памяти окружающей среды», когда-либо наблюдавшееся у животных.
«Мы обнаружили это явление случайно, но оно показывает, что, безусловно, можно передавать информацию об окружающей среде из поколения в поколение», - говорит Ленер. «Мы точно не знаем, почему это происходит, но это может быть формой биологического планирования», - добавляет первый автор исследования и выпускник CRG Адам Клосин. «Черви очень недолговечны, поэтому, возможно, они передают воспоминания о прошлых условиях, чтобы помочь своим потомкам предсказать, какой может быть их окружающая среда в будущем», - добавляет Вавори.
Сравнивая трансгены, которые были менее активны, с теми, которые активировались при более высокой температуре, Ленер и его команда обнаружили важные различия в типе молекулярной «метки», прикрепленной к белкам, упаковывающим гены, известной как гистон. метилирование.
Трансгены у животных, которых когда-либо содержали только при 20 градусах, имели высокие уровни метилирования гистонов, что связано с молчанием генов, в то время как те, которые были перемещены на 25 градусов, в значительной степени потеряли метки метилирования. Важно отметить, что они по-прежнему сохраняли это сниженное метилирование гистонов при возвращении к более низкой температуре, что позволяет предположить, что оно играет важную роль в закреплении памяти в трансгенах.
Исследователи также обнаружили, что повторяющиеся части нормального генома червя, которые выглядят похожими на массивы трансгенов, также ведут себя таким же образом, предполагая, что это широко распространенный механизм памяти, а не только искусственно созданные гены.