Nie tłumacz się młodością dziadka

Nie jestem specjalistą* w tej dziedzinie, a zwłaszcza w zastosowanej metodyce, nie jestem więc w stanie ocenić czy praca o dziedziczeniu wspomnień przez synów i wnuki myszów, którzy wspomnienia nabyli, jest z pewnością legit. Dla mnie wygląda nieźle, ale bakterie żyjące na arsenie też dla wielu wyglądały nieźle, lecz okazały się raczej kombinacją myślenia życzeniowego i błędów w sztuce. Co szybko wychwycili specjaliści, dlatego kto ciekaw dziedziczenia wspomnień, niech śledzi blogi sceptonaukowe oraz Nature Neuroscience, dyskusja i krytyka pewnie będzie [patrz komentarze].

Ale chciałbym podkreślić, że ekstrapolowanie tego wyniku, nawet jeśli okaże się prawdziwy, na „Czego się boisz?  Zapytaj ojca. Albo dziadka. Bo to ich niepokój dręczy cię teraz w niespodziewanych okolicznościach. Odziedziczyłeś go w genach„, czy podkreślanie, że jest on „highly relevant to phobias, anxiety and post-traumatic stress disorders” jest cokolwiek nieuprawnione. I wcale nie (tylko) dlatego, że tu myszy, a tam ludzie.

Zacznijmy jednak od tego, co zrobili Brian G. Dias i Kerry J. Ressler z Emory University w Atlancie.

Wzięli myszów i podzielili ich na trzy grupy. Jednej nic nie robili (F0-Home), drugą traktowali szokami elektrycznymi w obecności zapachu acetofenonu (F0-Ace), trzecią szokami w obecności zapachu propanolu (F0-Prop). Ten właśnie acetofenon media popularne nazywają romatycznie zapachem wiśni. Dziesięć dni później owi myszowie poznali cieleśnie mysie dziewoje, i narodziły się z tego dzieciątka: odpowiednio F1-Home, F1-Ace, F1-Prop.

Następnie badano rozmaite rzeczy. Przede wszystkim reakcję behawioralną na zapachy – i panowie F1-Ace obawiali się (na ile to można powiedzieć u mysza) acetofenonu bardziej niż panowie F1-Prop czy panowie F1-Home. Wide obrazek powyżej. Z kolei propanolu bardziej obawiali się panowie F1-Prop niż panowie F1-Ace czy F1-Home.

Przypominam, mówimy o F1, o synach straszonych myszów F0, poczętych już po straszeniu. Synach, którzy odnośnych zapachów nigdy nie wąchali, a już z pewnością nie byli pośród nich straszeni. A więc wygląda, że pamięć o acetofenonie czy propanolu została w jakiś sposób przekazana od ojców do synów.

Następne badanie wymaga cofnięcia się ciut, do podstaw. Myszy (i nie tylko, my też) węszą w ten sposób, że w mają w nosie neurony posiadające receptory węchowe. Receptor węchowy to takie białko znajdujące się na powierzchni neuronu, które, gdy do nosa dotrze pasujący do receptora zapach – powoduje pobudzenie tego neuronu. Akson neuronu z kolei sięga do przedniej części mózgu zwanej opuszką węchową, i w ten sposób mózg – a zatem i mysz – dowiaduje się, że taki a taki zapach się w nosie pojawił. Każdy z wielu nosowych (nośnych?) neuronów ma tylko jeden rodzaj receptora, i jest czuły na jeden zapach. Nawet jeśli dany rodzaj receptora węchowego mogą pobudzić różne substancje chemiczne, z puntu widzenia mózgu mają one ten sam zapach, bo pobudzają te same neurony. Dias i Ressler zajęli się receptorem o pięknej nazwie M71. Dlaczego tym właśnie? Dlatego, że reaguje on na acetofenon, a na propanol nie.  I część myszów F0 była zmodyfikowana genetycznie w taki sposób, by neurony w opuszce węchowej czuciowej które mają receptor M71, produkowały także β-galaktozydazę coś, dzięki czemu potem można te i tylko te neurony zabarwić na niebiesko. Koniec cofnięcia się ciut. (Nawiasem mówiąc, wbrew tekstowi wyborcza.pl, to wszystko nie dzieje się w korze węchowej, która jest gdzie indziej, i co ważniejsze z węchem nie ma wiele wspólnego, albo i nic).

Myszom F1 następnie zajrzano w opuszki węchowe badając barwienie na niebiesko. (Żeby było jasne, mysz takiego zajrzenia nie przeżywa, albowiem trzeba jej wyjąć mózg i z nim zrobić mnóstwo rzeczy, od nasączania chemikaliami po krojenie na plasterki). Obrazek powyżej chyba nie wymaga wyjaśnień. Pamięć o acetofenonie została przekazana ojcom przez synów nie pod postacią magicznej duszy, lecz konkretnej fizycznej właściwości aparatury w nosie – zwiększenia liczby czujników acetofenonu.

A może to wszystko wzięło się stąd, że ojcowie F0 w czułych chwilach szeptali przyszłym matkom F1-Ace do uszka „ale jak się urodzą, to im mów, że wiśni się bać mają”, i matki tak uczyniły jak im nakazano, i strachliwość F1-Ace względem acetofenonu wzięła się z tego szeptania, strachliwość tak wielka, że im aż w nosach czujniki większe porosły? Doświadczenia kontrolne mówią, że tak nie było (pomijając nawet fakt, że myszy zazwyczaj nie potrafią wymówić słowa „wiśnia”). Po pierwsze, F1-Prop i F1-Ace poznały cieleśnie kolejne dziewoje, i tak narodziły się F2-Prop i F2-Ace, wnukowie straszonych myszy. Wnuki F2-Ace, podobnie były bardziej strachliwe względem acetofenonu niż F2-Prop, i miały więcej czujników acetofenonu – tak samo jak to się działo w pokoleniu synów (F1).

To jednak nie wyklucza całkowicie szeptania, wszak co synowie F1 usłyszeli od matek, mogli przeszeptać swoim oblubienicom, a te przekazały rodzinną tradycję F2. By się upewnić, Dias i Ressler użyli kolejnego po modyfikacjach genetycznych zbrodniczego narzędzia: zapłodnienia in vitro. Myszom F0 (tym wcześniej straszonym) pokazano filmy z Sashą Grey Fur, i uzyskanymi w tenże sposób plemnikami (no dobra, uzyskanymi przez pobranie z najądrzy i nasieniowodów) zapłodniono jajka, implantowano paniom myszom, i urodzonym F1-IVF zajrzano do nosa. I znowu synowie F0 straszonych acetofenonem (dokładniej: straszonych prądem w obecności acetofenonu, ale będę tak skracał) mieli w nosach więcej detektorów acetofenonu niż synowie F0 straszonych propanolem – mimo, że na szeptanie nie było tutaj szans (nawet ludzie przeprowadzający zapłodnienie in vitro nie wiedzieli, które plemniki były czym straszone, by nie mogli naszeptać w szalki).

Tu następuje jedna dziwna rzecz. Bo każdy już pewnie pyta, czy F1-Ace-IVF bały się acenofenu bardziej, niż F1-Prop-IVF, i odwrotnie? Otóż, wbrew temu co pisze wyborcza.pl** i co sami Dias i Ressler troszeczkę sugerują we wstępie***, tego doświadczenia nie zrobiono z powodu „animal quarantine issues”. Mimo, że zapłodnienie in vitro i wszystkie inne doświadczenia były przeprowadzane na tym samym kampusie, tylko w innych budynkach, więc pewnie dałoby się jakoś ten problem rozwiązać. Ale nie, w tym wariancie zbadano tylko liczbę czujników w nosie.

Wszystko powyżej było na facetach, ale autorzy zajęli się też paniami, co – poza równościowością – pozwoliło im obalić hipotezę szeptania w jeszcze jeden sposób. W tym doświadczeniu straszone prądem w obecności acetofenonu lub propanolu, lub kontrolnie niestraszone, były mysie niewiasty. Po straszeniu umożliwiono im spotkania pod jaworem z niestraszonymi Filonami, z czego narodziły się kolejne F1.  I znów F1-Ace (po mamusiach straszonych acetofenonem) bały się bardziej acetofenonu niż F1-Home, co świadczy, że nie samym plemnikiem pamięć mysz przekazuje, lecz że jajem takoż. Co więcej, niektórym z tych straszonych matek zabrano zaraz po urodzeniu dzieci, i dano im na wychowanie matkom niestraszonym. I na odwrót – dzieci matek niestraszonych dano na wychowanie matkom straszonym. Co z tego wyszło? Myszy F1, których biologiczne matki były straszone acetofenonem i wychowywane przez matki nieznające acetofenonowego strachu, bały się acenofenu bardziej, niż myszy F1, które strachu nie mogły odziedziczyć (biologiczna matka niestraszona), ale którym straszona mamka mogła o wiśniach sporo złych rzeczy naopowiadać. Podobnie było z czujnikami acetofenonu w nosie. Nature skopała zadek nurture.

I wreszcie, jako gwóźdź do trumny hipotezy szeptania, Dias i Ressler zbadali metylację DNA w genach na receptor M71 (czyli czujnik acetofenonu). W plemnikach myszy F0-Ace (czyli straszone acetofenonem) geny receptora M71 były mniej zmetylowane niż u straszonych propanolem myszy F0-Prop. A zmniejszona metylacja powoduje większą ekspresję genu, więc wszystko składa się do kupy. Straszenie acetofenonem powoduje metylację genu receptora M71 w plemnikach, dzięki czemu dzieci (F1-Ace) mają więcej czujników acetofenonu i boją się acetofenonu bardziej (albo są w stanie go lepiej wykrywać, co jest też możliwym i przez autorów zauważonym wyjaśnieniem). Co więcej, gen receptora M71 jest również słabiej zmetylowany w plemnikach F1-Ace niż w plemnikach F1-Prop, co tłumaczyłoby jak pamięć dotarła do wnuków.

W sumie więc, rzecz wygląda bardzo ciekawie, choć pozostaje do wyjaśnienia parę spraw, zanim ekshumujemy Lamarcka i wstawimy go do podręczników w pozytywnej roli. (Nawiasem mówiąc, uważam za rozczarowujące, że nazwisko Lamarcka w pracy nie pada). Jest kilka luk i wątpliwości w samym artykule. Wspomniany brak badania, czy myszy powstałe dzięki zapłodnieniu in vitro też się bały tego, czym straszeni byli ojcowie. W kilku miejscach brakuje wariantów, na przykład pokazana jest analiza metylacji genu na M71 oraz genu kontrolnego u ojców (F0), ale u synów (F1) autorzy pokazują tylko analizę metylacji genu na M71, nie widzę kontroli. Autorzy przyznają, że wprawdzie znaleźli różnicę w metylacji DNA dla receptora M71 w plemnikach, ale już nie w neuronach w nosie, które ten receptor wytwarzają. Spekulują o innych mechanizmach, ale – mimo próby – tych innych mechanizmów też nie udało się potwierdzić.

Wreszcie, na ogólniejszym poziomie, brakuje mi dobrego wytłumaczenia jak się to odbywa, w jaki sposób informacja o tym, że acetofenon jest związany ze strachem, informacja istniejąca w mózgu, jest dostarczana do jąder czy jajników, i tłumaczona na język metylacji DNA, skutkując modyfikacją metylacji konkretnego genu. Autorzy spekulują, że cząsteczki acetofenonu mogą wchodzić do krwi i działać przez receptory znajdujące się na powstających plemnikach, powołując się na pracę, która ekspresję receptorów zapachowych w jądrach stwierdziła. Brakuje jednak pomysłu, jak jednocześnie by do jąder docierała informacja o strachu (że nie wspomnę, że nie wiadomo co z jajnikami). A może ona nie dociera, może gdyby myszy F0 hodować w obecności acetofenonu bez żadnego straszenia, ich potomstwo też miałoby więcej czujników w nosie i większą czułość w testach behawioralnych? Aż dziw, że takiego – prostego w sumie, a ważnego – doświadczenia kontrolnego nie przeprowadzono, że nie zażądali go recenzenci (ja bym zażądał ;-) ).  Więc na razie pozostanę ostrożnym sceptykiem – dopóki dziury i luki nie zostaną załatane, i efekt nie zostanie potwierdzony niezależnie przez innych. Wtedy będę bardziej przekonany, że miejsce pracy Diasa i Resslera jest w podręcznikach, a nie na półce z zimną fuzją i bakteriami jedzącymi arsen.

Ale teraz, skoro już wiemy o co w ogóle idzie: dlaczego nie zgadzam się na portalozowe ekstrapolowanie na wspomnienia po ludzkich dziadkach, i fobie u ludzi. Otóż wspomnienia u ludzi są często wzrokowe i słuchowe, a czasem abstrakcyjne. Boimy się (widoku) wilka złego, boimy się (odgłosu) strzałów. Czy możemy – pośrednio poprzez metylację DNA – bać się wilka, który zimą w 1946 wyskoczył w Bieszczadach na szukającego UPA dziadka? Czy strach przed strzałami może być zakodowanym w dziadkowych plemnikach strachem przed sowiecką kulą w 1920 roku? Otóż nie, przynajmniej nie w taki sposób, w jaki (o ile wierzymy panom D & R) acetofenonu bały się dzieci i wnuki straszonych myszy.

Dlaczego? Przypomnijmy – w nosie myszy istnieje specjalny receptor M71 do wykrywania acetofenonu i tylko acetofenonu. Receptor – białko, na który jest przepis – gen. Gen, który można zmetylować, odmetylować, czy inaczej wpłynąć na jego ekspresję. Co wpłynie na produkcję receptora M71 i w prosty sposób na czułość nosa na acetofenon, i tylko acetofenon. Tego się nie da zrobić ze wzrokiem i słuchem, bo one działają inaczej. Białka – receptory biorące udział w procesie widzenia i słyszenia, nie są przeznaczone dla jednego dźwięku czy obrazu. Są receptorami fotonów czy mechanicznych przesunięć, nie ma receptora na mordę wilka, nie ma receptora na strzał z ruskiej armaty. Znaczy są, ale są jednocześnie receptorami na drogowskaz do Ustrzyk Dolnych i własne odbicie w lusterku, na tykanie zegara  i na „Pierwszą Brygadę”, którą dziadkowi w okopie czule nucił towarzysz broni. Nie więc można przez modyfikację ekspresji jednego białka podkręcić percepcji wilków i strzałów nie ruszając percepcji innych widoków i dźwięków.

Dlatego nie tłumaczcie się trudnym dzieciństwem dziadka. Poza szczególnym przypadkiem zapachu magdalenki, bo jeśli dziadka bito po łapach za jej jedzenie, macie prawo nie lubić.

* Ale się wypowiem, w końcu to internet.

** „Od samców myszy bojących się wiśniowej woni pobrano nasienie. Zapłodniono nim samiczki, a gdy poczęte w ten sposób małe myszki dorosły, poddano je węchowej próbie. I co? Te pochodzące od ojców, dla których wiśnia równała się szokowi elektrycznemu (choć przecież ich dzieci nie miały o tym pojęcia), czując zapach, zaczynały zachowywać się naprawdę nerwowo.”

*** „Finally, using in vitro fertilization (IVF), F2 and cross-fostering studies, we found that the behavior and structural alterations were inherited and were not socially transmitted from the F0 generation.”