Miski do mleka

Masajowie uważają, iż mycie wodą naczyń do mleka daje mleku przykry zapach; dlatego myją te naczynia w krowim moczu. Za Kopalińskim

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.”

Reklamy

8 responses to “Nie tłumacz się młodością dziadka

  1. Rafał 3.12.2013, wtorek o 2:45:15

    Do tego znakomite podsumowanie moim zdaniem dał Tim Bestor, którego cytuje tekst z Nature News o tym badaniu*. Mianowicie, autorzy tłumaczyli – i nie są to bynajmniej pierwsze badania w historii, gdy wielopokoleniowe dziedziczenie tłumaczy się za pomocą epigenetyki** – że za dziedziczenie tej niby podatności na acetofenon odpowiadają mechanizmy epigenetyczne właśnie: w tym przypadku jakaś zlokalizowana metylacja DNA w genie na receptor acetofenonu.

    Tim Bestor (który, nawiasem mówiąc, znanym specjalistą od epi jest) skomentował to zwracając uwagę, że kontrola ekspresji genów poprzez metylację DNA odbywa się najczęściej poprzez metylację promotora (no bo i tak jest). Co z tego? Otóż receptor acetofenonu w obrębie swojego promotora nie ma żadnej zasad, która mogłbaby podlegać metylacji! To jest bardzo uroczy, a zarazem dosadny, dowód na to, że jeśli obserwowane zjawisko jest prawdziwe (abstrahując już od rozwijania tematu tego, czy można, jak napisałeś, dziedziczyć obawę przed specyficznym czynnikiem), to najbardziej oczywisty mechanizm jego zachodzenia nie jest.

    *Bardzo mnie często gęsto bawi to, że Nature News publikuje komentarze, które potrafią być niesamowicie krytyczne w stosunku publikacji w różnych periodykach NPG. Chociaż pewnie dobrze to świadczy o ich dziennikarskiej obiektywności.

    **Od miesięcy (prawie roku) zbieram się do napisania o pracy, w której zademonstrowano – u ludzi! – wielopokoleniowy wpływ palenia papierosów (czyli że ogólnie mechanizm dziedziczenia epigenetycznego nie jest taki całkiem bez sensu, tylko trzeba pamiętać o tym, co dokładnie się dziedziczy). Jako że raczej już tego wpisu nie popełnię, podaję dla zainteresowanych linę tutaj:
    http://www.biomedcentral.com/1741-7015/11/27

    P.S. Komcia wlepiam też na fejsie, dla leniwych ;)

  2. Radek 3.12.2013, wtorek o 6:18:55

    Dzięki za tak przejrzyste przybliżenie tych badań.
    I ponieważ się nie znam, to też się wypowiem. Jeżeli, dajmy na to przykładowo, arachnofobia może być dziedziczona (jak rozumiem, jest to jedna z hipotez próbujących wyjaśnić pochodzenie tej fobii), znaczyłoby to, że lęk przed (konkretnym) obiektem może być dziedziczony. A w takim razie, mogę sobie wyobrazić taką sytuację, że nie jest istotne w jaki sposób „obraz wilka” (albo ruskiej armaty) trafia do mózgu, ale skoro już trafi i zostanie skojarzony z zagrożeniem, to dziedziczona jest właśnie ta informacja.
    Oczywiście wszystko to zachodziłoby w przypadku dziedziczenia strachu przed obiektem (i tu wracamy do pytania, jak konkretnie miałby zachodzić ten proces), a nie tylko zwiększonej czułości receptorów.

  3. miskidomleka 3.12.2013, wtorek o 11:09:21

    @Radek
    Chodzi mi o to, że żeby zapisać w plemniku poprzez zmiany metylacji DNA zwiększony lęk przed czymś konkretnym (acetofenonem czy pająkiem), musisz mieć gen specyficzny do wykrywania acetofenonu czy pająka. Problem w tym, że z racji tego, jak działa węch, istnieje specyficzny gen do wykrywania acetofenonu (gen na receptor M71). Natomiast nie ma czegoś takiego jak gen na wykrywanie obrazu pająka, bo – o ile wiem – kodowane genetycznie detektory używane do widzenia pająka nie są specyficzne dla pająka, są używane do widzenia w wszystkiego.

    Z puntu widzenia mózgu, różnica między jednym a drugim zapachem polega na tym, że aktywują różne receptory (słowa receptor używam tu w znaczeniu białka receptorowego, nie komórki receptorowej), więc wpływając na ilość receptorów możesz wybiórczo zmieniać wrażliwość na jeden zapach, nie ruszając wrażliwości na inne zapachy.
    Różnica między pająkiem a motylem jest z punktu widzenia mózgu inna – one aktywują te same receptory (rodopsynę cząsteczki w komórkach siatkówki oka), tylko w innym układzie czasowo-przestrzennym, dekodowanym potem przez mózg. Czyli nie ma – moim zdaniem – biochemicznego elementu, który poprzez zmianę ekspresji zmieniłby percepcję pająków, ale nie motyli.

  4. Marek Lew-Mazurkiewicz 3.12.2013, wtorek o 14:39:26

    Dzięki za opis :) Trafiłem tu za linkiem z facebooka gdzie już rozlewa się fala radosnych ekstrapolacji. Ciekawy ten eksperyment i bardzo mnie to interesuje czy będzie powtórzony przez inny zespół, i czy to się stanie z prędkością większą od neutrin szybszych od światła. Jako że się nie znam to się również wypowiem ;-) Zmiana w receptorach zapachu to jest jeszcze pikuś, mimo że nie wiadomo jeszcze jak przekazana do komórek rozrodczych i już samo to jest ciekawe. Większą i bardziej tajemniczą sprawą jest przekazanie reakcji lękowej na ten konkretny zapach. Bo cóż z tego że wzrosła ilość receptorów? Jedynie to że myszy powinny lepiej go czuć i tyle. Ale reakcja lękowa skojarzona z tym zapachem to już jest coś więcej niż metylacja jednego genu (tak sobie wyobrażam).

  5. slwstr (@slwstr) 3.12.2013, wtorek o 15:59:03

    Ja tylko odniosę się do kwestii rezurekcji Lamarcka: epigenetyka jako taka nie stanowi tu przesłanki. Jest dyskusja, czy dziedziczenie wzorców epigenetycznych jest na tyle trwałe i stabilne by rozpatrywać przynajmniej niektóre znaczniki (albo lepiej: ich konfiguracje) jako formę „samolubnych replikatorów” nadbudowanych nad zapisem genetycznym, ale one wciąż funkcjonowały by (w kontekście zmian ewolucyjnych) jako replikatory darwinowskie.

    W ogóle tu jest pewien problem koncepcyjny, bo to co zgodnie z „wiedzą szkolną” jest cechą odróżniającą lamarkizm od darwinizmu (dziedziczenie cech nabytych) w nowoczesnym ujęciu jest artefaktem powstałym ze względu na taką a nie inną organizacje komórek w organizmach, rozbitych na linie generatywne i płciowe.

    Replikatory (geny) oczywiście dziedziczą cechy nabyte (mutacje). To co kiedyś nazywano brakiem dziedziczenia cech nabytych ma dzisiaj raczej odpowiednik w braku przepływu informacji od białek do DNA, lub ściślej, fenotyp nie potrafi „programować” genotypu.

    Wydaje mi się, że tego jednak epigenetyka też nie modyfikuje.

  6. Krystian Plonski 4.12.2013, środa o 9:10:49

    Zaobserwowałem w mojej rodzinie następujący schemat. Moja teściowa panicznie boi się myszy (ale nie pająków), moja żona panicznie boi się pająków (ale nie myszy), moja córka mając ok. 1,5 roku wpadła w histerię gdy zobaczyła mrówki spacerujące po podłodze (podobna reakcja była na biedronkę). Starałem się pilnować, by nie była wystawiona na ataki paniki teściowej czy żony. Dlatego zdziwiła mnie jej paniczna reakcja na te owady. Ale może faktycznie jest to genetycznie uwarunkowane :/

  7. lethuil 7.12.2013, sobota o 7:47:16

    Sprawę dodatkowo komplikuje fakt, że z tym węchem to wcale nie jest tak prosto: http://en.wikipedia.org/wiki/Vibration_theory_of_olfaction

  8. miskidomleka 7.12.2013, sobota o 13:37:33

    A to jest jakaś przyzowicie wsparta porządnymi danymi, a nie tylko „OMG, BH3 pachnie jak siarka a nie ma w nim siarki”? Czy tylko jakiś dziwny frindżowy pomysł, jak ten że przewodnictwo w aksonie to jest fala mechaniczna nie elektrochemiczna?

    Nie mówiąc juz o tym, że nawet gdyby ta teoria była prawdziwa, w żaden istotny sposób nie „komplikuje” tego, o czym mowa w notce.

%d blogerów lubi to: