Epigenetika doslova odkazuje na to, co je superponováno na genetice. Epigenetické procesy vysvětlují, jak neustálé vystavení faktorům prostředí formuje rychle adaptivní reakce.
Tyto adaptační procesy jsou klíčem k přežití všech druhů, zejména ve stále rychleji se měnícím prostředí. Pokud chcete znát zvláštnosti tohoto vědního oboru, pokračujte ve čtení.
Ne všechnu genetickou dědičnost získávají geny
Od školy se učíme, že vlastnosti jako barva očí a struktura vlasů jsou řízeny geny, částmi DNA kódujícími proteiny, které se dědí, ale to je jen část procesu.Pravdou je, že geny, kódované dusíkatými bázemi, tvoří pouze 1,5 % celkové DNA.
Co se stane s těmi obrovskými zbývajícími 98,5 %? No, není to úplně znát. Tyto nekódující části lze považovat za podobné Deep Webu. Analogicky, informace tam obsažené nejsou přístupné pomocí tradičního prohlížeče.
Epigenom se také dědí
Doposud jsou známy sekvence, které nekódují proteiny, ale jsou cílem procesů genové regulace. Bylo tedy popsáno, že tyto nekódující sekvence mohou být "označeny" a že tyto značky tvoří systém, který řídí genovou expresi. Tomu se říká epigenom.
Epigenetika funguje prostřednictvím chemických značek nebo značek, které přidané do chromozomů nebo histonů zapínají nebo vypínají geny.
Výsledný nový fenotyp se přenáší z buňky na její dceřiné buňky při buněčném dělení, ale také se dědí z živé bytosti na její potomstvo. Tyto vlastnosti mohou být zachovány po několik generací. Zde je několik příkladů epigenetických změn v živočišné říši.
Obranný krunýř vodní blechy
Sladkovodní blechy patří do rodu planktonních korýšů zvaných Daphnia. Tito malí dokážou odhalit chemikálie produkované jejich predátory, když jsou poblíž.
Při vnímání této hrozby tedy vyroste jakási obranná zeď. Konkrétně zvíře prochází změnami v architektuře krunýře, což zvyšuje tloušťku a tuhost prokutikuly.
Tito bezobratlí navíc také vykazují sofistikovanější změny, které se přizpůsobují strategii lovu každého dravce. Například D. pulex vyvíjí "tesáky" , které působí proti sevření larev trpasličího ducha Chaoborus (Diptera).
V přítomnosti predátora Notonecta glauca se u druhu Dapnia longicephala naopak vyvíjejí hřebeny, které brání pronikání čenichu predátora. Tyto přeměny vodní blechy jsou způsobeny epigenetikou.
Je to úžasné, o to víc zarážející je, že s takovými přilbami se narodí i jejich potomek a často tento jev pokračuje i u jejich vnoučat. Obrana se tedy dědí mezi generacemi.
Epigenetika a adaptace na změnu klimatu
V roce 2016 kanadští vědci prokázali, že populace skejtovců (Leucoraja ocellata), které obývají jižní Záliv svatého Vavřince, se v reakci na teplejší vody zmenšily. Zmenšili velikost těla o 45 % ve srovnání s ostatními populacemi.
Vědci oznámili, že tyto brusle se přizpůsobily teplotám teplé vody, která je asi o 10°C vyšší než na jiných místech v zálivu.To je důležité přizpůsobení, protože když se oceán otepluje, obsah kyslíku klesá, takže je pro větší ryby obtížné adekvátně okysličit.
Studie odhalila 3653 změn v expresi jejich genů, které odrážely kromě změny velikosti těla i další související s fyziologickými procesy. S výjimkou detekovaných epigenetických variací byla sekvence jeho genů identická se sekvencí jiné populace bruslí atlantických.
Studium epigenetických změn vyvolaných insekticidy
Vystavení insekticidům vyvíjí silný tlak na druhy hmyzu, protože bez jakýchkoliv prostředků rezistence nepřežijí. Použití insekticidů v programech kontroly vektorů a škůdců je nevyhnutelné z důvodů veřejného zdraví a v průmyslovém zemědělství.
Důkazy naznačují, že kromě známých mechanismů rezistence mohou hrát důležitou roli epigenetické procesy.Epigenetické změny v DNA v reakci na expozici insekticidům by mohly vytvořit citlivý způsob působení pro zlepšení včasné adaptace. Z tohoto důvodu je to oblast intenzivního vědeckého výzkumu.