הרעלים שהשפיעו על סבא וסבתא שלך עשויים להיות בגנים שלך

התגלית הגדולה ביותר של מייקל סקינר החלה, כמו שקורה לעתים קרובות בסיפורי מדע כמו זה, בכישלון מבריק. עוד בשנת 2005, כשהיה עדיין ביולוג התפתחותי מסורתי והשבחות וההתקפות היו עדיין בעתיד, איש מחקר מבולבל ניגש למשרדו להתנצל על שלקח ניסוי צעד אחד רחוק מדי. במעבדותיו באוניברסיטת וושינגטון, חשפו היא וסקינר חולדות בהריון בפני שיבוש אנדוקריני - כימיקל הידוע כמפריע להתפתחות העובר - בתקווה להפריע (ובכך לקבל תובנה רבה יותר) לתהליך בו עובר שטרם נולד הופך זכר או נקבה. אולם הכימיקלים שבהם השתמשו, קוטל פטרייה חקלאי בשם וינקלוזולין, לא השפיעו על ההבדל המיני אחרי הכל. המדענים מצאו ספירת זרע נמוכה וירידה בפוריות כאשר הצאצאים הגברים הגיעו לבגרות, אך זו לא הייתה מפתיעה. המחקר נראה כמו חזה.

מהסיפור הזה

[×] סגור

"סכסוכים עם אנשים נפתרים מעט מאוד", אומר סקינר. "הדרך הטובה ביותר להתמודד עם הדברים האלה היא לתת למדע לדבר בעד עצמו." (בריאן סמייל) סקינר סחרה בציד לדוג זבובים. (בריאן סמייל)

גלריית תמונות

אולם במקרה, עמיתו של סקינר גידל את נכדיהם של אותם חולדות חשופות, ויצר דור רביעי, או את הנינים של הנושאים המקוריים. "זה בסדר, " אמר לה סקינר. "אתה יכול באותה מידה לנתח אותם." אם שום דבר אחר, הוא חשב, התרגיל עשוי להוריד את דעתה מטעותה. אז היא המשיכה ללמוד את אשכי החולדות במיקרוסקופ.

מה שהם מצאו לא רק ישנה את כיוון המחקר של סקינר, אלא גם יאתגר את עקרון הסלע של הביולוגיה המודרנית. וסקינר יהפוך למקודם של דרך חדשה לחשוב על ההשלכות הבריאותיות האפשריות לטווח הארוך של חשיפה לכימיקלים סביבתיים.

תגליותיו נוגעות בשאלה הבסיסית כיצד מועברים הוראות ביולוגיות מדור לדור. במשך חצי מאה היה ידוע כי ה- DNA החומר הגנטי שולט בתהליך זה; ה"אותיות "בחוט ה- DNA מנסחות הודעות המועברות מהורה לצאצאים וכן הלאה. המסרים מגיעים בצורה של גנים, המקבילה המולקולרית למשפטים, אך הם אינם קבועים. שינוי במכתב, תוצאה של מוטציה אקראית, למשל, יכול לשנות את המסר של הגן. לאחר מכן ניתן להעביר את ההודעה המשונה.

הדבר המוזר עם חולדות המעבדה של סקינר היה ששלושה דורות לאחר שהאמהות ההרות נחשפו לקוטל הפטרייה, בעלי החיים היו בעלי ספירת זרע נמוכה באופן חריג - אך לא בגלל שינוי ברצף ה- DNA המורשת שלהם . מבוהל, סקינר וצוותו חזרו על הניסויים - פעם, פעמיים, 15 פעמים - ומצאו את אותם פגמי זרע. אז הם גידלו יותר חולדות ובחנו יותר כימיקלים, כולל חומרים המובילים למחלות בערמונית, בכליות, בשחלות ובמערכת החיסון. שוב ושוב, מחלות אלו הופיעו גם בצאצאי הדור הרביעי והחמישי של אמהות שנחשפו לכימיקלים.

"במהות", מסביר סקינר, "מה שסבתא הסבתא שלך נחשפה עלולה לגרום למחלות בך ובנכדיך."

ובהתחלה, כל מסלול מחלה שכימיקל נפתח בגופם המכוסה של החולדות, הוא לא התחיל ולא הסתיים במוטציה בקוד הגנטי. סקינר וצוותו גילו במקום שככל שהרעלים שטפו פנימה, הם שינו את דפוס המולקולות הפשוטות המכונות קבוצות מתיל הנצמדות ל- DNA בתאי קו הנבט של העובר, שבסופו של דבר יהפכו לביציו או לזרעו. כמו קוצים הדבוקים בסוודר סרוג, מולקולות מתיל אלה הפריעו לתפקוד ה- DNA ורכבו עליו לאורך הדורות הבאים, ופתחו כל אחת מאותן מחלות לאותן מחלות. פרצים אלה, הידועים כמעורבים בהתפתחות, נמשכו במשך דורות. התופעה הייתה כה בלתי צפויה שהיא הולידה תחום חדש, כאשר סקינר היה מנהיג מוכר, בשם אפיגנטיקה טרנס-דורית, או מחקר של שינויים בירושה שלא ניתן להסביר על ידי גנטיקה מסורתית.

מחקר שערך סקינר ועמיתיו שפורסם בשנה שעברה בכתב העת PLOS One העלה את האנטה בצורה ניכרת. הקברים לא היו צמודים באופן אקראי, מצא סקינר. במקום זאת, הם הידקו את עצמם בסידורים מסוימים. כאשר שטף את פנים חולדותיו ההרות בתרסיס באגים, דלק סילון ו- BPA, רכיב הפלסטיק נאסר לאחרונה מבקבוקי תינוקות, כל חשיפה הותירה דפוס מובהק של קבצים מצורפים לקבוצת מתיל שנשארו אצל הנינים של חולדות חשופות.

לא רק שהסביבה של סבתא רבא שלך משפיעה על בריאותך, סיכמה סקינר, אלא שהכימיקלים אליהם היא נחשפה הותירו טביעת אצבע שמדענים יכולים למעשה להתחקות אחריה.

הממצאים מצביעים על אבחנה רפואית חדשה שעלולה להיות. בעתיד, אתה יכול אפילו ללכת למשרד הרופא שלך כדי להציג את דפוסי המתילציה שלך. חשיפה של חולדות מעבדה ל- DDT הכימי יכולה להוביל להשמנה בדורות הבאים - קישור של צוות סקינר דיווח באוקטובר. באופן היפותטי, רופא עשוי יום אחד לבדוק את דפוסי המתילציה שלך בשלב מוקדם של החיים כדי לקבוע את הסיכון שלך להשמנה בהמשך. יתרה מזאת, רעלנים עשויים להזדקק לשקול מחדש כיצד הם חוקרים חשיפות כימיות, במיוחד אלו המתרחשות במהלך ההיריון. העבודה מעלה השלכות על פיקוח על הסביבה, על קביעת בטיחותם של כימיקלים מסוימים, אולי אפילו על קביעת אחריות במקרים משפטיים הכרוכים בסיכונים בריאותיים של חשיפה כימית.

אפשרויות אלה לא אבדו על רגולטורים, תעשיות, מדענים ואחרים שיש להם חלק בעניינים כאלה. "ישנם שני כוחות שפועלים נגדי", אומר סקינר. "מצד אחד, יש לך אינטרסים ממוכנים שמסרבים לקבל נתונים שעשויים לאלץ תקנות חזקות יותר של הכימיקלים הרווחיים ביותר שלהם. בצד השני, יש לך דטרמיניסטים גנטיים הנאחזים בפרדיגמה ישנה. "

***

מייקל סקינר עונד סטטסון אפור עם רצועה שזופה, ונשען לאחור בקלות בכיסאו במשרדו בקמפוס פולמן. חכה דיג הזבובים שלו עומדת בפינה, ועל הקיר מותקן כישוף צפוני ענקי. דייג זבוב מושבע, סקינר, בן 57, נולד וגדל בשמורת הודו אומטייה במזרח אורגון. הסקינרים אינם ממוצא הודי, אך הוריו היו שם חווה משפחתית - "חוויה תרבותית טובה", הוא אומר. אביו עבד בביטוח, והוא וארבעת אחיו גדלו בדיוק כמו שלפניהם חמישה דורות של סקינרים - ציד ודיג ובוקרים, למדו אורח חיים שיקיים אותם לבגרות.

הוא אהב את הטבע בחיק הטבע, וההתלהבות שלו מאיך שהטבע עבד הובילה את הצעתו של יועץ ההדרכה לבית הספר כי קריירה במדע עשויה להיות בדיוק הדבר. הוא היה בן 12 בערך, ובאמת לבו הוא דבק בזה. בתיכון ואחר כך במכללת ריד הוא התאבק בתחרות, והיום תומכיו ומבקריו עשויים לזהות מעט מעצמיו המתמודדת הישנה כיצד הוא מתקרב לבעיה - חזיתית. "זה בטח לימד אותי להתמודד, ולא להימנע מאתגרים", הוא אומר עכשיו. הספורט הוביל אותו גם אל אשתו לעתיד, רוברטה מקמאסטר, או בובי, ששימשה כמבצעת הבכורה של קבוצת ההיאבקות בתיכון. "הוקסמתי שמישהו כל כך צעיר ידע בדיוק מה הוא רוצה לעשות עם חייו", נזכר בובי. הוא הציע נישואין לפני שיצא ללימודים בקולג ', והשניים ביחד מאז ועד היום יש להם שני ילדים בוגרים.

הוא למד באוניברסיטת וושינגטון לתואר שלישי בביוכימיה, ובאותה תקופה הוא ובובי חיו לעיתים קרובות במשחק שהוא ציד. לא היה זה בלתי נתפס למצוא צבי שנהרג טרי התלוי בחניון בית הדיור שלהם. "היו שנים רזות", אומר בובי. "אבל הם היו טובים."

לאחר תפקידים בוונדרבילט ובאוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו, חזר סקינר לאוניברסיטת וושינגטון. "רציתי מכללת מחקר גדולה בעיירה כפרית, " הוא אומר. את העשור הבא בילה ללמוד כיצד גנים נדלקים ומכבים בשחלות ובאשכים, וכיצד תאי האיברים הללו מתקשרים זה עם זה. הוא לא התכוון לקחת את הרעיון המרכזי בביולוגיה במשך רוב המאה העשרים: דטרמיניזם גנטי, האמונה ש- DNA הוא התוכנית היחידה לתכונות החל מצבע שיער ועיניים ועד יכולת אתלטית, סוג אישיות וסיכון למחלות.

במובן מסוים הפירוש הזה לדטרמיניזם הגנטי תמיד היה מופשט יתר על המידה. מדענים הבינו זה מכבר כי סביבות מעצבות אותנו בדרכים מסתוריות, שהטבע והטיפוח אינם כוחות מנוגדים באותה מידה כמו משתפי פעולה באמנות הגדולה של יצור אנוש. הסביבה, למשל, יכולה להתגבר על פעילות הגנים דרך קבוצות מתיל, כמו גם שלל מולקולות אחרות שמשנות ומסמנות את השלמת ה- DNA המלאה של האדם, המכונה הגנום. אך בדרך כלל רק שינויים ברצף ה- DNA עצמו הועברו לצאצאים.

כל כך בטוח היה כל אחד מהעקרון הבסיסי הזה, שהנשיא ביל קלינטון שיבח את המאמץ להשלים את הקריאה המלאה הראשונה בגנום האנושי, ואמר ביוני 2000 כי הישג זה "יביא למהפכה באבחון, מניעה וטיפול של רוב, אם לא כל המחלות האנושיות. . "כאשר נערמו כנגד התלהבות כזו, הממצאים של סקינר הרגישו כמו כפירה. ולמשך זמן מה, הוא ספג ביקורת בהתאם.

***

מבקרי המחקר בראשות סקינר ציינו כי המינונים של וינקלוזולין במחקרי העכברושים שלו היו גבוהים מדי מכדי להיות רלוונטיים לחשיפה של בני אדם, והזרקת החולדות לעומת מתן הרעלים דרך המזון שלהם הגזימה את ההשפעות. "למה שהוא עושה אין שום השלכות ברורות ברורות על הערכות הסיכון בכימיקלים", צוטט הרעלנים של ה- EPA L. ארל גריי באומרו למגזין " פסיפיק סטנדרט " עוד בשנת 2009. עד לשחזור התוצאות, "אני לא בטוח שהם אפילו להפגין עקרונות מדעיים בסיסיים. "

סקינר מגיב לתקיפות בנתוניו באומרו כי הערכת סיכונים, מהסוג שעושה רעלנים, לא הייתה מטרתו. במקום זאת, הוא מעוניין לחשוף מנגנונים ביולוגיים חדשים השולטים על צמיחה, התפתחות וירושה. "הגישה שלי היא בעצם להכות אותה בפטיש ולראות איזה סוג תגובה אנו מקבלים, " הוא אומר. הוא נשאר רגוע, גם כשהוא קורא להגן על גישה זו. "סכסוכים עם אנשים נפתרים מעט מאוד", הוא אומר. "הדרך הטובה ביותר להתמודד עם הדברים האלה היא לתת למדע לדבר בעד עצמו."

מדע זה זכה לתשומת לב רבה (מחקר וינקלוזולין צוטט בספרות המדעית יותר מ- 800 פעמים). לאחרונה, כתב העת Nature Reviews Genetics ביקש מחמישה חוקרים מובילים לחלוק את עמדותיהם בדבר חשיבות הירושה האפיגנטית. "תערובת של התרגשות וזהירות", היא כיצד תיארו העורכים את התגובות, כאשר חוקר אחד טען כי התופעה הייתה "המועמד הטוב ביותר" להסביר לפחות כמה השפעות טרנס-דורות, ואחרת מציינת כי יתכן שהיא תועדה במלואה. "השלכות עמוקות על האופן בו אנו רואים בירושה, על מנגנונים העומדים בבסיס מחלות ועל פנוטיפים המווסתים על ידי אינטראקציות גנים-סביבתיים."

למרות שרוב מבקרי סקינר הרגיעו אותם על ידי נתונים חדשים מהמעבדה שלו ואחרים, הוא אומר שהוא עדיין מרגיש מבולבל. "אני באמת מנסה להיות מדען בראש ובראשונה, " הוא אומר. "אני לא רעלנית, ואפילו לא איש איכות הסביבה. לא הגעתי לזה כמצד בעד או נגד כל כימיה או מדיניות מסוימת. מצאתי משהו בנתונים ורדפתי אחרי זה בדרך הגיונית, כמו שכל חוקר בסיסי היה עושה. "