Eskiden yeni bir embriyonun epigenomunun tamamen silindiğini ve sıfırdan yeniden inşa edildiğini düşünürdük. Ancak bu tamamen doğru değil. Genetik bilgi nesilden nesile geçerken bazı epigenetik etiketler yerinde kalır, bu sürece epigenetik kalıtım denir.
Epigenetik kalıtım alışılmadık bir bulgudur. Kalıtımın yalnızca ebeveynden yavruya geçen DNA kodu aracılığıyla gerçekleştiği fikrine aykırıdır. Bu, bir ebeveynin epigenetik etiketler biçimindeki deneyimlerinin gelecek nesillere aktarılabileceği anlamına gelir.
Ne kadar alışılmadık olsa da, epigenetik kalıtımın gerçek olduğuna dair çok az şüphe var. Aslında, genetikçilerin onlarca yıldır üzerinde kafa yorduğu bazı garip kalıtım kalıplarını açıklıyor.
Yeniden Programlama Engelini Aşmak
Çoğu karmaşık organizma, özelleşmiş üreme hücrelerinden (hayvanlarda yumurta ve sperm) gelişir. İki üreme hücresi bir araya gelir, sonra büyür ve bölünerek yetişkin organizmadaki her hücre tipini oluştururlar. Bu sürecin gerçekleşmesi için epigenomun “yeniden programlama” adı verilen bir süreçle silinmesi gerekir.
Yeniden programlama önemlidir çünkü yumurtalar ve spermler, kararlı gen ifadesi profillerine sahip özel hücrelerden gelişir. Başka bir deyişle, genetik bilgileri epigenetik etiketlerle işaretlenir. Yeni organizma sağlıklı bir embriyoya dönüşmeden önce, epigenetik etiketler silinmelidir.
Gelişimin belirli zamanlarında (zamanlama türlere göre değişir), özel hücresel mekanizma genomu tarar ve hücreleri genetik “boş bir sayfa”ya döndürmek için epigenetik etiketlerini siler. Yine de, genlerin küçük bir azınlığı için epigenetik etiketler bu süreci atlatır ve ebeveynden yavruya değişmeden geçer.
Yeniden programlama, erken embriyonun epigenomunu, vücuttaki her hücre tipini oluşturabilecek şekilde sıfırlar. Bir sonraki nesile geçebilmek için, epigenetik etiketlerin yeniden programlama sırasında silinmesinden kaçınılmalıdır. Üreme Hücrelerini Atlatmak
Epigenetik işaretler, yumurta veya spermi tamamen atlayarak ebeveynden yavruya geçebilir ve böylece erken gelişim sırasında meydana gelen epigenetik arınmadan kaçınılabilir.
Çoğumuza, özelliklerimizin ebeveynden yavruya geçen DNA’da sabit kodlanmış olduğu öğretildi. Epigenetik hakkında ortaya çıkan bilgiler, kalıtımın ne olduğuna dair yeni bir anlayışa ulaşmamızı sağlayabilir.
Sıçanlarda besleyici davranış
Annelerinden yüksek veya düşük besleyicilik alan sıçan yavruları, hayatlarının ilerleyen dönemlerinde strese verdikleri tepkiyi etkileyen epigenetik farklılıklar geliştirirler. Dişi yavrular kendileri anne olduklarında, yüksek kaliteli bakım alanlar yüksek besleyici anneler haline gelirler. Ve düşük kaliteli bakım alanlar düşük besleyici anneler haline gelirler. Besleyici davranışın kendisi, yumurta veya spermden geçmeden, yavruların DNA’sına epigenetik bilgi iletir.
Gebelik diyabeti
Memeliler, gebelik sırasında hormon tetiklemeli bir diyabet türü olan gebelik diyabeti yaşayabilirler. Anne gebelik diyabeti geçirdiğinde, gelişen fetüs yüksek seviyelerde şeker glikozuna maruz kalır. Yüksek glikoz seviyeleri, kızın DNA’sında epigenetik değişikliklere neden olarak, kendisinin de gebelik diyabeti geliştirme olasılığını artırır.
Epigenetik Kalıtımın ÖrnekleriEpigenetik kalıtımın bitkilerde ve mantarlarda gerçekleştiğine şüphe yok. Omurgasızlarda da epigenetik kalıtım için iyi bir gerekçe var. Birçok araştırmacı memelilerde epigenetik kalıtım olasılığına şüpheyle yaklaşsa da, bunun gerçekleşebileceğine dair bazı kanıtlar var.
Epigenetik Kalıtımın Kanıtlanmasının Zorlukları
Epigenetik kalıtımın kanıtlanması her zaman kolay değildir. Epigenetik kalıtım için su geçirmez bir dava sağlamak için araştırmacılar şunları yapmalıdır:
- Genetik değişiklik olasılığını ortadan kaldırın
Genomları daha büyük olan organizmalarda, tek bir mutasyon samanlıkta iğne gibi saklanabilir. - Epigenetik etkinin doğrudan maruz kalma olasılığını ortadan kaldıracak kadar nesilden nesile geçebileceğini gösterin
Hamile bir annede, üç nesil aynı anda aynı çevre koşullarına doğrudan maruz kalır. 4. nesile kadar devam eden bir epigenetik etki kalıtsal olabilir ve doğrudan maruziyetten kaynaklanmayabilir.
Araştırmacılar, epigenetik değişikliklerin doğası gereği geçici olması gibi ek bir zorlukla karşı karşıyadır. Yani epigenom, nispeten sabit DNA kodundan daha hızlı değişir. Çevresel koşullar tarafından tetiklenen bir epigenetik değişiklik, çevresel koşullar tekrar değiştiğinde tersine çevrilebilir.
Üç jenerasyon aynı anda aynı çevresel koşullara (diyet, toksinler, hormonlar, vb.) maruz kalmaktadır. Epigenetik kalıtım için ikna edici bir durum sağlamak için, 4. jenerasyonda epigenetik bir değişim gözlemlenmelidir.
Evrim İçin Sonuçlar
Epigenetik kalıtım, evrimin modern resmine başka bir boyut ekler. Genom, rastgele mutasyon ve doğal seçilim süreçleriyle yavaşça değişir. Bir genetik özelliğin bir popülasyonda yaygın hale gelmesi birçok nesil alır. Öte yandan epigenom, çevreden gelen sinyallere yanıt olarak hızla değişebilir. Ve epigenetik değişiklikler birçok bireyde aynı anda meydana gelebilir. Epigenetik kalıtım yoluyla, ebeveynlerin deneyimlerinden bazıları gelecek nesillere aktarılabilir. Aynı zamanda, epigenom, çevresel koşullar değişmeye devam ettikçe esnek kalır. Epigenetik kalıtım, bir organizmanın, DNA kodunu değiştirmeden, gen ifadesini çevresine uyacak şekilde sürekli olarak ayarlamasına izin verebilir.