Biểu sinh học

Các Biểu sinh học giải quyết việc thay đổi hoạt động của gen mà không làm thay đổi trình tự DNA của gen. Nhiều quá trình trong cơ thể dựa trên các quá trình biểu sinh. Các kết quả nghiên cứu gần đây chứng minh tầm quan trọng của chúng đối với khả năng sửa đổi của sinh vật trong bối cảnh ảnh hưởng của môi trường.

Epigenetics là gì?

Thuật ngữ di truyền biểu sinh mô tả những thay đổi trong hoạt động của gen ngoài tính di truyền (di truyền). Vì vậy, điều đó có nghĩa là mã di truyền của gen là cố định, nhưng không phải lúc nào cũng được áp dụng. Di truyền học biểu sinh đề cập đến những thay đổi trong chức năng bộ gen của DNA mà không phải do sự thay đổi trong trình tự DNA.

Mọi tế bào của một sinh vật đều có cùng một chương trình di truyền. Tuy nhiên, trong quá trình phát triển của nó có sự phân hóa các cơ quan và các mô khác nhau. Ví dụ, các tế bào máu có thông tin di truyền giống như các tế bào thận. Chỉ có các gen khác nhau hoạt động trong hai loại tế bào. Sự biệt hóa của tế bào có thể được giải thích bằng các quá trình biểu sinh tự biểu hiện thông qua việc kích hoạt hoặc bất hoạt các gen.

Tế bào chưa biệt hóa được gọi là tế bào gốc có thể phát triển thành một sinh vật mới, giống hệt về mặt di truyền thông qua nhân bản. Tuy nhiên, các tế bào đã biệt hóa cũng có thể được chuyển đổi trở lại thành tế bào gốc bằng cách đảo ngược sự thay đổi biểu sinh.

Chức năng & nhiệm vụ

Sau mỗi lần phân chia tế bào, epigenesis dần dần thay đổi thông tin di truyền trong tế bào. Một số gen bị bất hoạt bởi quá trình methyl hóa DNA.

Một lựa chọn khác là đánh dấu DNA bằng cách sử dụng cái được gọi là quá trình acetyl hóa histone. Sợi DNA dài hai mét được giải nén trong nhân tế bào nhỏ và được đánh dấu ở những điểm nhất định. Điều này đảm bảo rằng chỉ thông tin liên quan đến loại ô mới được đọc. Cả quá trình methyl hóa và acetyl hóa histone đều được kiểm soát bởi các tác nhân sinh hóa.

Mọi sinh vật, kể cả con người, đều có nhiều cái gọi là epigram. Các mã di truyền bổ sung xác định sự thay đổi của sinh vật được coi là biểu đồ. Trong quá trình sống, sinh vật ngày càng biến đổi dưới tác động của môi trường. Mã di truyền được giữ lại, nhưng các tác động bên ngoài ngày càng trở nên quan trọng.

Những ảnh hưởng từ môi trường bao gồm dinh dưỡng, các yếu tố căng thẳng, tiếp xúc xã hội, độc tố môi trường hoặc thậm chí là những trải nghiệm cố định trong tâm hồn của con người. Người ta biết rằng cơ thể phản ứng với những yếu tố này và lưu trữ kinh nghiệm để có thể phản ứng nếu cần thiết.

Theo những phát hiện gần đây hơn, tất cả các tương tác giữa sinh vật và môi trường đều được kiểm soát về mặt biểu sinh. Kết quả là, hình dáng bên ngoài (kiểu hình), tính cách và hành vi được định hình đáng kể bởi các quá trình biểu sinh.

Sự phát triển khác nhau của các cặp song sinh giống hệt nhau dưới những tác động bên ngoài khác nhau cho thấy dấu ấn đó có thể mạnh mẽ như thế nào. Một ví dụ khác có thể là thay đổi thể chất do thay đổi giới tính sống, xảy ra mà không cần dùng thuốc. Những người Albania ở Albania (phụ nữ sống cuộc đời của một người đàn ông) bao gồm Lời khai của nó.

Một số nghiên cứu cho thấy rằng những đặc điểm có được có thể được di truyền. Mã di truyền cơ bản được truyền lại, nhưng những thay đổi di truyền bổ sung (thay đổi biểu sinh) cũng được truyền một phần cho thế hệ con cái trong khi vẫn duy trì trình tự DNA nhất định của các gen.

Bệnh tật & ốm đau

Ảnh hưởng của di truyền biểu sinh đối với kiểu hình và hành vi của con người ngày càng trở nên rõ ràng. Kết quả nghiên cứu mới chỉ ra tầm quan trọng của các quá trình biểu sinh đối với sức khỏe con người.

Ví dụ, nhiều bệnh có giới từ di truyền. Chúng xảy ra trong gia đình. Ví dụ như bệnh đái tháo đường, bệnh tim mạch, bệnh thấp khớp và chứng sa sút trí tuệ. Ở đây, lối sống đóng một vai trò quan trọng trong việc liệu căn bệnh liên quan có bùng phát hay không. Ví dụ, ở những cặp song sinh giống hệt nhau, người ta thấy rằng bệnh Alzheimer phụ thuộc rất nhiều vào môi trường mặc dù nó có giới từ di truyền.

Với di truyền học biểu sinh, người ta cũng có thể làm rõ tại sao, ví dụ, trà xanh rất tốt cho sức khỏe. Hoạt chất epigallocatechin-3-gallate (EGCG) trong trà sẽ kích hoạt một gen mã hóa một loại enzym ngăn ngừa ung thư. Ở những người lớn tuổi, gen này thường bị methyl hóa và do đó không hoạt động. Điều này làm tăng khả năng mắc bệnh ung thư khi về già. Tuy nhiên, bằng cách tiêu thụ trà xanh, khả năng ung thư sẽ giảm trở lại.

Ví dụ trong lĩnh vực của loài ong, ong chúa không khác về mặt di truyền với ong thợ. Nhưng vì cô ấy là động vật duy nhất được cho ăn sữa ong chúa nên cô ấy phát triển thành ong chúa. Với cô ấy, nhiều gen câm được kích hoạt lại do một tác nhân sinh học cụ thể.

Ở con người, trong số những thứ khác, điều kiện xã hội không thuận lợi thường dẫn đến rối loạn nhân cách sau này. Ngày nay phải giả định rằng nhiều bệnh tâm thần và tâm lý được kích hoạt bởi các quá trình biểu sinh. Hệ biểu sinh của con người cũng lưu trữ những chấn thương ảnh hưởng đến cấu trúc nhân cách sau này.

Các nghiên cứu khoa học mới đã chỉ ra rằng nhiều sai sót xảy ra trong bộ gen của những người bị chấn thương. Tuy nhiên, sau khi trị liệu thành công, những lỗi này lại biến mất.

Ngoài ra còn có những thay đổi biểu sinh được truyền cho thế hệ con cháu và khiến chúng có khuynh hướng di truyền đối với một số bệnh nhất định. Ví dụ, trong một nghiên cứu ở người Thụy Điển, mối quan hệ giữa sự sẵn có của thực phẩm và khuynh hướng mắc bệnh ở các thế hệ tiếp theo đã được kiểm tra.

Các nhà di truyền học Marcus Pembrey và Lars Olov Bygren phát hiện ra rằng những đứa cháu nam của ông bà ăn nhiều luôn dễ mắc bệnh tiểu đường. Những thay đổi biểu sinh trên nhiễm sắc thể giới tính có lẽ đã diễn ra ở đây.

Ngay cả những người bị chấn thương cũng có thể truyền những thay đổi biểu sinh cho các thế hệ tương lai. Nghiên cứu sâu hơn trong lĩnh vực di truyền biểu sinh sẽ giúp phát hiện và đảo ngược những thay đổi biểu sinh gây bệnh.