Izvješće znanstvenika sa Salk Institute for Biological Studies, objavljeno u časopisu Science, predstavlja prve dokaze da se tzv. epigenetski kod – dodatni sloj biokemijskih instrukcija povezan s DNA – može razvijati puno brže nego genetski kod te da može snažno utjecati na biološke osobine organizama.

Premda je istraživanje bilo ograničeno na jednu vrstu biljke Arabidopsis thaliana, koja je svojevrsni ekvivalent laboratorijskim štakorima u biljnom svijetu, otkriće pokazuje da bi svojstva drugih organizama, među kojima i ljudi, također mogla biti pod jakim utjecajem bioloških mehanizama koje znanstvenici tek počinju shvaćati.

'Naše istraživanje pokazuje da nije sve u genima', rekao je voditelj istraživanja Joseph Ecker, profesor na Institutu Salk. 'Otkrili smo da biljke imaju epigenetski kod koji je fleksibilniji i utjecajniji nego što smo mogli zamisliti. Očito postoji komponenta nasljednosti koju još uvijek ne razumijemo u potpunosti. Moguće je da i mi ljudi imamo sličan aktivan epigenetski mehanizam koji kontrolira naša biološka svojstva, a prenosi se na našu djecu.'

Zahvaljujući novim tehnikama za brzo očitavanje genetskog materijala, znanstvenici su otkrili da geni pohranjeni u DNA ne određuju uvijek kako će se neki organizam razvijati i reagirati na okoliš u kojem se nalazi. Što više genoma različitih organizama biolozi dešifriraju, to je više razlika između genetskog koda i izgleda organizama koje otkrivaju.

Većina tih svojstava dosad je analizirana kod biljaka, međutim potvrde da osobine organizma ne odgovaraju uvijek mendeljejevskoj genetici zabilježene su i kod sisavaca. Tako se primjerice kod nekih miševa sklonost prema pretilosti može prenositi s generacije na generaciju a da se razlika između mršavih i debelih miševa ne očituje nigdje u genima. Znanstvenici su također otkrili da identični jednojajčani blizanci imaju različita biološka svojstva iako imaju iste DNA.

Ecker i njegovi kolege otkrili su da tragovi tih misterioznih osobina vode do kemijskih markera koji djeluju kao sloj genetske kontrole povrh DNA. Baš kao što genetske mutacije nastaju spontano i potom se prenose na sljedeće generacije, tako se i epigenetske mutacije javljaju kod pojedinaca da bi se proširile većim populacijama.

Iako su znanstvenici već ranije identificirali više epigenetskih osobina, dosad se vrlo malo znalo o tome koliko se često one javljaju, koliko brzo se šire populacijom te kolik je njihov utjecaj na razvoj organizama.

Stručnjaci s Instituta Salk u svojem su istraživanju pratili epigenetske promjene biljaka Arabidopsis kroz 30 generacija. Sve biljke bile su klonovi jedne te iste, tako da su njihovi nizovi DNA ostajali isti. Stoga su sve promjene genetskih osobina uglavnom bile rezultat spontanih promjena u epigenetskom kodu – kemijskim modifikacijama koje se nazivaju metilacije.

Rezultati su pokazali da je u svakoj generaciji biljaka bilo po nekoliko tisuća metilacija. Iako je to relativno malen broj (ako se uzme u obzir da u svakoj DNA biljke postoji oko šest milijuna mogućih mjesta metilacije), u usporedbi s razinama spontanih promjena u DNA on je golem – veći je za čak pet redova veličine. To pokazuje da je epigenetski kod biljaka, ali i drugih organizama, mnogo fluidniji od genetskog koda. No znanstvenike je još više iznenadila snaga kojom su epigenetske promjene utjecale na uključivanje ili isključivanje gena, odnosno na procese kojima geni preko proteina kontroliraju stanične funkcije.

Znanstvenici sa Salka u sljedećem koraku planiraju otkriti biokemijske procese u kojima nastaju ove promjene, a potom i kako se one prenose na sljedeće generacije.

'To znači da geni nisu naša sudbina', rekao je Ecker. 'Ako smo imalo nalik na ove biljke, naš epigenom bi mogao također prolaziti kroz relativno brze promjene koje bi mogle snažno utjecati na naše biološke osobine… Mislimo da ove epigenetske promjene utišavaju gene kada oni nisu potrebni te da ih uključuju kada to zahtijevaju vanjske okolnosti.'