האם חיים בסביבה מעשירה נפשית יכולים לשנות את הגנים שלך?

2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33

כאשר עכברים נחשפים לסביבות מועשרות, צאצאיהם יכולים להתגבר על פגמים גנטיים הפוגעים בזיכרון לטווח הארוך.

צווארם הארוך של הג'ירפות מותאם באופן מושלם לקציר עלים רכים מעבר להישג ידם של אוכלי עשב אחרים. בהתלבטות במקור התופעה, שני ענקים של ביולוגיה מודרנית, ז'אן-בפטיסט למארק וצ'רלס דרווין, הגיעו להשערות שונות להפליא. למארק האמין כי מתיחה מתמדת של הצוואר מגרה איכשהו את צמיחתה. הג'ירף היה מעביר את התכונה החדשה הזו לצאצאיה. למעשה, צוואר חדש וארוך יותר זה היה תוצאה ישירה של אינטראקציה של ג'ירפה עם סביבתה. לעומת זאת, התיאוריה של דרווין העלתה כי תכונות מתפתחות כחלק מתהליך אקראי והדרגתי. הג'ירפות שנולדו במקרה עם צווארים ארוכים יותר הודות למוטציה גנטית אקראית ניזונו טוב יותר ובכך היו בריאים יותר מעמיתיהן בעלי צוואר קצר יותר, מה שהופך אותם לסבירות גבוהה יותר לחיות מספיק כדי להתרבות ולהעביר תכונה זו. מכיוון שמוטציה זו העניקה יתרון ספציפי לג'ירפות ארוכות צוואר שסייעו להישרדותן, התכונה נשמרה בדורות הבאים.

תיאוריות למרקיאן על השפעת הסביבה ננטשו במידה רבה לאחר שמדענים גילו שתכונות תורשתיות נישאות על הגנים המקודדים על ידי ה- DNA שלנו. עם זאת, מחקר שפורסם לאחרונה על ידי מדעני המוח ג'ונקו א. עראי, שאומין לי ועמיתיו מאוניברסיטת טאפטס, מראה כי לא רק לסביבה בה מגדלים בעל חיים יש השפעות ניכרות על יכולתה ללמוד ולזכור, אלא גם שהשפעות אלה עוברים בתורשה. המחקר מציע כי איננו סכום הגנים שלנו בלבד: מה שאנו עושים יכול לחולל שינוי.

החקירה הנוירוביולוגית של ההשפעות הסביבתיות על למידה וזיכרון החלה בסוף שנות השישים ותחילת שנות השבעים, כאשר מארק רוזנצווייג ועמיתיו בחנו כיצד מניפולציה של רמות גירוי חושי, פעילות גופנית ואינטראקציה חברתית השפיעה על התנהגות חולדות. חולדות מעבדה חיות בדרך כלל בכלוב עם מצעים, אוכל ומים אך מעט אחר. בסביבות המועשרות (EE) שיצרה הקבוצה של רוזנצוויג, בעלי חיים קיבלו גישה לסגל צעצועים משתנה, והגדילו את ההזדמנויות לחיברות ולפעילות גופנית. מוחם של חולדות EE היה גדול יותר והם הביאו לביצועי הבקרה (ששוכנו בכלובים אופייניים) במשימות למידה וזיכרון. עבודה שנערכה לאחר מכן על ידי חוקרים שבדקו את רמת התא, הראתה כי EE מעורר שינויים במורפולוגיה העצבית (צורה), עמידות למחלות ניווניות ופעילות עצבית הקשורה למידה.

הצלת זיכרון

לאחרונה, עראי, לי ועמיתיו הרחיבו את קו החקירה הזה, ובחנו את התפקיד שממלא EE בפוטנציאל לטווח ארוך (LTP), סוג של חיזוק סינפטי התומך בלמידה וזיכרון. החתימה הפיזיולוגית של LTP היא עלייה ברמת הבסיס של הפעילות החשמלית של נוירון. עראי ולי הראו כי LTP בהיפוקמפוס, מבנה מוחי המרכזי המעורב בתהליכי למידה וזיכרון, גדול יותר בעכברים שגדלו ב- EE.

מה שמפתיע יותר, עם זאת, הוא כי EE מספיק גם כדי "להציל" פגם בזיכרון הקיים בעכברים שהשתנו גנטית. עכברי הורים שנולדו עם הפגם שנחשפו אז ל- EE כצעירים לא העבירו את אותם פגמי זיכרון לצאצאיהם. סביבתם המועשרת תיקנה את הגירעון הגנטי שלהם.

כיצד מתרחש תיקון זה? דרושים מסלולים מולקולריים ספציפיים ליצירת LTP. כאשר מדענים משתיקים את החלקים בקוד ה- DNA המעורבים בתפקודו של אחד המסלולים הללו תוך שימוש במה שגנטיקאים מכנים טכנולוגיית "דופק", כפי שהיה המקרה בעכברים המוטנטים עם ליקוי בזיכרון, הן תפקוד ה- LTP והן תפקוד הזיכרון נפגעים. אראי ולי הראו כי EE הגדיל את נפח ה- LTP בעכברים פראיים (לא מוטנטים). מעניין כי עכברים שהיו להם מסלול מולקולרי סטנדרטי הנדרש כדי לגרום לדחיפת LTP עדיין יכולים לגרום ל LTP. החוקרים מצאו כי ה- LTP הקשור ל- EE נגרם באמצעות מסלול מולקולרי חדשני המתעורר כתוצאה ישירה של חשיפה ל- EE. יתר על כן, הם מצאו כי יכולת העברת LTP המשופרת של עכברים פראיים והיכולת המחולקת ל- LTP בעכברי נוק-אאוט, ניתן להעביר באופן אפיגנטי (כלומר ללא שינויים בקוד הגנטי שלהם) מאם לצאצאים. באופן מפתיע, העברה זו הייתה נכונה גם כאשר צאצאיהם גדלו בסביבה קונבנציונאלית.

האם זה באמת הסביבה?.

כדי להבטיח שה- LTP המשופר שנראה אצל הצאצאים נובע מחשיפת האם ל- EE כנער, ביצעו המחברים כמה בקרות חכמות. כדי לבטל את האפשרות כי LTP משופר עשוי להיות בתיווך אבהי, נקשרו עכברי EE מסוג wild-wild ו- knock-out עם זכרים שגדלו באופן קונבנציונאלי. החוקרים מצאו כי צאצאי עכברי הבר מסוגם קיבלו יכולת LTP גדולה יותר וכי ה- LTP הוחזר לרמות הבסיס בצאצאי הדופקים. כדי להדגים שהשפעות מתרחשות ברחם, צאצאי עכברי EE גודלו בשיכון מעבדה סטנדרטי על ידי אמהות שגדלו באופן קונבנציונאלי. כצפוי, LTP שופרה בצאצאים של עכברים פראיים והוחזר לרמות הבסיס בעכברים נוק-אאוט.

לאחר מכן, השוו המחברים את תפקוד הזיכרון של עכברים מסוג wild-type ו- LTP, כדי לאמוד כיצד EE משפיע על עכברים ברמה ההתנהגותית. הם העריכו את הזיכרון ההקשרתי באמצעות מה שמכונה פרדיגמת ההתניה לפחד. עכברים המונחים בכלוב תיל זוכים להלם קל; בדרך כלל, עכברים מגיבים לאיומים על ידי הקפאה. כדי להעריך אם העכבר לומד לקשר את הכלוב שבו מתבצעת זעזועים עם ההלם, החוקרים מודדים את זמן ההקפאה הכללי של העכבר במהלך התניה ראשונית (אימון). מאוחר יותר הם בודקים את הזיכרון לאסוציאציה זו על ידי התבוננות בהקפאה בחשיפה מחודשת לכלוב, שעות או ימים לאחר מכן, בהיעדר הלם. החוקרים מצאו כי בעוד שעכברים פראיים מסוג נוק-אאוט הביעו רמות דומות של הקפאה במהלך ההתניה, הזיכרון להקשר בו התרחש ההלם נפגע בהתנפלויות. כאן זה נהיה מעניין: צאצאים של עכברים נוק-אאוט שנחשפו ל- EE כנערים בילו זמן קפוא באותה המידה כמו עמיתיהם הרגילים. ממצא זה מספק קשר מכריע בין חשיפת EE, LTP והמסלול המולקולרי החדשני המושרה על ידי EE התומך ב- LTP והתנהגות.

חשיבות ההקשר

מחקרים כמו זה, החוקרים כיצד הסביבה משפיעה על התפשטות אפיגנטית של תכונות תורשתיות, הם תחום מחקר חם. פנייתו של הנושא טמונה באמינות המדעית שהוא מעניק לתפיסה שאנחנו וצאצאינו לא פשוט נתונים לחסדיו של תהליך אבולוציוני אקראי וכתב גנטי תורשתי, אלא אם כן הם אדונים לגורלנו, לפחות מסוגלים להשפיע על גורלו. קוּרס. ברמה המעשית, ממצאים כאלה מצביעים על כך שטיפולים חדשים המבוססים על התערבויות פשוטות כגון EE יכולים להקל על ההשפעות של מחלות תורשתיות גנטית.

למרות שההשלכות הללו מפתות, התוצאות הספציפיות הללו בדרך כלל אינן כלליות בקלות, או מיושמות באופן נרחב, על אוכלוסיות אנושיות. נראה היה ש- EE הציל את הפנוטיפ הפגוע בזיכרון של הנוק-אאוטים שאינם מועשרים, אך הוא חוזר ומדגיש כי תחת מניפולציה זו, העכברים הפראיים שהפגינו זיכרון הקשר משופר בעקבות מיזוג פחד לא הדגימו LTP משופר.

מה שנכון לגבי שורות נגזרות מאוד של עכברי מעבדה השוכנים באופן קונבנציונאלי (קרא: מקופח חושי) עשויים שלא להכליל לבני אדם שאינם מקופחים. אנחנו לא צריכים להניח שלילדים שנולדו לאמהות שהשתעממו כרונית בגיל ההתבגרות שלהן יהיו חסרים בזיכרון. שנית, על מנת לייצר מסקנות, על המדענים לשלוט במספר המשתנים בניסוי. בניסויים אלה, מדענים ניתחו רק סוג למידה אחד תחת מערך פרמטרים מאוד ספציפי. זה בהחלט אפשרי שאותם עכברי נוק-אאוט שגדלו בסביבה המועשרת לא יוכלו ללמוד אם הגירוי - הקשר שבין הקשר - נועד לאירוע חיובי רגשי ולא שלילי. בהערה קשורה, ישנן דרכים רבות לגרום ל- LTP. לפיכך, לפחות יתכן שהמסלולים המולקולריים שנחקרו על ידי עראי, לי ועמיתיו עשויים לתווך LTP ספציפי להיווצרות זיכרון בהקשר בעקבות מיזוג פחד.

למרות אזהרות אלה, מחקר זה מספק הצדקה מסוימת לאחר מותו של תיאוריותיו של לאמרק על שינוי וירושה. למרות שתאוריית האבולוציה והברירה הטבעית של דרווין היא עדיין דוגמה, המדע המודרני רומז לכך שבכל זאת יש מקום לחלק מהאינטואיציות של למארק בחשבון מלא של מנגנוני הירושה.

אתה מדען? האם קראת לאחרונה מאמר שנבדק על ידי עמיתים שעליו אתה רוצה לכתוב? ואז צרו קשר עם עורך ה- Mind Matters, ג'ונה לרר, כותב המדע שמאחורי הבלוג "הקורטקס הפרונטלי" והספר "פרוסט היה מדעני מוח". ספרו האחרון הוא How We Decide.