Epigenetik: sağlam olan, abartılan

Açılış sahnesi

1944 kışının sonunda, Almanların işgali altındaki Hollanda'nın batısında, demiryolu grevine misilleme olarak gıda sevkiyatı kesildi. Kış erken ve sert geldi; kanallar dondu. Birkaç ay içinde kentlerdeki insanların günlük yiyeceği çok düşük bir düzeye indi. Açlık Kışı denen bu dönem, 1945 baharında kurtuluşla sona erdi.

O kış anne karnında olan bebekler, dünyaya geldiklerinde savaşın en ağır izlerinden birini taşıyorlardı. Ama Hollanda'nın kayıtları o kadar düzenliydi ki, yıllar sonra araştırmacılar bu bebeklerin hangisinin gebeliğin hangi döneminde açlığa maruz kaldığını neredeyse günü gününe belirleyebildi.

Altmış yıl sonra, gebeliğin en başında, döllenme sırasında açlığa maruz kalmış yetişkinlerden kan örnekleri alındı. Aynı anne babadan doğmuş ama açlıktan önce ya da sonra döllenmiş kardeşlerininkilerle karşılaştırıldı. Büyümeyle ilişkili bir genin üzerindeki kimyasal işaretler iki grup arasında küçük ama belirgin biçimde farklıydı.

Bu insanların genleri, yani DNA dizileri, kardeşlerininkiyle aynı türdendi. Değişmiş olan, genlerin üzerine konmuş işaretlerdi. Ve bu işaretler, anne karnında geçen birkaç haftanın izini altmış yıl taşımıştı.

Bu derste ne olacak

Tepki normu ve alkolde kızaran yüz örnekleri, genetik bir yatkınlığın ancak belli koşullarda ortaya çıktığını göstermişti; geriye bu karşılaşmanın hücre içinde nasıl gerçekleştiği sorusu kalmıştı. Bu ders o soruya biyolojinin verdiği cevaplardan birine bakıyor.

Önce temel bir soruyla başlayacağız: vücudumuzdaki her hücre aynı DNA'yı taşıdığı hâlde, bir sinir hücresi ile bir karaciğer hücresi neden bu kadar farklı? Bu sorunun cevabı, genlerin açılıp kapanmasını düzenleyen sistemde, yani epigenetikte yatıyor. Sonra çevrenin bu sistem üzerinde iz bırakabildiğini gösteren sağlam bulgulara bakacağız: açılıştaki kıtlık çalışması ve sıçanlarda annelik bakımı. Ardından alanın en çok ilgi gören ama kanıtı en zayıf iddiasına geçeceğiz: yaşantıların, epigenetik işaretler yoluyla çocuklara ve torunlara aktarıldığı iddiasına. Son olarak bu alandaki araştırmaları okurken dikkat edilmesi gereken yöntem sorunlarını göreceğiz.

Açlık Kışı, sıçan ve fare deneyleri ve insan travma çalışmaları yayımlanmış araştırmalardan; laboratuvar, ürün ve haber örnekleri ise kanıt düzeyleri arasındaki farkı göstermek için kurgulandı.

Sıfır noktası

Aynı DNA, farklı hücreler

Mekanizma

Çevrenin bıraktığı izler

Kuşaklar arasında

Epigenetiğin popüler kültürde bu kadar ilgi görmesinin en büyük nedeni, bir insanın yaşantılarının epigenetik işaretler yoluyla çocuklarına ve torunlarına aktarılabileceği fikri. Bu iddiayı değerlendirmek için önce iki şeyi birbirinden ayırmak gerekiyor.

Usta katmanı

Okurken dikkat

Kanıtın sınırı

Epigenetiğin temel mekanizmaları, yani gen ifadesinin DNA metilasyonu ve başka kimyasal işaretlerle düzenlendiği ve bu işaretlerin hücre gelişimi için temel olduğu, biyolojinin sağlam bilgileri arasında. Çevrenin, özellikle erken gelişim döneminde, bu işaretlerde iz bırakabildiği de hayvanlarda güçlü, insanlarda giderek artan kanıtlarla destekleniyor.

Tartışmalı olan, bu işaretlerin psikolojik özellikler ve ruhsal bozukluklardaki rolü. İnsan çalışmalarının çoğu küçük, beyin yerine kan ya da tükürükten ölçüm yapıyor, kesitsel ve tekrarlanmamış. Bir metilasyon farkının bir ruhsal durumun nedeni mi, sonucu mu, yoksa başka bir etkenin, örneğin sigara, ilaç ya da uykusuzluğun izi mi olduğunu ayırmak çoğu zaman mümkün değil.

İnsanlarda kuşaklar ötesi epigenetik kalıtım, bu alandaki en zayıf kanıta sahip iddia. Hayvan çalışmalarından gelen bazı bulgular ilginç ama tartışmalı; insan çalışmaları ise küçük ve alternatif açıklamalardan ayrıştırılamıyor. Bu alanın popüler kültürdeki yeri, bilimsel kanıtının çok önünde.

Son olarak, epigenetik bulguların kişisel ve toplumsal sorumluluk tartışmalarına nasıl yansıyacağı da önemli. Annelerin gebelikte yaşadıklarının çocuklarına "işlendiği" yönündeki abartılı anlatımlar, kadınlara haksız bir suçluluk yükleyebiliyor; oysa gebelik sırasındaki stresin büyük kısmı yoksulluk, şiddet ve destek eksikliği gibi toplumsal koşullardan geliyor.

Kendin dene

Aklında kalsın

Vücuttaki bütün hücreler aynı DNA'yı taşır; hücreleri birbirinden farklı kılan, hangi genlerin ifade edildiğidir ve bunu düzenleyen mekanizmaların bütününe epigenetik denir.

DNA metilasyonu gibi epigenetik işaretler DNA dizisini değiştirmez; hangi genlerin okunacağını düzenler ve çoğu zaman değişebilir ve geri döndürülebilir.

Çevrenin, özellikle erken gelişimde, epigenetik işaretlerde kalıcı izler bırakabildiği hem hayvanlarda hem insanlarda sağlam bulgularla destekleniyor; Açlık Kışı, sıçanlarda annelik bakımı ve sigaranın izi bunun örnekleri.

Bir kuşağın yaşantılarının epigenetik yolla maruz kalmamış sonraki kuşaklara aktarıldığı iddiası, insanlarda zayıf kanıtlara dayanıyor; kuşaklar arası etkiler, doğrudan maruziyet ve aile koşulları gibi çok daha iyi anlaşılmış yollardan da gerçekleşebilir.

İnsan epigenetik çalışmalarını okurken, ölçümün hangi dokudan yapıldığına, kan hücresi karışımına, kaç noktaya bakıldığına, örneklem büyüklüğüne ve tekrarlanıp tekrarlanmadığına dikkat etmek gerekir.

Sonraki derse köprü

Bu derste sıçanlarda annelik bakımının, yavruların beyninde stres hormonuna yanıt veren alıcının miktarını değiştirdiğini ve bunun yavruların yetişkinlikteki stres tepkisini etkilediğini gördük. Bu, genlerin çevreyle karşılaştığı yerlerden birinin hormon sistemi olduğunu gösteriyor.

Hormonlar, kan dolaşımıyla vücudun her yerine taşınan ve beyni de etkileyen kimyasal habercilerdir. Gündelik dilde sık sık davranışın doğrudan nedenleri olarak anılırlar: "stres hormonu yüzünden sinirliyim", "erkekler testosteron yüzünden saldırgan". Ama hormonlar davranışı gerçekten belirler mi, yoksa yalnızca belirli davranışların olasılığını mı değiştirir? Sonraki ders bu soruyu stresle ilişkili hormon kortizol ve testosteron örnekleri üzerinden ele alıyor: hormonlar ve davranış.