Bærer du på en hemmelig arv?

Det har lenge vært kjent at miljømessige faktorer under svangerskapet kan påvirke babyens helse. Men kan virkningene av slike ytre forhold strekke seg over flere generasjoner? En del forskningsrapporter tyder på at det kan være tilfelle, selv om ikke selve genene endres. Det har sammenheng med de epigenetiske mekanismene, dvs. med epigenomet.

De slår av og på genene

Alle cellene i kroppen har nøyaktig de samme genene. Det betyr f.eks. at cellene i tungen har de samme genene som cellene i fingrene. Hvorfor får da ikke tungen negler slik som fingrene? Det sørger kroppens epigenom for.

Forstavelsen epi kommer fra gresk, og betyr utenfor eller i tillegg. Mange biologer sier: «Om genomet er kroppens datamaskin, er epigenomet programvaren.» Det er de epigenetiske mekanismene som styrer hvordan genenes egenskaper kommer til uttrykk. De har markører som kan sammenlignes med brytere som kan slå genene på og av og gjøre dem aktive eller inaktive, og kan dessuten få genet til å uttrykke seg mer eller mindre sterkt.

Det er altså epigenomet som sørger for å «slå av» genene som lager negler når tungen skal utvikles.

De epigenetiske regulatorene virker ved at de tilfører genet forskjellige molekylgrupper av stoffer som metyl- eller acetylgrupper eller proteiner, alt etter “formålet”.

Da Överkalix kom på verdenskartet

Hvis epigenomet hos et foster forstyrres av røyking, overdrevent inntak av alkohol hos moren eller hvis hun påvirkes av andre skadelige miljøfaktorer, vil det kunne påvirke utviklingen av fosteret/babyen. Man har ment at barn som på denne måten har fått uheldige endringer i sitt epigenom fra moren ikke kunne videreføre disse endringene til sine etterkommere igjen. Det skyldes at et menneskets epigenom nullstilles på to tidspunkt i vår livssyklus; når kjønnscellene dannes, og på tidlig fosterstadium når det befruktede egget deler seg. Da vil de epigenetiske markørene være tilbakestilt til utgangspunktet som ligger i det grunnleggende genomet, slik at genomet kan begynne med “blanke ark”; dog kanskje med unntak for ca 100 av våre 23.000 gener, mener man nå.

Men så var det Överkalix, da. Överkalix er et svensk tettsted med 1.025 innbyggere som ligger 5-6 mil nord for Bottenvikens nordende ikke langt fra finskegrensen. Knapt noen hadde hørt om stedet før 2001. Men da publiserte den svenske forskeren Lars Olov Bygren sin studie av 99 personer som var født i Överkalix i 1905 og som hadde forfedre som hadde vært særlig utsatt for de plutselige ernæringsmessige forandringene på 1800-tallet som rammet Överkalix spesielt hardt, fordi den var så isolert på den tiden.

Bygren brukte kildene og fant ut hvilke av de 99s forfedre som var i «genetisk lettpåvirkelig alder» (dvs. ved starten til puberteten) under hungersnødene som rammet Överkalix i 1812, 1821, 1836 og 1856, samt under «overflodene» i 1822, 1828, 1844 og 1863, og hvilken virkning det kunne ha hatt på etterkommerne (de 99).

Bygrens forskningsresultater viste at (minst) to generasjoners etterkommerne etter de som i «genetisk lettpåvirkelig alder» plutselig gikk fra normaldiett til storspisning i overflodsårene, levde gjennomsnittlig 6 år kortere enn de som ikke hadde slike storetende forfedre. Lignende negative virkninger hadde ikke årene med plutselig overgang til lite mat.

Storetere og tidligrøykere

Forsøk med eneggete musetvillinger har gitt tilsvarende resultater: de musene i tvillingparet som fikk veldig mye å spise, fikk etterkommere med nedsatt levealder i flere generasjoner, selv om alle etterkommerne fikk nøyaktig samme diett.

Bygren slo seg sammen med de britiske forskerne Marcus Pembrey og Jean Golding, og i 2006 publiserte de en langtidsstudie av 14.024 fedre og deres barn. Av de 14.024 hadde 166 gutter begynt å røyke før de var 11 år gamle. Gutter er i denne sammenheng spesielt interessante, fordi de er «genetisk isolert» før puberteten, ettersom de ikke kan produsere sæd tidligere. Kvinner, derimot, har eggene sine helt fra fødselen. Jfr. figur.

Det viste seg at etterkommere i minst to generasjoner etter de fedrene som hadde begynt å røyke tidlig, i gjennomsnitt hadde betydelig høyere BMI (Body Mass Index) enn dem de kunne sammenlignes med, og usedvanlig mange hadde sykelig overvekt og andre helseproblemer.

Andre undersøkelser, der opp til 11.500 personer har vært studert, synes å støtte opp under Överkalix-studiene til Bygren. Blant disse kan nevnes Denny Vågerö m.fl.: «Paternal grandfather’s acess to food predicts all-cause and cancer mortality in grandsons» som ble publisert i Nature i 2018.

Hvor sikre kan vi være?

I følge Darwins og evolusjonsbiologiens anerkjente teorier skjer evolusjonens endringer via mutasjoner i genmaterialet. For mennesker kan det ta mange tusen år før slike mutasjoner gir observerbare forandringer. Men nå mener altså en del forskere at det kan synes som om sterke påvirkninger på mennesker i én generasjon kan påvirke epigenomet til etterkommere i flere generasjoner og nærmest kortslutte den normale evolusjonen.

Det hevdes altså at sterke ytre påvirkninger kan forandre epigenomet hos et menneske (eller en hvilke som helst annen levende organisme) så kraftig at disse forandringene overføres ikke bare til en eller to, men flere senere generasjoner.

Hvor mange senere generasjoner det kan være snakk om før gensystemet igjen makter å tilbakestille epigenomet til «normalen», har forskerne ikke noe svar på. Det er ikke så rart, ettersom 3-4 menneskegenerasjoner representerer 100 år.

Kan de epigenetiske forandringer bli permanente? Det er forskerne usikre på, selv om epigenetiske endringer hos en bananflue kan ha følger for minst de neste 40 generasjonene. Men bananfluer er ikke helt det samme som mennesker, da.

Uansett er ikke epigenetiske endringer evolusjon i egentlig forstand. De representerer «bare» en biologisk arvbar reaksjon hos en organisme på sterke ytre stressfaktorer. Så Bygren & Co. mener ikke at evolusjonsteorien til Darwin er feil, men at den har trengt litt supplement.

Forskerne er ikke enige

Som godt er når det gjelder forskning på vanskelige temaer, er det mye debatt rundt spørsmålet om arveligheten av epigenetiske markører.

En av de mest anerkjente forskerne på dette feltet, Michael K. Skinner, sier det slik i Environmentally induced epigenetic transgenerational inheritance of disease fra 2018: «Forskningen har vist at epigenetiske mutasjoner som skyldes miljømessige påvirkninger kan gå i arv gjennom flere generasjoner hos planter, fluer, fisker, fugler, mus, griser og mennesker.»

Men andre forskere er skeptiske: Som en av Norges fremste innen gener og epigenetisk regulering, 1. amanuensis Ragnhild Eskeland ved Universitetet i Oslo, sier til Kapital: «Når det gjelder flergenerasjons epigenetisk arv, er vi langt fra å ha lagt puslespillet ferdig. Vi har ikke engang funnet alle brikkene. For oss mennesker, der hver generasjon kan leve i nærmere hundre år, tar det lang tid å samle (molekylære) data. Teknologien er imidlertid i rivende utvikling, og nye sekvenseringsmetoder vil gjøre det lettere for oss å kartlegge epigenetiske endringer over hele genomet i flere celletyper på sammen tid. Dermed vil vi finne nye puslespillbrikker og bedre forstå kompleksiteten fra celle til organ. Men vi er ikke på noen måte der ennå.»

Hvorfor skal det da være så vanskelig å få oversikt over epigenomet når du for en tusenlapp får et kart over ditt eget genom?

Problemet er omfanget av epigenomet. Mens mennesket har ca. 23.000 gener, har vi flere tusen ganger så mange epigenetiske markører. Så det er et stykke frem før vi har full kunnskap om disse ting.

I mellomtiden er det kanskje like greit å forsøke å leve sunt så du ikke risikerer at dine etterkommere i mange generasjoner skal bli plaget av gjenferd fra din usunne livsførsel. ν