Бащите може да успеят да предадат подобрената способност за учене, която идва от физически и психически активни чрез молекулярни промени в сперматозоидите им, според ново изследване от Германия.
В доклад, публикуван в списанието, изследователи от Германския център за невродегенеративни заболявания (DZNE) и Университетския медицински център Гьотинген, също в Германия, обясняват как стигат до това заключение след изучаване на мишки.
Те открили, че излагането на стимулираща среда с много упражнения не само увеличава способността за учене при възрастни мъжки мишки, но също така че тази полза е наследена от тяхното потомство.
Други тестове показват, че ефектът се предава чрез промени в молекулите РНК в спермата на бащите.
Изследователите идентифицират две основни молекули на микроРНК – наречени miRNA212 и miRNA132 – като основно отговорни. МикроРНК са група от молекули, които контролират генната активност, без да променят основната ДНК.
Новото проучване предоставя допълнителни доказателства за "епигенетичен" процес на наследяване, в който уменията могат да бъдат предадени на следващото поколение без да се включва ДНК.
Епигенетично наследство
В техния доклад старшият изследовател автор Андре Фишер, професор в катедрата по психиатрия и психотерапия в ДЗНЕ, и колегите му обобщават последните данни за "негенетични механизми" наследство.
Механизмите засягат нововъзникващата област на епигенетиката, в която учени събират все повече и повече доказателства за това как факторите на околната среда – като начин на живот и хранене – на едно поколение влияят върху биологичното развитие, здравето и болестите на следващото поколение.
Епигенетичните механизми променят генната експресия, без да променят ДНК. Те влияят върху клетъчната активност чрез включване и изключване на гените и променящи се модели на протеиново производство например.
Последните проучвания показват, че епигенетичните промени могат да се предават чрез спермата. Проучванията, които наскоро бяха представени на конференция например, показаха, че излагането на живот на лек стрес може да промени спермата при мъжките мишки по такъв начин, че да оформи мозъчното развитие на тяхното потомство.
Упражнение и "синаптична пластичност"
Проф. Фишер и колеги отбелязват, че физическото упражнение, комбинирано с когнитивно обучение, което те наричат "обогатяване на околната среда", е известно, че намалява риска от различни заболявания, включително тези, които засягат мозъка.
По-специално, проучванията върху плъхове и хора показват, че обогатяването на околната среда може да стимулира "синаптичната пластичност", което определя колко добре общуват мозъчните клетки и също така се признават за биологична основа на ученето.
Въпреки това, докато проучванията разкриват също така, че увеличаването на мишките в обогатена среда може да доведе до повишена синаптична пластичност в тяхното потомство, не е ясно дали това е вярно, ако експозицията се случва само в зряла възраст.
В допълнение, механизмът, чрез който се увеличава синаптичната пластичност, е слабо разбран, отбелязват авторите.
За тяхното изследване учените взеха две групи мъжки мишки. Те позволиха на една група да преживее обогатяване на околната среда, включващо много упражнения, в продължение на 10 седмици, докато другата група остана в "домашни клетки".
Те открили, че в сравнение с мишките в клетките (контролите), мишките, които са преживели обогатяване на околната среда, показват "значително увеличение" на синаптичната активност в хипокампуса, което е област на мозъка, която е важна за ученето.
Ползата се предава чрез РНК на спермата
В следващата фаза на изследването изследователите са взели още две групи от възрастни мъжки мишки и са ги поставили в същата схема, с изключение на това, че след 10 седмици те са ги приготвили с домашни кучета.
Резултатите на екипа разкриха, че потомството на мъжките мишки, които са преживели обогатяване на околната среда в зряла възраст, също е увеличило сипаптичната активност на хипокампа, в сравнение с потомството на мъжките контроли.
Авторите отбелязват, че тъй като майките никога не са имали опит за обогатяване на околната среда, ползата трябва да е преминала през бащите.
В по-нататъшни експерименти те извличат РНК от сперматозоиди на бащата и я инжектират в оплодени яйцеклетки от мишка.
Беше открито, че потомството от яйца с РНК на сперматозоиди на мишки, които са били изложени на обогатяване на околната среда по време на зрелостта, е имало "повишена синаптична пластичност и способност за учене" в сравнение с потомство от яйца с РНК от сперма от контролни мишки.
Изследователите стигат до заключението, че обогатяването на околната среда или по-физически и психически активни в зряла възраст може да повиши когнитивната способност при потомството и че това се предава чрез РНК на спермата.
Използвайки по-прецизни инжекции на РНК, екипът се стреми да идентифицира точните молекули на РНК, отговорни за епигенетичното наследяване на подобрената способност за учене. Те установиха, че miRNA212 и miRNA132 представляват по-голямата част от него.
"За първи път нашата работа конкретно свързва епигенетично явление с някои микроРНК".
Проф. Андре Фишер
