Epigenetiikka viittaa kirjaimellisesti siihen, mikä on genetiikan päällekkäin. Epigeneettiset prosessit selittävät, kuinka jatkuva altistuminen ympäristötekijöille muokkaa nopeasti mukautuvia vasteita.
Nämä sopeutumisprosessit ovat avainasemassa kaikkien lajien selviytymiselle, erityisesti yhä nopeammin muuttuvassa ympäristössä. Jos haluat tietää tämän tieteenalan erityispiirteet, jatka lukemista.
Kaikkea geneettistä perintöä ei saada geenien kautta
Olemme oppineet koulusta lähtien, että ominaisuuksia, kuten silmien väriä ja hiusten rakennetta, säätelevät geenit, DNA:n proteiineja koodaavat osat, jotka periytyvät, mutta tämä on vain osa prosessia.Totuus on, että typpipitoisten emästen koodaamat geenit muodostavat vain 1,5 % koko DNA:sta.
Mitä tapahtuu tälle v altavalle jäljellä olevalle 98,5 %:lle? No, se ei ole täysin tiedossa. Näitä koodaamattomia osia voidaan pitää samanlaisina kuin Deep Web. Vertailun mukaan siellä olevaa tietoa ei voi käyttää perinteisellä selaimella.
Epigenomi on myös peritty
Tähän asti tunnetaan sekvenssejä, jotka eivät koodaa proteiineja, mutta ovat geenisäätelyprosessien kohteena. Siten on kuvattu, että nämä ei-koodaavat sekvenssit voidaan "merkitä" ja että nämä merkit muodostavat järjestelmän, joka ohjaa geeniekspressiota. Tätä on kutsuttu epigenomiksi.
Epigenetiikka toimii kemiallisten tunnisteiden tai merkkien kautta, jotka kromosomeihin tai histoneihin lisättynä kytkevät geenit päälle tai pois päältä.
Tulostunut uusi fenotyyppi siirtyy solusta sen tytärsoluihin solunjakautumisen yhteydessä, mutta se periytyy myös elävältä olennolta sen jälkeläisille. Nämä ominaisuudet voidaan säilyttää useiden sukupolvien ajan. Tässä on esimerkkejä epigeneettisistä muutoksista eläinkunnassa.
Vesikirpun puolustava kuori
Makean veden kirput kuuluvat planktonisten äyriäisten sukuun nimeltä Daphnia. Nämä pienet voivat havaita saalistajiensa tuottamat kemikaalit ollessaan lähellä.
Näin tämän uhan havaitessa eräänlainen puolustusmuuri kasvaa. Erityisesti eläimessä tapahtuu muutoksia selkänojan arkkitehtuurissa, mikä lisää prouticleen paksuutta ja jäykkyyttä.
Lisäksi näissä selkärangattomissa on myös kehittyneempiä muutoksia, jotka mukautuvat kunkin saalistajan metsästysstrategiaan. Esimerkiksi D. pulex kehittää "hampaita" , jotka estävät kääpiöhaamu Chaoborus (Diptera) -toukkien otteen.
Päinvastoin, saalistajan Notonecta glauca läsnäollessa Dapnia longicephala -laji kehittää harjanteita, jotka estävät petoeläimen kuonon tunkeutumisen. Nämä vesikirpun muutokset johtuvat epigenetiikasta.
Mahtavaa kuin se onkin, mikä silmiinpistävää on, että myös heidän jälkeläisensä syntyvät tällaisilla kypärillä, ja usein tämä ilmiö jatkuu jopa heidän lastenlapsissaan. Siten puolustus periytyy sukupolvien välillä.
Epigenetiikka ja ilmastonmuutokseen sopeutuminen
Vuonna 2016 kanadalaiset tutkijat osoittivat, että eteläisellä St. Lawrence-lahdella asuvien kalojen (Leucoraja ocellata) populaatio on pienentynyt veden lämpenemisen seurauksena. He ovat pienentäneet ruumiinkokoaan 45 % verrattuna muihin populaatioihin.
Tutkijat raportoivat, että nämä luistimet olivat sopeutuneet lämpimän veden lämpötiloihin, jotka ovat noin 10 °C lämpimämpiä kuin muut lahden paikat.Tämä on tärkeä sopeutuminen, sillä kun v altameri lämpenee, happipitoisuus laskee, mikä vaikeuttaa suurempien kalojen riittävää hapetusta.
Tutkimuksessa havaittiin 3653 muutosta heidän geeniensä ilmentymisessä, jotka heijastivat kehon koon muutoksen lisäksi muita fysiologisiin prosesseihin liittyviä muutoksia. Sen geenien sekvenssi oli havaittuja epigeneettisiä muunnelmia lukuun ottamatta identtinen toisen Atlantin luistimien populaation kanssa.
Hyönteismyrkkyjen tuottamien epigeneettisten muutosten tutkimus
Hyönteisten torjunta-aineille altistuminen aiheuttaa voimakasta painetta hyönteislajeihin, koska ilman resistenssimekanismeja ne eivät selviä. Hyönteisten torjunta-aineiden käyttö vektori- ja tuholaistorjuntaohjelmissa on kansanterveydellisistä syistä ja teollisessa maataloudessa väistämätöntä.
Todisteet viittaavat siihen, että tunnettujen resistenssimekanismien lisäksi epigeneettisillä prosesseilla voi olla tärkeä rooli.Epigeneettiset muutokset DNA:ssa vasteena hyönteismyrkkylle altistumiselle voivat luoda herkän toimintatavan varhaisen sopeutumisen edistämiseksi. Tästä syystä se on intensiivisen tieteellisen tutkimuksen ala.
