Может ли ваш фитнес повысить умственные способности ваших детей?
Согласно новому исследованию, проведенному в Германии, отцы могут передавать улучшенные способности к обучению, которые возникают в результате физической и умственной активности, посредством молекулярных изменений в их сперме.
В статье, опубликованной в журнале Отчеты по ячейкамисследователи из Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний (DZNE) и Университетского медицинского центра Геттингена, также в Германии, объясняют, как они пришли к такому выводу после изучения мышей.
Они обнаружили, что воздействие стимулирующей среды с большим количеством упражнений не только увеличивало способность к обучению у взрослых самцов мышей, но и что это преимущество передавалось их потомкам.
Дальнейшие тесты показали, что эффект передается через изменения в молекулах РНК в отцовской сперме.
Исследователи определили две специфические молекулы микроРНК - miRNA212 и miRNA132 - как основную ответственность за это. МикроРНК - это группа молекул, которые контролируют активность генов, не изменяя лежащую в основе ДНК.
Новое исследование предоставляет дополнительные доказательства «эпигенетического» процесса наследования, при котором навыки могут передаваться следующему поколению без участия ДНК.
Эпигенетическое наследование
В своей статье старший автор исследования Андре Фишер, профессор кафедры психиатрии и психотерапии DZNE, и его коллеги резюмируют недавние доказательства «негенетических механизмов» наследования.
Эти механизмы касаются развивающейся области эпигенетики, в которой ученые собирают все больше и больше доказательств того, как факторы окружающей среды, такие как образ жизни и диета, одного поколения влияют на биологическое развитие, здоровье и болезни следующего поколения.
Эпигенетические механизмы изменяют экспрессию генов без изменения ДНК. Они влияют на активность клеток, например, путем включения и выключения генов и изменения структуры производства белка.
Недавние исследования показывают, что эпигенетические изменения могут передаваться через сперму. Например, исследование, которое недавно было представлено на конференции, показало, что воздействие умеренного стресса на протяжении всей жизни может изменить сперматозоиды у самцов мышей таким образом, что это влияет на развитие мозга у их потомства.
Упражнения и «синаптическая пластичность»
Профессор Фишер и его коллеги отмечают, что физические упражнения в сочетании с когнитивными тренировками, которые они называют «обогащением окружающей среды», как известно, снижают риск различных заболеваний, в том числе поражающих мозг.
В частности, исследования на крысах и людях продемонстрировали, что обогащение окружающей среды может повысить «синаптическую пластичность», которая определяет, насколько хорошо клетки мозга взаимодействуют, а также считается биологической основой обучения.
Однако, хотя исследования также показали, что выращивание мышей в обогащенной среде может привести к повышенной синаптической пластичности у их потомства, неясно, верно ли это, если воздействие происходит только во взрослом возрасте.
Кроме того, механизм, посредством которого передается повышенная синаптическая пластичность, плохо изучен, отмечают авторы.
Для своего исследования ученые взяли две группы мышей-самцов. Они позволили одной группе испытать обогащение окружающей среды, в том числе много упражнений, в течение 10 недель, в то время как другая группа оставалась в «домашних клетках».
Они обнаружили, что по сравнению с мышами в клетках (контроль), мыши, испытавшие обогащение окружающей среды, показали «значительное увеличение» синаптической активности в гиппокампе, который является областью мозга, которая важна для обучения.
Польза передается через РНК сперматозоидов
На следующем этапе исследования исследователи взяли еще две группы взрослых мышей-самцов и пропустили их по тому же режиму, за исключением того, что через 10 недель они повязали их с самками, находящимися в домашней клетке.
Результаты группы показали, что потомство мышей-самцов, которые испытали обогащение окружающей среды во взрослом возрасте, также имело повышенную синаптическую активность гиппокампа по сравнению с потомками контрольных самцов.
Авторы отмечают, что, поскольку матери никогда не испытывали обогащения окружающей среды, выгода должна передаваться отцов.
В дальнейших экспериментах они извлекали РНК из отцовской спермы и вводили ее в оплодотворенные яйцеклетки мыши.
Было обнаружено, что потомство из яиц с РНК сперматозоидов мышей, подвергшихся обогащению окружающей среды во взрослом возрасте, имело «повышенную синаптическую пластичность и способность к обучению» по сравнению с потомками из яиц с РНК сперматозоидов от контрольных мышей.
Исследователи пришли к выводу, что обогащение окружающей среды или более высокая физическая и умственная активность во взрослом возрасте может повысить когнитивные способности потомства, и что это передается через РНК сперматозоидов.
Используя более точные инъекции РНК, команда затем попыталась определить точные молекулы РНК, ответственные за эпигенетическое наследование повышенной способности к обучению. Они обнаружили, что большая часть этого приходится на miRNA212 и miRNA132.
«Впервые наша работа конкретно связывает эпигенетический феномен с определенными микроРНК».
Проф. Андре Фишер
