Η γενετική από μόνη της αδυνατεί να εξηγήσει το πώς αναπαράγονται κάποια κληρονομούμενα χαρακτηριστικά των κυττάρων. Ενώ ένας οργανισμός μεγαλώνει και αναπτύσσεται, προσεκτικά συντονισμένες χημικές αντιδράσεις ενεργοποιούν και απενεργοποιούν κομμάτια του γονιδιώματός του, επιφέροντας αλλαγές που πραγματοποιούνται στην κατάλληλη θέση, την κατάλληλη στιγμή. Η επιστήμη της επιγενετικής μελετά ακριβώς αυτές τις αλλαγές και τους παράγοντες που τις ελέγχουν.Αν παρομοιάζαμε το γονιδίωμα με τα πλήκτρα ενός πιάνου (κάθε πλήκτρο αντιστοιχεί σε ένα γονίδιο), τότε το «επιγονιδίωμα» (ό,τι δηλαδή προκύπτει από την αλληλεπίδραση των γονιδίων με το περιβάλλον) είναι η μουσική που ένας πιανίστας δημιουργεί πατώντας αυτά τα πλήκτρα. Μολονότι πρόκειται για το ίδιο μουσικό όργανο, άλλη μουσική θα έπαιζε σε αυτό ο Σοπέν και άλλη ο Κιθ Τζάρετ. Στη διπλή έλικα του DNA βρίσκονται κωδικοποιημένες όλες οι γενετικές πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την καλή λειτουργία ενός οργανισμού, όμως το μόριο αυτό από μόνο του είναι εξαιρετικά αδρανές και «αυτιστικό»: μόνο αν βρεθεί στο κατάλληλο μικροπεριβάλλον και ενεργοποιηθεί από την παρουσία μιας σειράς διαφορετικών μορίων καταφέρνει να «εκφραστεί».
Προδιαμόρφωση ή επιγένεση;
Σε αυτό το σημείο υπεισέρχονται οι επιγενετικοί μηχανισμοί που τροποποιούν και ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων. Για παράδειγμα, η μεθυλίωση, η προσθήκη δηλαδή μιας ομάδας μεθυλίου σε κάποια από τις τέσσερις βάσεις του DNA, έχει ως αποτέλεσμα την «αποσιώπηση» του μεθυλιωμένου γονιδίου. Με άλλα λόγια, η μεθυλίωση καθιστά τα γονίδια ανενεργά, ενώ ό,τι αφαιρεί τη μεθυλική ομάδα επανενεργοποιεί το γονίδιο.
Η πιο βασική διαδικασία που μπορεί να ονομαστεί επιγενετική είναι η ανάπτυξη από το ένα κύτταρο, το γονιμοποιημένο ωάριο, που φτάνει στη δημιουργία ενός περίπλοκου οργανισμού, όπως ο άνθρωπος. Ενώ το γονιμοποιημένο ωάριο αρχίζει να διαιρείται, κάποια γονίδια ενεργοποιούνται, άλλα απενεργοποιούνται, ενώ στη συνέχεια αυτές οι αλλαγές πρέπει να απομνημονευθούν, έτσι ώστε το κύτταρο να διατηρήσει την ταυτότητά του. Για να φτιαχτούν συγκεκριμένοι τύποι ιστών και οργάνων, πρέπει να δοθεί μία ταυτότητα στο κύτταρο. Στην περίπτωση της καρδιάς, για παράδειγμα, που είναι το πρώτο όργανο που κάνει την εμφάνισή του, πρέπει να διατηρηθούν ενεργοποιημένα κάποια συγκεκριμένα γονίδια και απενεργοποιημένα κάποια άλλα, ώστε τελικά να δημιουργηθεί το συγκεκριμένο όργανο. Εάν παρέμβεις σε αυτή τη διαδικασία και αναιρέσεις την επιγενετική μνήμη, το κύτταρο επιστρέφει σε μία μη διαφοροποιημένη κατάσταση, το βλαστοκύτταρο. Η αναγκαιότητα της επιγενετικής έγκειται σε αυτή τη διατήρηση των μοτίβων έκφρασης των γονιδίων.
Μάλιστα οι συνήθειες μιας εγκύου μπορούν να επηρεάσουν την ανάπτυξη του εμβρύου. Σε ακραίες συνθήκες, δηλαδή όταν μία έγκυος υποσιτίζεται ή κάνει χρήση ουσιών, όπως οινόπνευμα, η ανάπτυξη του εμβρύου και κατ’ επέκταση και η φυσιολογία του παιδιού θα επηρεαστεί. Παρόλα αυτά σε συνήθεις συνθήκες, το περιβάλλον επηρεάζει σε μικρό βαθμό τη διαδικασία της εμβρυογένεσης, η οποία είναι μία πολύ καλά εδραιωμένη διαδικασία και μπορεί να ανταποκριθεί στις μικρές διακυμάνσεις του περιβάλλοντος της μήτρας της μητέρας.
Το σύνολο των γενετικών πληροφοριών με το οποίο γεννιόμαστε – DNA – δεν αποτελεί τον μοναδικό καθοριστικό παράγοντα για την υγεία και την ευημερία μας. Ο βιολόγος Bruce Lipton, Ph.D., με ειδίκευση στην μελέτη των βλαστοκυττάρων εξηγεί για την σημαντική διαφορά μεταξύ γενετικού ντετερμινισμού και επιγενετικής:
«Η διαφορά μεταξύ των δύο είναι πολύ σημαντική, διότι αυτή η θεμελιώδης πεποίθηση που ονομάζεται γενετικός ντετερμινισμός στην ουσία σημαίνει πως οι ζωές μας, οι οποίες ορίζονται ως τα φυσικά, βιολογικά και συναισθηματικά χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς μας, ελέγχονται πλήρως από τον γενετικό μας κώδικα. Αυτού του είδους οι πεποιθήσεις δημιουργούν μια εικόνα των ανθρώπων ως άβουλα θύματα, αφού αν τα γονίδια έχουν την δυνατότητα να ελέγχουν την λειτουργία της ζωής μας, τότε οι ζωές μας καθορίζονται από παράγοντες εξωτερικούς τους οποίους δεν έχουμε την ικανότητα να τους αλλάξουμε! Αυτό οδηγεί στην στάση της θυματοποίησης ότι δεν μπορούμε να κάνουμε τίποτα για τις ασθένειες και τα νοσήματα που παρατηρούνται να εμφανίζονται μέσα σε μια οικογένεια και πολλαπλασιάζονται μέσω της κληρονομικότητας. Εργαστηριακά στοιχεία έχουν δείξει πως κάτι τέτοιο δεν ισχύει.»
Η θεωρία του Lipton επιβεβαιώνεται από τον καθηγητή και ερευνητή του Πανεπιστημίου της Μπολόνια της Ιταλίας Carlo Ventura, M.D., Ph.D. Ο Δρ. Ventura απέδειξε μέσω εργαστηριακών δοκιμών πως το DNA των βλαστικών κυττάρων μπορεί να μεταβληθεί με τη χρήση συχνοτήτων μαγνητικού πεδίου.
Είναι σαν μια χρονομηχανή! Με κάποιο τρόπο επαναπρογραμματίζεις τα κύτταρα αυτά σε μια αβέβαιη κατάσταση, στην οποία οποιαδήποτε απόφαση κατά κάποια έννοια είναι δυνατή, ακόμα και η απόφαση να εξελιχθεί εικονικά σε οποιοδήποτε είδος κυττάρου ενός οργανισμού. Αναφέρει επίσης ο Bruce Lipton πως δύο Νομπελίστες επιστήμονες ανακάλυψαν πως ακόμα και μη βλαστικά ενήλικα κύτταρα μπορούν επιγενετικά να επαναπρογραμματιστούν σε μια προηγούμενη κατάσταση κατά την οποία θα είχαν την δυνατότητα τελικά να δημιουργήσουν νευρικά ή καρδιακά κύτταρα, κύτταρα των σκελετικών μυών ή ακόμα και κύτταρα που θα παράγουν ινσουλίνη.
Αλλαγή του DNA μέσω της πρόθεσης
Σύμφωνα με το Ινστιτούτο HeartMath στο Boulder Creek της California, η επιστήμη της επιγενετικής συμπεριλαμβάνει πολλά περισσότερα από απλώς DNA, το περιβάλλον και την εμπειρία μας. Ύστερα από δύο δεκαετίες έρευνας, ανακαλύφθηκε πως παράγοντες όπως η αγάπη και η εκτίμηση ή αντίθετα το άγχος και ο θυμός επηρεάζουν το γενετικό αποτύπωμα ενός ατόμου. Σε ένα πείραμα, επιλεγμένοι συμμετέχοντες μπόρεσαν να μεταβάλλουν το DNA μέσω θετικών νοητικών δηλώσεων.
Υπάρχουν βέβαια κάποια σήματα (ακραίες συνθήκες) που επηρεάζουν τον τρόπο έκφρασης των γονιδίων, δεν οδηγούν όμως όλα τους σε επιγενετικές αλλαγές. Τέτοια σήματα μπορεί να σχετίζονται με το στρες, και πράγματι να επιφέρουν κάποιες αλλαγές, χωρίς όμως αυτό να σημαίνει ότι αυτές οι αλλαγές είναι μόνιμες, στο ίδιο το άτομο, και, πολύ περισσότερο, στις επόμενες γενιές.
Όμως γνωρίζουμε με σιγουριά ότι υπάρχουν επιγενετικές αλλαγές που συνδέονται με την εμφάνιση καρκίνου. Έρχονται στην επιφάνεια όλο και περισσότερα στοιχεία ότι γονίδια που δεν εκφράζονται με τον τρόπο που θα έπρεπε, συντελούν στην καρκινική διαδικασία. Αυτή η κατανόηση προσφέρει ελπίδα ότι τα επιγενετικά φάρμακα θα μπορούσαν να αντιστρέψουν τέτοιες αλλαγές ή να επιβραδύνουν την εξέλιξη της νόσου. Ήδη, στην περίπτωση μυελοδυσπλαστικών συνδρόμων, που μπορούν να εξελιχθούν σε κάποιους τύπους λευχαιμίας, η θεραπεία με επιγενετικά φάρμακα έχει οδηγήσει σε μεγάλη καθυστέρηση στην εκδήλωση λευχαιμίας.
Οι τρεις κύριοι επιγενετικοί μηχανισμοί είναι η μεθυλίωση του DNA, οι τροποποιήσεις της ιστόνης και η ύπαρξη μικρο-RNAs (miRNAs). Και οι τρεις μηχανισμοί μπορούν να ρυθμίσουν τη μεταγραφή των γονιδίων. Η μεθυλίωση του DNA, ο επιγενετικός μηχανισμός που έχει μελετηθεί καλύτερα στις περισσότερες έρευνες, αφορά στην προσθήκη μεθυλικών ομάδων στις κυτοσίνες με την ενέργεια ενζύμων. Αυτή η προσθήκη έχει σαν αποτέλεσμα τη συμπίεση της χρωματίνης και συνεπώς την καταστολή της έκφρασης του γονιδίου. Η μεθυλίωση του DNA συνεισφέρει επίσης στη διατήρηση της ακεραιότητας του γονιδιώματος, εμποδίζοντας τη μεταγραφή των επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών του DNA (repetitive DNA sequences) και των ενδογενών μεταθετών (transposons). Τα miRNAs είναι μονής-αλυσίδας τμήματα RNA που δεν μεταφέρουν κώδικες για πρωτεϊνοσύνθεση και ρυθμίζουν αρνητικά την έκφραση των γονιδίων δεσμεύοντας περιοχές αγγελιοφόρων RNA (mRNAs). Οι επιγενετικοί μηχανισμοί έχουν συσχετιστεί με έκθεση σε περιβαλλοντικούς ρύπους. Η έκθεση σε τοξικά μέταλλα, συμπεριλαμβανομένων του αρσενικού, καδμίου, μολύβδου, νικελίου, χρωμίου, και μεθυλο-υδραργύρου, έχει συνδεθεί με παρεκκλίνουσες αλλαγές στη μεθυλίωση του DNA και τροποποιήσεις της ιστόνης.
Τα ευρήματα που συσχετίζουν τις περιβαλλοντικές εκθέσεις με επιγενετικούς δείκτες αυξάνονται ταχέως, ενώ υπάρχουν μελέτες που έχουν συσχετίσει τους ίδιους ή παρόμοιους επιγενετικούς δείκτες με νοσήματα ή νοσούντες ιστούς που έχουν αιτιολογικώς συνδεθεί με τις ίδιες περιβαλλοντικές εκθέσεις. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη γνωστό αν οι επιγενετικές αλλαγές που παρατηρούνται έπειτα από έκθεση σε τοξικές ουσίες βρίσκονται στην αιτιολογική αλυσίδα μεταξύ έκθεσης και νοσήματος. Είναι πιθανό οι αλλαγές στο επιγονιδίωμα να θέτουν τα εκτεθειμένα άτομα επιρρεπή στην ανάπτυξη του νοσήματος.
Επιπρόσθετα, οι επιγενετικές επιδράσεις μπορεί να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στον καθορισμό κινδύνων που μεταφέρονται από γενεά σε γενεά όπως επίσης και στην εμβρυϊκή προέλευση των νοσημάτων. Υπάρχουν αναφορές χημικών ουσιών που έχουν προκαλέσει δυσμενείς συνέπειες οι οποίες μεταδίδονται από γενεά σε γενεά και η μετάδοση επιγενετικών αλλαγών έχει προταθεί ως δυνητικά ενδιάμεσο στάδιο. Η έκθεση σε περιβαλλοντικούς χημικούς παράγοντες κατά την προγεννητική και πρώιμη παιδική ηλικία σε κρίσιμα στάδια της ανάπτυξης έχει βρεθεί να προκαλεί επιγενετικές αλλαγές, οι οποίες στη συνέχεια ενδεχομένως να προκαλούν δυσμενείς επιδράσεις στην υγεία στην ενήλικη ζωή.
Η εδώ και 10 χρόνια αναγνώριση της σημασίας των επιγενετικών αλλαγών έχει ασύλληπτες επιπτώσεις για τη ζωή και την υγεία των ανθρώπων. Για παράδειγμα,λ η Αμερικανική Εταιρεία για την Έρευνα του Καρκίνου (AACR) έχει δημοσιεύσει πολλές στατιστικές έρευνες που δείχνουν σαφώς ότι πάνω από το 60% των διαγνωσμένων νεοπλασιών δεν οφείλεται σε γενετικούς παράγοντες αλλά στον τρόπο ζωής των ασθενών.
Σε μια σειρά από πρωτοποριακές έρευνες οι Michael Meaney και Moshe Szyf απέδειξαν, αρχικά στους αρουραίους και πιο πρόσφατα στους ανθρώπους, τις δραματικές συνέπειες που έχει το στρες και η ψυχολογική πίεση στη μεθυλίωση των γονιδίων που σχετίζονται με το άγχος. Αλλά και άλλες μεταγενέστερες έρευνες επιβεβαίωσαν τις αρνητικές επιγενετικές επιδράσεις του στρες.
Εξίσου καταστροφική αποδείχτηκε η εμπλοκή των επιγενετικών τροποποιήσεων για την εμφάνιση νεοπλασιών καθώς και νευρολογικών παθήσεων. Αυτό επιβεβαιώνετε από τις βιοϊατρικές αναλύσεις ασθενών που πάσχουν από σοβαρά νευρολογικά προβλήματα (αυτιστικοί, σχιζοφρενείς, καταθλιπτικοί). Στους ψυχωτικούς ασθενείς, μάλιστα, διαπιστώθηκε σαφής αύξηση της επιγενετικής μεθυλίωσης των γονιδίων (BDNF) στα κύτταρα του μετωπιαίου φλοιού τους.
Τα αποτελέσματα αυτών των ερευνών φαίνεται να παραβιάζουν και να αμφισβητούν στην πράξη τη βασική απαγορευτική αρχή της σύγχρονης γενετικής, σύμφωνα με την οποία «τα επίκτητα χαρακτηριστικά δεν κληρονομούνται ποτέ». Αν όμως το περιβάλλον δεν είναι σε θέση να προκαλεί απευθείας στοχευμένες γενετικές αλλαγές στο γενετικό υλικό (DNA), μπορεί, εντούτοις, κάλλιστα να προκαλεί βαθύτατες επιγενετικές μεταβολές στην έκφραση των γονιδίων, ορισμένες από τις οποίες είναι κληρονομήσιμες.
Η Περιβαλλοντική Επιγενετική είναι αναμφίβολα ένας αναπτυσσόμενος τομέας, οι εξελίξεις του οποίου μπορεί να προσφέρουν ενδείξεις για το πώς οι περιβαλλοντικές τοξικές ουσίες επιδρούν δυσμενώς στην ανθρώπινη υγεία. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές προκλήσεις στη μελέτη της σχέσης των επιγενετικών μηχανισμών με τοξικές εκθέσεις και σχετικές εκβάσεις νοσημάτων. Κάθε περιβαλλοντική έκθεση μπορεί να προκαλεί επιγενετικές τροποποιήσεις που ποικίλλουν από ιστό σε ιστό και αυτή η ποικιλότητα μπορεί να επεκταθεί και στο κυτταρικό επίπεδο. Συνεπώς, οι επιγενετικές επιδράσεις μπορεί να μην είναι δυνατόν να γενικευθούν σε άλλους ιστούς και οι μελλοντικές μελέτες πρέπει να εξετάσουν τις επιγενετικές επιδράσεις των ίδιων περιβαλλοντικών παραγόντων σε διαφορετικούς ιστούς.
Τέλος
Τα κοινά ανατομικά και νοητικά χαρακτηριστικά όλων των πλασμάτων που ανήκουν στο είδος μας (Homo sapiens) θα πρέπει να βασίζονται στην κοινή γονιδιακή μας κληρονομιά. Και η κοινή γενετική μας κληρονομιά εξηγείται με τη σειρά της από την κοινή βιολογική καταγωγή και εξέλιξη των ανθρώπινων γονιδιωμάτων.
Αν όμως η ισότητα μεταξύ των ανθρώπων εξαρτάται όντως από την κοινή βιολογική μας καταγωγή (και όχι από κάποια ηθικο-πολιτική ή θρησκευτική επιταγή), τότε πώς εξηγούνται η τεράστια ποικιλομορφία στο εσωτερικό του είδους μας και η ουσιαστική μοναδικότητα κάθε ανθρώπινου όντος;
Η απάντηση σε αυτό το βασανιστικό ερώτημα θα εξαρτηθεί όχι μόνο από τη διαύγαση των πολύπλοκων σχέσεων ανάμεσα στα γονίδια και το περιβάλλον τους, αλλά και από τη βαθύτερη κατανόηση των ποικίλων επιγενετικών μηχανισμών που διαμεσολαβούν στις αμφίδρομες αλληλεπιδράσεις των γονιδίων με το περιβάλλον.
Επομένως, το μεγάλο στοίχημα για την ανάπτυξη της επιγενετικής σκέψης στον εικοστό πρώτο αιώνα δεν είναι, όπως συχνά λέγεται, η εγκατάλειψη των στείρων «αναγωγιστικών» μεθόδων για χάρη κάποιων πιο δημιουργικών «ολιστικών» προσεγγίσεων, αλλά, αντιθέτως, η αναζήτηση μιας νέας και χωρίς ιδεολογικές προκαταλήψεις αντίληψης για τη συνάρθρωση των γονιδίων με το περιβάλλον τους.
