Епигенетиката буквално се отнася до това, което е насложено върху генетиката. Епигенетичните процеси обясняват как непрекъснатото излагане на фактори на околната среда оформя бързо адаптивни реакции.
Тези адаптационни процеси са ключови за оцеляването на всички видове, особено в една все по-бързо променяща се среда. Ако искате да знаете особеностите на този научен клон, продължете да четете.
Не цялото генетично наследство се получава от гени
От училище научаваме, че черти като цвят на очите и текстура на косата се управляват от гени, кодиращите протеините части на ДНК, които се наследяват, но това е само част от процеса.Истината е, че гените, кодирани от азотни бази, съставляват само 1,5% от общата ДНК.
Какво се случва с тези огромни оставащи 98,5%? Е, не е напълно известно. Тези некодиращи части могат да се считат за подобни на Deep Web. Правейки аналогия, съдържащата се там информация не може да бъде достъпна с помощта на традиционен браузър.
Епигеномът също се предава по наследство
Досега са известни последователности, които не кодират протеини, но са мишената на процесите на генна регулация. Така беше описано, че тези некодиращи последователности могат да бъдат "маркирани" и че тези белези съставляват система, която управлява генната експресия. Това е, което се нарича епигеном.
Епигенетиката работи чрез химически маркери или белези, които, добавени към хромозоми или хистони, включват или изключват гените.
Полученият нов фенотип се предава от клетка на нейните дъщерни клетки при клетъчното делене, но също така се наследява от живо същество на неговото потомство. Тези черти могат да се запазят в продължение на няколко поколения. Ето няколко примера за епигенетични промени в животинското царство.
Отбранителната черупка на водната бълха
Сладководните бълхи принадлежат към род планктонни ракообразни, наречен Daphnia. Тези малки могат да открият химикали, произведени от техните хищници, когато са наоколо.
Така, при възприемането на тази заплаха, израства един вид отбранителна стена. По-конкретно, животното претърпява промени в архитектурата на карапакса, което увеличава дебелината и твърдостта на прокутикула.
Освен това, тези безгръбначни също показват по-сложни промени, които се адаптират към стратегията за лов на всеки хищник. Например D. pulex развива "зъби" , които противодействат на хватката на ларвите на призрака джудже Chaoborus (Diptera).
Напротив, в присъствието на хищника Notonecta glauca, видът Dapnia longicephala развива гребени, които пречат на проникването на муцуната на хищника. Тези трансформации на водната бълха се дължат на епигенетиката.
Колкото и да е страхотно, по-удивителното е, че техните потомци също ще се раждат с такива шлемове и често това явление продължава дори при техните внуци. Така защитата се наследява между поколенията.
Епигенетика и адаптация към изменението на климата
През 2016 г. канадски учени демонстрираха, че популация от скат (Leucoraja ocellata), която обитава южния залив на Св. Лорънс, е станала по-малка в отговор на по-топлите води. Те са намалили размера на тялото си с 45% в сравнение с други популации.
Учените съобщиха, че тези кънки са се адаптирали към температури на топла вода, които са с около 10°C по-високи от други места в залива.Това е важна адаптация, тъй като когато океанът се затопли, съдържанието на кислород намалява, което затруднява адекватното окисляване на по-големите риби.
Проучването открива 3653 промени в експресията на техните гени, които отразяват, в допълнение към промяната в размера на тялото, други, свързани с физиологични процеси. С изключение на откритите епигенетични вариации, последователността на неговите гени е идентична с тази на друга популация от атлантически скатове.
Изследване на епигенетичните промени, причинени от инсектициди
Излагането на инсектициди оказва силен натиск върху видовете насекоми, тъй като без каквито и да е средства за съпротивителни механизми те няма да оцелеят. Използването на инсектициди в програмите за контрол на вектори и вредители е неизбежно от съображения за обществено здраве и в индустриалното земеделие.
Доказателствата сочат, че в допълнение към известните механизми на резистентност епигенетичните процеси могат да играят важна роля.Епигенетичните промени в ДНК в отговор на излагане на инсектицид могат да създадат чувствителен начин на действие за подобряване на ранната адаптация. Поради тази причина това е поле на интензивни научни изследвания.