Как люди адаптируются к окружающей среде, например к своей среде обитания (в лесу, в сельской или городской местности) и к своему образу жизни (кочевая охота и собирательство или оседлое земледелие)? В ходе эволюции человека окружающая среда оказывала селективное давление, что приводило к отбору генетических мутаций, полезных для нашего вида. Ученые из отдела эволюционной генетики человека (Institut Pasteur / CNRS URA 3012) под руководством Луиса Кинтана-Мурси, директора по исследованиям CNRS в Институте Пастера, недавно доказали, что среда обитания и образ жизни человеческих популяций также могут иметь эпигенетическое влияние. путем внесения изменений, которые модулируют экспрессию генов.В отличие от генетики, которая изучает последовательность нуклеиновых кислот, составляющих ДНК и несущих наши гены, эпигенетика фокусируется на элементах, которые не изменяют генетическую последовательность, но могут влиять на экспрессию генов.
Для этого исследования ученые изучили эпигенетические изменения ДНК, такие как метилирование, при котором к последовательности гена добавляются метильные химические группы (см. Вставку).Чтобы определить степень влияния окружающей среды на эпигеном, ученые рассмотрели две популяции в Центральной Африке с разным образом жизни и средой обитания: пигмеи, кочевые охотники-собиратели, живущие в лесах, и банту, оседлые фермеры в городах, сельской местности или лесах. среды обитания. Эти две популяции разделились примерно 60 000 лет назад.
Ученые также исследовали конкретную группу фермеров банту, живущих в той же лесной среде, что и пигмеи.Ученые начали со сравнения уровня геномного метилирования у этой конкретной группы лесных банту с уровнем городского или сельского банту. Они заметили, что недавнее изменение среды обитания привело к изменениям эпигенома, которые в основном повлияли на функции иммунной системы.В то же время они сравнили метилирование живущих в лесу банту с метилированием пигмеев, на этот раз для изучения влияния их образа жизни (банту — фермеры, а пигмеи — охотники-собиратели).
Ученые выявили различия в эпигеноме, связанные с развитием (размер, минерализация костей и т. Д.). Они заметили, что эти изменения повлияли на физические характеристики, которые отличают банту от пигмеев. Поэтому они назвали эти различия «историческими».Хотя на эпигенетические изменения, такие как метилирование ДНК, может сильно влиять окружающая среда, они не передаются из поколения в поколение.
Однако они могут стать наследственными, если находятся под контролем мутации в ДНК. Исследователи доказали, что «недавние» изменения в эпигеноме, влияющие на иммунитет, не связаны с генетическим контролем, тогда как «исторические» различия действительно включают элемент генетического контроля, что делает их наследственными и долговременными.
Эти результаты частично объясняют, почему некоторые люди предрасположены к определенным заболеваниям. «Наше исследование показывает, что изменение образа жизни и среды обитания оказывает большое влияние на наш эпигеном и что урбанизация существенно влияет на эпигенетические профили иммунной системы. Это демонстрирует, насколько важно, наряду с более традиционными генетическими исследованиями, изучить, как эпигенетические изменения могут привести к иммунная система, которая более склонна к развитию аутоиммунных заболеваний, аллергии, воспалений и так далее », — объясняет Луис Кинтана-Мурчи.Этот тип исследования, сочетающий популяционную генетику и эпигенетику, вскоре может быть применен к другим популяциям, чтобы определить, на какие биологические функции больше всего влияет наша постоянно меняющаяся среда, образ жизни и среда обитания.Эпигеном относится ко всем изменениям в ДНК, которые модулируют активность генов без фактического изменения генетической последовательности.
Метилирование ДНК — одно из таких изменений. Метильная группа — это молекула, связанная с последовательностью гена.
Гены с несколькими метильными группами экспрессируются недостаточно, тогда как гены практически без метильных групп экспрессируются сверх. Хотя метилирование на самом деле не меняет генетическую последовательность, оно может оказывать значительное влияние на активность генов.
Эти эпигенетические изменения гораздо более гибкие и происходят гораздо быстрее, чем генетические мутации.