Эффект — это то, что биолог из Университета Дьюка Райан Боуг называет «стратегией хеджирования ставок». В природе черви живут по принципу «подъем или спад», при котором периодический голод опустошает население, но не все черви погибают. Выжившие меньше и менее плодовиты, и они приобретают стойкость, которой хватит как минимум на два поколения.
По словам Боуга, меняются не сами гены, а то, как эти гены используются.Боуг и его команда Duke морили голодом тысячи червей C. elegans в течение одного или восьми дней на первой стадии развития личинок после вылупления.
Когда кормление было возобновлено, черви, которые дольше голодали, росли медленнее, становились меньше и менее плодовиты. Они также оказались более восприимчивыми ко второму приступу голода.У голодных червей также было потомство меньшего размера, меньшего размера и менее плодовитое.
Однако эти дети и внуки голода оказались более устойчивыми к голоданию и тесту на жароустойчивость. Большинство из них также были самцами, а не обычным гермафродитом, самооплодотворяющимся.В своих естественных условиях, похоже, черви способны увеличивать скорость своего роста и плодовитость во времена изобилия, а затем возвращать эти черты обратно в тяжелые времена. «У них есть память о голоде, — сказал Боуг. Конечный результат — это «комбинация затрат на фитнес и пользы, которая складывается из поколения в поколение», — написали авторы в исследовании, опубликованном в начале онлайн-публикации в журнале Genetics.
Тысячи 1-миллиметровых червей были многократно отсортированы вручную для тщательного изучения. «Фенотипический анализ — это большая работа», — сказал Боуг.Хотя это исследование еще не определяет механизм, который контролирует активность генов на протяжении поколений после голода, полученные данные создают основу для этого, сказал Боуг.
Изменение активности генов, называемое эпигенетикой, может быть результатом модификации молекул РНК, которые взаимодействуют с генами; модификация упаковки с ДНК; молекулярные переключатели, прикрепленные непосредственно к самой ДНК; или даже что-то связанное с электростанциями клетки, митохондриями, сказал Боуг.Каким бы ни был эпигенетический контроль, он явно передается из поколения в поколение.По словам Боуг, появление большего количества самцов может быть реакцией на стресс, которая обеспечивает большее генетическое разнообразие, чем может быть получено при обычном самооплодотворении. По его словам, в этом отношении более «ауткроссинг» с участием мужчин может также способствовать распространению эпигенетических изменений, вызванных голодом.
Это исследование большого количества генетически идентичных червей перекликается с естественным экспериментом, который проводился на людях в Нидерландах во время Второй мировой войны. «Голодная зима» была очень холодным периодом с ноября 1944 года до конца весны 1945 года, во время которого немецкая блокада вынудила голландцев выжить, потребляя меньше одной трети их обычного количества калорий.В течение десятилетий после этого голландские и британские ученые изучали детей, перенесших этот голод в утробе матери.
Эти дети были меньше среднего голландца, и их дети тоже были меньше. Они также оказались более восприимчивыми к заболеваниям обмена веществ, включая диабет, ожирение и сердечно-сосудистые заболевания.
По словам Боуга, исследования голодной зимы показали, что здесь произошло эпигенетическое изменение, но необходимы исследования на животных, чтобы глубже понять, как это работает.