Прошло исследование: жизненный опыт отца влияет на его детей еще до их рождения

В научном сообществе долгое время считалось, что сперматозоиды служат лишь для передачи дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Однако недавние исследования на лабораторных мышах, опубликованные в журнале Nucleic Acids Research, выявили, что это не так. Руководителем проекта был Колин Конин, эксперт по эпигенетике из Университета Пенсильвании.

В процессе созревания сперматозоиды поглощают матричную рибонуклеиновую кислоту (мРНК) и передают её эмбриону после оплодотворения. Это означает, что отцы могут влиять на своих детей не только через гены, но и через свой образ жизни.

Раньше полагали, что к моменту завершения созревания в придатке яичка (эпидидимисе) сперматозоиды теряют значительную часть своего содержимого. Однако это предположение было поставлено под сомнение.

Учёные знали, что сперматозоиды содержат небольшие фрагменты рибонуклеиновой кислоты, которые могут подавлять экспрессию генов. Эти фрагменты связывались с влиянием питания, стресса и физической активности на развитие потомства.

Однако матричная рибонуклеиновая кислота, содержащая инструкции для синтеза белков, ранее не изучалась в этом контексте. Как отметил Конин: «История мРНК была до сих пор неизвестна».

Исследователи провели секвенирование мРНК в сперматозоидах мышей, клетках эпителия придатка яичка и везикулах, которые обеспечивают межклеточный транспорт молекул. Результаты показали, что сперматозоиды накапливают мРНК в процессе созревания. Источником этих молекул, вероятно, являются эпидидимосомы.

В лабораторных условиях везикулы передавали мРНК незрелым сперматозоидам. Транскрипты, перенесённые в незрелые клетки, соответствовали транскриптам зрелых сперматозоидов. Некоторые мРНК, присутствовавшие в зрелых сперматозоидах, отсутствовали в неоплодотворённых яйцеклетках, но появлялись в оплодотворённых, что свидетельствует об их переносе сперматозоидами.

Это открытие показывает, что питание, стресс и физическая активность отца могут влиять на его сперматозоиды и, через них, на последующее поколение. Механизм, основанный на мРНК, оказывается более эффективным по сравнению с уже известным влиянием малых РНК.

Конин подчеркнул, что окружающая среда может воздействовать на сперматозоиды и, возможно, на последующее поколение через мРНК. Выявление этих молекул является задачей, тогда как доказательство их функциональной роли — отдельный этап исследований.

Для оценки влияния РНК из сперматозоидов на развитие эмбриона исследователи ввели длинные последовательности РНК в партеногенетические эмбрионы мышей — яйцеклетки, которые развиваются без участия сперматозоидов. Эти клетки продемонстрировали изменения в экспрессии генов, аналогичные изменениям в оплодотворённых эмбрионах. Это подтверждает способность мРНК из сперматозоидов регулировать генную экспрессию после оплодотворения.

Учёные также проанализировали данные, полученные у людей, и обнаружили, что зрелые сперматозоиды содержат аналоги многих мРНК, обнаруженных у мышей. Это указывает на то, что данный механизм работает и у человека.

Эксперты высоко оценили работу команды Конина, которая доказала наличие полноразмерных мРНК и показала их роль в развитии эмбриона.

Эрик Миска, специалист по РНК из Кембриджского университета, отметил, что с каждым годом учёные находят всё больше видов РНК, которые перемещаются между тканями неожиданными способами. «Чем больше мы их обнаруживаем, тем интереснее становится. Важно понять, как интерпретировать эту информацию», — добавил он.

Сейчас учёные приходят к выводу, что сперматозоиды могут передавать не только дезоксирибонуклеиновую кислоту, но и молекулярные сигналы, формирующиеся под влиянием жизненного опыта отца. Если эти сигналы влияют на развитие эмбриона, то отцы могут передавать своим детям не только генетическую информацию, но и часть своей эпигенетической истории.