Epigenetica verwijst letterlijk naar wat over genetica heen wordt gelegd. Epigenetische processen verklaren hoe continue blootstelling aan omgevingsfactoren snelle adaptieve reacties vormt.
Deze aanpassingsprocessen zijn essentieel voor het voortbestaan van alle soorten, vooral in een steeds sneller veranderende omgeving. Als je de bijzonderheden van deze wetenschappelijke tak wilt weten, lees dan verder.
Niet alle genetische overerving wordt verkregen door genen
Sinds school leren we dat eigenschappen zoals oogkleur en haartextuur worden bepaald door genen, de eiwitcoderende delen van DNA die worden overgeërfd, maar dit is slechts een deel van het proces.De waarheid is dat genen, gecodeerd door stikstofhoudende basen, slechts 1,5% van het totale DNA uitmaken.
Wat gebeurt er met die enorme resterende 98,5%? Nou, het is niet helemaal bekend. Deze niet-coderende delen kunnen worden beschouwd als vergelijkbaar met het Deep Web. Om een analogie te maken, de informatie die daar staat is niet toegankelijk via een traditionele browser.
Het epigenoom is ook geërfd
Tot nu toe zijn sequenties bekend die niet coderen voor eiwitten, maar het doelwit zijn van genregulatieprocessen. Er is dus beschreven dat deze niet-coderende sequenties kunnen worden "gemarkeerd" en dat deze markeringen een systeem vormen dat de genexpressie regelt. Dit wordt het epigenoom genoemd.
Epigenetica werkt door middel van chemische tags of markeringen die, toegevoegd aan chromosomen of histonen, genen aan- of uitzetten.
Het resulterende nieuwe fenotype wordt doorgegeven van een cel aan zijn dochtercellen in celdeling, maar het wordt ook geërfd van een levend wezen naar zijn nakomelingen. Deze eigenschappen kunnen meerdere generaties behouden blijven. Hier zijn enkele voorbeelden van epigenetische veranderingen in het dierenrijk.
De verdedigingsschil van de watervlo
Zoetwatervlooien behoren tot een geslacht van planktonische schaaldieren genaamd Daphnia. Deze kleintjes kunnen chemicaliën detecteren die door hun roofdieren worden geproduceerd als ze in de buurt zijn.
Dus bij het waarnemen van deze dreiging groeit er een soort verdedigingsmuur. Het dier ondergaat met name veranderingen in de architectuur van het schild, waardoor de dikte en stijfheid van het procutikel toenemen.
Bovendien vertonen deze ongewervelde dieren ook meer geavanceerde veranderingen die zich aanpassen aan de jachtstrategie van elk roofdier. D. pulex ontwikkelt bijvoorbeeld "hoektanden" die de greep van de dwerggeest Chaoborus (Diptera) larven tegengaan.
Integendeel, in aanwezigheid van het roofdier Notonecta glauca ontwikkelt de soort Dapnia longicephala toppen die het binnendringen van de snuit van het roofdier belemmeren. Deze transformaties van de watervlo zijn het gevolg van epigenetica.
Geweldig als het is, wat opvallender is, is dat hun nakomelingen ook met zulke helmen geboren zullen worden, en vaak zet dit fenomeen zelfs door bij hun kleinkinderen. De verdediging wordt dus geërfd tussen generaties.
Epigenetica en aanpassing aan klimaatverandering
In 2016 hebben Canadese wetenschappers aangetoond dat een populatie vleetvissen (Leucoraja ocellata), die in de zuidelijke Golf van St. Lawrence leven, kleiner is geworden als reactie op warmer water. Ze hebben hun lichaamsgrootte met 45% verkleind in vergelijking met andere populaties.
Wetenschappers meldden dat deze schaatsen zich hadden aangepast aan warme watertemperaturen, die ongeveer 10°C warmer zijn dan op andere locaties in de golf.Dit is een belangrijke aanpassing, aangezien wanneer de oceaan opwarmt het zuurstofgeh alte afneemt, waardoor het voor grotere vissen moeilijk wordt om voldoende zuurstof te krijgen.
De studie ontdekte 3653 veranderingen in de expressie van hun genen die, naast de verandering in lichaamsgrootte, andere weerspiegelden die verband hielden met fysiologische processen. Afgezien van de ontdekte epigenetische variaties, was de volgorde van de genen identiek aan die van een andere populatie Atlantische vleten.
De studie van epigenetische veranderingen veroorzaakt door insecticiden
Blootstelling aan insecticiden oefent een sterke druk uit op insectensoorten, omdat ze zonder enige vorm van resistentiemechanisme niet zullen overleven. Het gebruik van insecticiden in vector- en ongediertebestrijdingsprogramma's is om redenen van volksgezondheid en in de industriële landbouw onvermijdelijk.
Er zijn aanwijzingen dat, naast bekende resistentiemechanismen, epigenetische processen een belangrijke rol kunnen spelen.Epigenetische veranderingen in DNA als reactie op blootstelling aan insecticiden kunnen een gevoelig werkingsmechanisme creëren om vroege aanpassing te bevorderen. Om deze reden is het een gebied van intensief wetenschappelijk onderzoek.