Возраст матери может влиять на потомство, не меняя ДНК

Возраст матери может влиять на физические признаки и поведение ее потомства у людей и многих других видов животных. Исследователи называют эти изменения эффектами материнского возраста. Хотя это явление широко распространено в животном мире, ученые до сих пор работают над пониманием биологических процессов, лежащих в его основе, и причин его сохранения на протяжении эволюционной истории.

«Эффекты материнского возраста невероятно распространены — от беспозвоночных до людей, слонов, других приматов и млекопитающих», — говорит Кристин Гриббл, научный сотрудник Бай Пол Центра Морской биологической лаборатории. «Почти все формы жизни демонстрируют определенный уровень эффекта материнского возраста, и большинство из них — негативные эффекты, вызванные преклонным возрастом матери».

Чтобы выяснить, как информация о возрасте матери передается потомству, лаборатория Гриббл изучает коловраток — крошечных водных животных, которые быстро размножаются и хорошо подходят для лабораторных экспериментов.

«Понимание механизма у этих простых беспозвоночных может помочь нам понять, как эффекты материнского возраста проявляются и у людей», — добавила она.

Исследования коловраток привели команду к неожиданному предположению. Эффекты материнского возраста могут контролироваться эпигенетическими процессами, которые изменяют использование генов, а не мутациями, меняющими последовательность ДНК.

Работа в лаборатории Гриббл, проведенная постдокторантом Алиссой Лигуори (ныне доцентом SUNY-Нью-Пальц), изучала два разных генотипа одного вида коловраток. Результаты показали, что эффекты, связанные с возрастом матери, не усиливались с каждым поколением. Вместо этого они могли быть обращены вспять в пределах одного поколения.

Такое быстрое обращение опровергает идею о том, что эффекты материнского возраста в основном вызваны постепенным накоплением клеточных повреждений или мутаций ДНК, связанных со старением, как ранее предполагали многие исследователи. Полученные данные указывают на эпигенетический процесс, включающий модификации гистонов. Эти модификации могут влиять на то, включены ли гены или выключены.

Команда Гриббл сейчас проверяет, ответственны ли модификации гистонов за эффекты материнского возраста, наблюдаемые у коловраток. Она также рассматривает возможность того, что митохондриальная ДНК, которая обычно наследуется от матери, может играть роль «в передаче информации о возрасте матери от матерей потомству».

Генетические различия также могут определять, насколько сильно потомство подвержено влиянию пожилой матери.

«Вероятно, существуют варианты генов, которые защищают от негативных эффектов преклонного материнского возраста», — говорит Гриббл. «В одном из наших штаммов мы наблюдали, что потомство от пожилых матерей имело более длительную продолжительность жизни, что предполагает возможное участие генетического механизма в этом полезном эффекте».

Это открытие подчеркивает важное осложнение. Хотя преклонный возраст матери часто ассоциируется с вредными последствиями, генетическая вариативность иногда может уменьшать эти эффекты или даже приносить пользу.

Крупная эволюционная загадка заключается в том, почему эффекты материнского возраста остаются столь широко распространенными. Потомство, рожденное от пожилых матерей, часто живет короче, меньше размножается и имеет более низкую эволюционную приспособленность. Теоретически можно было бы ожидать, что естественный отбор постепенно устранит признаки, дающие такие недостатки. Тем не менее эффекты материнского возраста продолжают проявляться у необычайно широкого круга видов.

Гриббл считает, что частично объяснение может заключаться в том, что естественный отбор становится слабее на поздних этапах жизни организма.

«Селективное давление гораздо ниже в преклонном возрасте, особенно у коловраток, которые приспособлены к тому, чтобы жить и размножаться в основном в молодом возрасте», — пояснила она.

К тому времени, когда самки коловраток достигают преклонного возраста, они уже произвели большую часть своего потомства. В результате может быть меньше эволюционного давления, благоприятствующего признакам, которые помогают пожилым самкам производить особенно приспособленное потомство.

Для Гриббл один из самых захватывающих вопросов — как биологическая информация может передаваться за пределы одного поколения.

«Я хочу понять, как информация о среде бабушки или прабабушки может влиять на фенотип ее внучки или правнучки», — объясняет она.

Понимание того, как материнские эффекты передаются через поколения, может со временем углубить знания ученых о здоровье человека и способствовать будущим подходам в прецизионной медицине. Исследование предполагает, что биология человека может отражать не только ДНК, унаследованную при зачатии. Условия, пережитые предыдущими поколениями, также могут иметь значение.

«Дело не только в том, что в вашем геноме как личности», — говорит Гриббл, потому что «ваше здоровье потенциально зависит от здоровья и среды вашей мамы, бабушки и прабабушки».

Источники:

Материалы предоставлены Морской биологической лабораторией.

Alyssa Liguori, Sovannarith Korm, Alex Profetto, Emily Richters, Kristin E. Gribble. Transgenerational and Intergenerational Maternal Age Effects Exhibit Complex, Genotype-Specific Patterns of Inheritance. The American Naturalist, 2026; 000 DOI: 10.1086/742104