Czy dziedziczenie wiedzy jest możliwe z punktu widzenia neuronauki?

16 lutego, 2020
Właśnie opublikowane zostały wyniki nowego badania dotyczącego licznych możliwości obejmujących między innymi dziedziczenie wiedzy. W efekcie badacze zyskali argumenty pozwalające na zakwestionowanie bariery Weismanna. Czy chcesz dowiedzieć się czegoś więcej na ten temat?

Ostatnie badania przeprowadzone na uniwersytecie w Tel Awiwie podważyły jedną z podstawowych zasad biologii, czyli barierę Weismanna. Wyniki jednego z takich eksperymentów są jedynie pierwszym krokiem do dalszych badań nad tym, czy z punktu widzenia neuronauki możliwe jest dziedziczenie wiedzy.

Zespół kierowany przez Odeda Rechaviego z wydziału neurobiologii Wydziału Nauk Przyrodniczych im. George’a S. Wise’a wraz ze Szkołą Neuronauki Sagol odkrył pewien specyficzny mechanizm w naszym RNA, który umożliwia dziedziczenie wiedzy.

Odbywa się to dokładnie poprzez przenoszenie na kolejne pokolenia reakcji neuronowych na warunki środowiskowe. Zatem wyuczona reakcja wpłynie na przykład na zachowanie Twoich dzieci.

Naukowcy ze wspomnianego powyżej zespołu opublikowali wyniki swojego badania w dniu 6 czerwca 2019 roku. Przeprowadzili oni eksperyment z nicieniami gatunku caenorhabditis elegans. Badacze byli w stanie wykazać, że komórki w ich układzie nerwowym mogą przekazywać informacje kolejnym pokoleniom robaków.

Rodowód i dziedziczenie wiedzy – czy te dwa zagadnienia mają ze sobą coś wspólnego?

Wydaje się obecnie, że ten mechanizm regulacji RNA pozwoliłby układowi nerwowemu żywych stworzeń na komunikację z ich kolejną linią zarodkową. Ta linia wpłynęłaby na zachowanie kolejnych generacji tego żywego stworzenia. To nowe odkrycie jest niezmiernie fascynujące z wielu różnych ciekawych względów.

Komórki

Zasadniczo rzecz ujmując, jeśli badania te okażą się być prawdziwe, może się okazać, że nasz układ nerwowy jest w stanie odegrać istotną rolę w poziomie wiedzy u naszego potomstwa. Odkrycie to byłoby całkowitą sprzecznością z obowiązującą obecnie barierą Weismanna.

Chociaż jest to jedna z najczęściej akceptowanych zasad biologicznych w dzisiejszej nauce, coraz większa liczba ekspertów wątpi w jej słuszność.

Bariera Weismanna – co to takiego?

Teoria opracowana przez Augusta Weismanna ta stwierdza, że cechy, które dziedziczysz, znajdują się w komórkach ciała i somie. Stwierdza również, że nie ma możliwości przekazania ich przyszłym pokoleniom. Według Weismanna jest to bariera różnicująca komórki somatyczne i komórki rozrodcze (komórki jajowe i nasienie).

August Weismann był niemieckim biologiem i genetykiem. Swoje odkrycia na temat informacji dziedzicznej lub dziedziczenia plazmy zarodkowej przedstawił w książce opublikowanej w 1892 roku.

Zgodnie z jego teorią, wszelkie zmiany w plazmie zarodkowej spowodowane przez Twoje środowisko wpłynęłyby tylko na geny, które przekazujesz swoim dzieciom, jeśli miałyby one miejsce w plazmie zarodkowej. Nie stałoby się tak, gdyby zmiany takie miały miejsce w komórkach somy (ciele). Zatem dziedziczenie wiedzy i innych aspektów rozwojowych nie byłoby możliwe.

Niektórzy eksperci twierdzą, że bariera somatyczno-zarodkowa nie działa jednak w ten sposób. Jednak w przeważającej części ludzie przez wiele dekad używali tej teorii jako podstawy do odrzucenia idei, że można odziedziczyć cechy nabyte.

Wyniki najnowszych badań

Wyniki niedawno opublikowanego badania obejmującego dziedziczenie wiedzy mocno podkopały słuszność bariery Weismanna. Naukowcy zastosowali do tego celu najbardziej zaawansowane systemy.

W celu stworzenia wariacji genów lub zmutowanych alleli wykorzystali oni narzędzie do edycji genów CRISPR-Cas9. Wykorzystali także obrazowanie wapnia (GECI) i skodyfikowany wskaźnik wapnia, GCaMP2.

W ten sposób stworzyli robaki, które wytwarzały endogenne siRNA (endo-siRNA) zależne od RDE-4 tylko w swoich neuronach. Celem tego badania było zrozumienie dziedzicznych skutków neuronowych małego jądrowego RNA (oryg. small nuclear RNA – snRNA). Obrazowanie wapniem pozwoliło im obserwować aktywność neuronalną za pomocą układów optogenetycznych.

Dziedziczenie wiedzy: jak to działa w praktyce?

W trakcie tego badania naukowcy stwierdzili, że snRNA w naszych neuronach reguluje geny w linii zarodkowej. W efekcie tego może wpływać na zachowanie przyszłych pokoleń. Mechanizm, o którym mówimy, kontrolowałby ekspresję tego genu w linii zarodkowej przez wiele następnych pokoleń.

RNA

Mówiąc dokładniej, neuronowy RDE-4 może kontrolować chemotaksję przez co najmniej trzy pokolenia. Dokonałby tego poprzez Argonaute HRDE-1, który jest substancją występującą tylko w linii zarodkowej.

Otwarcie drzwi do dalszych badań

To odkrycie stwierdza, że komórki w układzie nerwowym i linii zarodkowej mogą się komunikować między sobą. Dzięki temu możemy przekazać zdobyte informacje kolejnym pokoleniom. A to obejmuje także dziedziczenie wiedzy przez następne generacje.

Te badania znacznie zmieniły nasze rozumienie tego procesu. Mają one również ogromny wpływ na to, co do tej pory wiemy na temat genetyki, ewolucji, epigenetyki i zdolności do dziedziczenia inteligencji.

Lev, I., Gingold, H., & Rechavi, O. (2019). H3K9me3 is required for inheritance of small RNAs that target a unique subset of newly evolved genes. eLife, 8, e40448. doi:10.7554/eLife.40448

Rosso, Cami (2019) New Neuroscience Discovery May Disrupt Biology. Study shows that nervous system cells can transmit information to progeny. Psychology Today

Easley, C. A., Simerly, C. R., & Schatten, G. (2014). Gamete derivation from embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells or somatic cell nuclear transfer-derived embryonic stem cells: state of the art. Reproduction, fertility, and development, 27(1), 89–92. doi:10.1071/RD14317