Jakie „notatki” zostawiają dzieciom w genach rodzice, czyli czy lęki i traumy są dziedziczne

W 2013 r. przeprowadzono głośny eksperyment. Badacze nauczyli samce myszy bać się zapachu kwiatu wiśni (dokładniej: acetofenonu – jednego z ketonów aromatycznych). Za każdym razem, gdy gryzonie czuły kwiatową woń, rażono je impulsem elektrycznym. Tak wytrenowane myszy dopuszczono do rozrodu. Testy behawioralne ujawniły, że u następnego pokolenia występowała reakcja stresowa na zapach kwiatu wiśni, mimo że nigdy wcześniej się z nim nie zetknęło. Młode myszy wykazywały wzmocnioną aktywność receptora zapachowego, który wiąże cząsteczki acetofenonu, a następnie przekazuje informacje na ich temat do układu nerwowego.

Wyglądało na to, że rodzice zapisali w swoim DNA „wiadomość”: „Geny związane z odczytywaniem woni są bardzo ważne, dlatego należy z nich często korzystać i poddawać je intensywnej ekspresji, czyli procesowi przekształcenia informacji w funkcjonalne białko lub cząsteczkę RNA”. Takie „notatki” to część tzw. epigenomu. Składają się na niego wszystkie znaczniki nanoszone na sekwencję genetyczną. Nie zmieniają zasadniczej treści, ale dodają jej interpretacje i „tłumaczenia” na język białek. Zjawiska te bada epigenetyka, a proces przekazywania znaczników DNA z pokolenia na pokolenie to żywo dyskutowane dziedziczenie epigenetyczne.

Jak działają genetyczne notatki?

Odziedziczone po rodzicach DNA zawiera podstawowe instrukcje dotyczące anatomii, biochemii i fizjologii. Zasadniczy genom pozostaje niezmienny i jest ściśle chroniony: komórki stosują wiele mechanizmów zapobiegających modyfikacjom pierwotnej matrycy DNA. Jednak w ostatnich latach pojawia się coraz więcej dowodów na to, że genetyczne instrukcje da się zmieniać na poziomie osobniczym.

Łatwo to wyjaśnić na przykładzie jednojajowych bliźniąt. Mają taki sam genom, a zatem też identyczną wrodzoną skłonność do zachorowania na nowotwory, choroby metaboliczne czy krążeniowe. Ale jeśli jedno z rodzeństwa będzie przez całe życie paliło, piło, odżywiało się niezdrowo i prowadziło siedzący tryb życia, jego geny będą ulegały innej ekspresji niż geny brata, który żył aktywnie i zdrowo.

Te różnice wynikają po części z bezpośredniego oddziaływania czynników środowiskowych – dym niszczy płuca, a niewłaściwa dieta rozregulowuje metabolizm. Jednak poza tym organizm reaguje na środowisko, zwiększając lub zmniejszając ekspresję poszczególnych genów, odpowiedzialnych np. za gospodarkę insulinową czy za procesy zapalne. Można to porównać do interpretowania przepisu na ciasto. Zapis w książce kucharskiej pozostaje niezmieniony, ale na marginesie kartki można np. dopisać: „mniej proszku do pieczenia” itp. Czy te karteczki są przypisane do jednego organizmu i potem usuwane, czy też mogą być przekazywane na drodze biologicznej następnym pokoleniom? Gdyby ta druga opcja była prawdziwa, dzieci mogłyby dziedziczyć po swoich rodzicach niektóre doświadczenia, np. przeżyte traumy.

W 1998 r. na łamach „American Journal of Psychiatry” ukazały się wyniki badania 100 osób, które ocalały z Holokaustu. Cierpiały na zespół stresu pourazowego (PTSD), skupiono się jednak na zdrowiu psychicznym ich dzieci. Diagnozowano u nich PTSD znacznie częściej niż w grupie kontrolnej osób o podobnych cechach demograficznych, ale wychowywanych przez rodziców, którzy nie mieli za sobą tak traumatyzujących przeżyć.

Autorzy publikacji podkreślili jednak, że zbadali tylko korelację i nie analizowali przyczyn wykazanych zależności. Zastrzegli, że tzw. międzypokoleniowe PTSD może mieć różną etiologię – niekoniecznie biologiczną. Pewną rolę mogą tu odgrywać np. wyuczone reakcje. Nie można wykluczyć, że środowisko wychowawcze stworzone przez ocalałych z Holokaustu było odmienne od tego z grupy kontrolnej. Przeżyte traumy mogły się przełożyć na styl nawiązywania relacji rodzic–dziecko, a przekazywane z pokolenia na pokolenie opowieści o życiu w zagrożeniu czy o doświadczaniu przemocy mogły mieć wpływ na psychikę córek i synów. Wątek „natura czy kultura” pozostawał więc nierozstrzygnięty.

Do 2000 r. nie przeprowadzono żadnych wiarygodnych badań dotyczących związku między traumą a epigenetyką. Potem jednak ukazało się kilka wartościowych publikacji na ten temat. W 2009 r. zaproponowano (jeszcze bez konkretnych dowodów) mechanizm, na którego zasadzie PTSD mogłoby być epigenetycznie przekazywane następnym pokoleniom. Wskazano tu na rolę metylacji genów powiązanych z zarządzaniem hormonami stresu. Metylacja to jeden z najlepiej poznanych mechanizmów epigenetycznego „znakowania” genomu. Polega na przyłączaniu grup metylowych do nici DNA. Upraszczając: gdy jakiś gen został oznaczony dużą liczbą takich grup, trudniej go „wyplątać” z sekwencji, wyciągnąć na wierzch i poddać ekspresji.

W 2013 r. pojawiły się już pierwsze konkrety dotyczące związków między metylacją a traumą. Okazało się, że u osób, które miały w dzieciństwie traumatyczne doświadczenia (np. były wykorzystywane seksualnie), nawet w dorosłości mogą występować epigenetyczne znaczniki na genie FKBP5, związanym z gospodarką hormonów stresu. Dwa lata później naukowcy dowiedli, że u 61 badanych weteranów z PTSD występowała zmniejszona metylacja w tzw. promotorze NR3C1-1F, czyli w genie kodującym receptor glikokortykoidowy. Innymi słowy, u osób tych występowała wzmożona wrażliwość na hormony stresu.

W 2014 r. wykazano, że dzieci matek, które przeżyły akty ludobójstwa w Rwandzie, miały zmienioną metylację genów regulujących gospodarkę hormonów stresu. W 2015 i 2016 r. pojawiły się doniesienia o znacznikach epigenetycznych na DNA potomków osób ocalałych z Holokaustu. Rok później ukazała się praca, z której wynikało, że dzieci mężczyzn z PTSD mają zmieniony epigenom w rejonach odpowiedzialnych za reakcję na stresory. A na początku tego roku na łamach „Scientific Reports” została opublikowana analiza wskazująca, że u potomków syryjskich uchodźców, którzy doświadczyli przemocy wojennej, występują charakterystyczne ślady epigenetyczne.

Jak się „dziedziczy” traumy?

A jednak rozstrzygających odpowiedzi na pytanie, czy traumę rzeczywiście można odziedziczyć w genach, wcale nie przybywa. Większość wymienionych badań bazuje na bardzo nielicznych grupach (zwykle kilkudziesięcioosobowych) i za to jest krytykowana przez sceptyków. Poza tym nawet prace z wiarygodną i dobrze ocenianą metodologią są trudne do jednoznacznej interpretacji.

Niektóre analizy np. pokazują, że PTSD jednego z rodziców rzekomo dziedziczy się epigenetycznie, ale już drugiego – nie. Są i takie prace, z których wynika, że zespół stresu pourazowego matki pogarsza rokowania dzieci i odciska piętno na ich epigenomie, a ta sama diagnoza u ojca działa na potomków ochronnie. Do takich wyników można dorabiać nieskończenie wiele naciąganych interpretacji. Można też uznać, że poruszamy się w tych danych po omacku. Dotychczas ani jedno badanie nie dowiodło w rozstrzygający sposób, czy znalezione w genomach dzieci markery epigenetyczne powiązane z traumą rzeczywiście zostały przekazane przez rodziców, czy raczej pojawiły się dopiero w organizmie potomnym (np. w następstwie oddziaływania wspomnianego już środowiska wychowawczego).

Dlatego, choć część badaczy reaguje entuzjastycznie na wymienione doniesienia, inni studzą ten zapał. Biolodzy molekularni z Queensland Institute of Medical Research, specjalizujący się w ludzkich (a nie mysich – to istotne) badaniach genetycznych, już w 2008 r. zwrócili uwagę na to, że część „sensacyjnych” doniesień wynika z niezrozumienia lub pomylenia pojęć. Zauważyli, że pewne efekty epigenetyczne mogą być przekazywane z rodziców na dzieci, ale najczęściej nie dzieje się to na drodze międzypokoleniowego dziedziczenia gametowego, lecz na drodze tzw. międzypokoleniowego efektu epigenetycznego.

Pierwszy mechanizm działa tak: organizm rodzicielski nanosi na swój genom „notatki”, a potem przekazuje je do swoich komórek jajowych lub plemników. Te komórki łączą się z gametami partnera lub partnerki, dochodzi do zapłodnienia. Powstały zarodek nosi w sobie znaczniki genów nadane przez rodziców. To tzw. dziedziczenie twarde (hard inheritance), czyli bazujące na chemii DNA.

Drugi mechanizm wygląda inaczej: geny płodu, pierwotnie wolne od epigenetycznych markerów, są nimi stopniowo zapełniane w toku życia. Środowisko, w jakim rozwija się nowy organizm, wpływa na jego epigenom. Jest to miękkie dziedziczenie (soft inheritance). Jego przejawy można znaleźć nawet w parach opiekun–dziecko, które nie są ze sobą spokrewnione. Już prace w 2010 i 2011 r. dowiodły, że dzieci wychowywane przez dorosłych z depresją są na nią bardziej narażone, nawet jeśli z opiekunami nie łączy ich pokrewieństwo. W 2024 r. na łamach „JAMA Psychiatry” wykazano, że ta sama korelacja może dotyczyć zespołu stresu pourazowego. Występuje on częściej u dzieci dorastających z dorosłymi z PTSD, nawet jeśli nie są oni ich biologicznymi rodzicami.

Jak zanikają znaczniki?

Prawidłowe rozpoznanie kierunku zależności pomiędzy epigenetyką a objawami jest problematyczne z jeszcze jednego powodu. Zwrócono na niego uwagę w 2015 r. na łamach „Frontiers in Psychiatry”. W pracy tej analizowano epigenomy weteranów wojennych, u których występował zespół stresu pourazowego. Na początku projektu u wszystkich badanych odnajdywano podobne znaczniki na genach. Potem część weteranów udało się poddać skutecznej terapii i wyleczyć z PTSD. U tej grupy zmiany epigenetyczne cofnęły się wraz z objawami klinicznymi. Co może oznaczać, że metylacja genów i inne podobne markery są raczej skutkiem zaburzeń zdrowia psychicznego, a nie przyczyną.

Międzypokoleniowe PTSD może mieć różne przyczyny, niekoniecznie biologiczne. Istotne bywają wyuczone reakcje.

Między innymi z tych powodów część naukowców uważa, że epigenetyczne dziedziczenie traum jest u ludzi albo niemożliwe, albo bardzo skomplikowane i potrzeba jeszcze wielu badań, by dojść do wiarygodnych wniosków. Badacze ci podkreślają, że przekazanie potomstwu znaczników epigenetycznych na drodze dziedziczenia biologicznego jest mało prawdopodobne, ponieważ po zapłodnieniu, czyli fuzji plemnika i komórki jajowej, u ludzi dochodzi do czyszczenia epigenomu, czyli wymazania „notatek” na genach.

Znanym przykładem takiego resetu znaczników DNA jest tzw. zerowanie zegara epigenetycznego. Wyjaśnijmy: osoba dorosła ma na swoim genomie więcej markerów niż kilkulatek. Ponieważ „notatek” tych przybywa na DNA stopniowo, to mierząc je specjalnymi metodami, można określić epigenetyczny wiek danego człowieka (zegar metylacyjny lub zegar Horvatha). A jednak jeśli 40-letnia osoba spłodzi dziecko, to zegar epigenetyczny potomka będzie wyzerowany i pomiar epigenomu noworodka wskaże zero, a nie 40.

Jak żyje mysz, a jak człowiek?

Wróćmy do wspomnianych na początku myszy, które bały się zapachu kwiatu wiśni. Najwięcej „twardych” danych dotyczących epigenetycznego dziedziczenia traum pochodzi właśnie z badań na gryzoniach. Te doniesienia są często bardzo szczegółowe, a ich metodologii można zarzucić znacznie mniej niż analizom robionym z udziałem ludzi. A jednak i te wyniki nie są rozstrzygające.

Choć ludzie i myszy są ze sobą relatywnie blisko spokrewnieni (kręgowce, łożyskowce, ssaki), to jednak wiele mechanizmów fizjologicznych działa u tych gatunków inaczej. Co znacznie ważniejsze, laboratoryjne gryzonie są organizmami hodowanymi w kontrolowanych warunkach, modyfikowanymi genetycznie do ściśle określonych potrzeb i utrzymywanymi w środowisku, które podlega tylko tym zmianom, jakie wprowadzą badacze. W ludzkim życiu jest znacznie więcej zmiennych, a wiele zachowań, postaw i reakcji przenoszonych jest na drodze transferu kulturowego, a nie tylko genetycznego.

Zresztą nawet badania „traum” dziedziczonych przez gryzonie dostarczają niejednoznacznych lub trudnych do interpretowania wyników. W 2016 r. wykazano, że myszy, które wcześniej przekazywały potomstwu swoje epigenetyczne lęki, przestały to robić, gdy powiększono ich klatki, dodano kołowrotek do biegania i 30-centymetrowy labirynt, czyli wzbogacono ich środowisko życia.

Czy zatem myszy straumatyzowane zapachem kwiatu wiśni rzeczywiście przekazały swojemu potomstwu lęk za pomocą epigenomu? Możliwe. Jednak nawet jeśli tak było, trzeba pamiętać, że wychwycenie zwiększonej ekspresji jednego receptora zapachowego (bo taka właśnie zmiana zaszła w organizmach myszy z pokolenia potomnego) to za mało, by uznać, że ludzie „pamiętają” traumy swoich rodziców, bo mają je zapisane w genach. Zachowanie sceptycyzmu jest tu bardzo istotne, ponieważ na rubieżach nauki nie brakuje pseudofachowców, którzy interpretują dane po swojemu, pakują je w błyszczący celofan i prezentują popkulturze.

Jednocześnie trzeba zaznaczyć, że wątpliwości, które pojawiają się w odniesieniu do badań dotyczących potencjalnego epigenetycznego dziedziczenia traum, nie unieważniają i nie dyskredytują ich wyników. Pokazują jedynie, że wciąż jeszcze bardzo niewiele wiemy na temat procesów tego rodzaju, a wiedza o nich budowana jest bardzo mozolnie. Nauki empiryczne powinny przestrzegać tzw. standardu Sagana: „Nadzwyczajne twierdzenia wymagają nadzwyczajnych dowodów”. Na polu dziedzicznej epigenetyki takich dowodów nadal brakuje.