S-ar putea ca fitness-ul tău să mărească puterea creierului copiilor tăi?
Potrivit unor noi cercetări din Germania, tații ar putea fi capabili să transmită capacitatea de învățare îmbunătățită care provine din a fi activi fizic și mental prin schimbări moleculare în sperma lor.
Într-o lucrare publicată în jurnal Rapoarte de celule, cercetătorii de la Centrul German pentru Boli Neurodegenerative (DZNE) și Centrul Medical Universitar Göttingen, tot din Germania, explică modul în care au ajuns la această concluzie după studierea șoarecilor.
Ei au descoperit că expunerea la un mediu stimulant cu mult exercițiu nu numai că a crescut capacitatea de învățare la șoarecii masculi adulți, ci și că acest beneficiu a fost moștenit de descendenții lor.
Testele ulterioare au arătat că efectul a fost transmis prin modificări ale moleculelor de ARN din sperma tatălui.
Cercetătorii au identificat două molecule microRNA specifice - numite miRNA212 și miRNA132 - ca fiind principalele responsabile. MicroARN-urile sunt un grup de molecule care controlează activitatea genelor fără a schimba ADN-ul subiacent.
Noul studiu oferă dovezi suplimentare ale unui proces „epigenetic” de moștenire în care abilitățile pot fi transmise generației următoare fără implicarea ADN-ului.
Moștenirea epigenetică
În lucrarea lor, autorul principal al studiului, André Fischer, profesor la Departamentul de Psihiatrie și Psihoterapie de la DZNE, și colegii săi recapitulează dovezile recente ale „mecanismelor non-genetice” ale moștenirii.
Mecanismele privesc domeniul emergent al epigeneticii, în care oamenii de știință colectează din ce în ce mai multe dovezi ale modului în care factorii de mediu - precum stilul de viață și dieta - dintr-o generație afectează dezvoltarea biologică, sănătatea și bolile generației următoare.
Mecanismele epigenetice modifică expresia genelor fără a modifica ADN-ul. Acestea influențează activitatea celulelor prin activarea și oprirea genelor și schimbarea modelelor de producție a proteinelor, de exemplu.
Studii recente sugerează că modificările epigenetice pot fi transmise prin spermă. Cercetările care au fost prezentate recent la o conferință, de exemplu, au arătat că expunerea la o viață de stres ușor poate modifica sperma la șoarecii masculi în așa fel încât să modeleze dezvoltarea creierului în urmașii lor.
Exerciții și „plasticitate sinaptică”
Prof. Fischer și colegii săi observă că exercițiul fizic combinat cu antrenamentul cognitiv - la care se referă ca „îmbogățire a mediului” - este cunoscut pentru a reduce riscul apariției diferitelor boli, inclusiv a celor care afectează creierul.
În special, studiile efectuate la șobolani și oameni au demonstrat că îmbogățirea mediului poate stimula „plasticitatea sinaptică”, care determină cât de bine comunică celulele creierului și este, de asemenea, recunoscută ca bază biologică a învățării.
Cu toate acestea, în timp ce studiile au arătat, de asemenea, că creșterea șoarecilor în medii îmbogățite poate duce la o plasticitate sinaptică sporită la descendenții lor, nu este clar dacă acest lucru este valabil și dacă expunerea are loc doar la vârsta adultă.
În plus, mecanismul prin care se moștenește plasticitatea sinaptică crescută este slab înțeles, notează autorii.
Pentru studiul lor, oamenii de știință au luat două grupuri de șoareci masculi. Au permis unui grup să experimenteze îmbogățirea mediului, care a inclus mult exercițiu, timp de 10 săptămâni, în timp ce celălalt grup a rămas în „cuști de acasă”.
Au descoperit că, în comparație cu șoarecii cușcați (controalele), șoarecii care au experimentat îmbogățirea mediului au arătat o „creștere semnificativă” a activității sinaptice în hipocampus, care este o zonă a creierului care este importantă pentru învățare.
Beneficiul este transmis prin ARN-ul spermei
În faza următoare a studiului, cercetătorii au luat încă două grupuri de șoareci masculi adulți și i-au trecut prin același regim, cu excepția faptului că, după 10 săptămâni, i-au împerecheat cu femele în casă.
Rezultatele echipei au arătat că descendenții șoarecilor masculi care au experimentat îmbogățirea mediului la vârsta adultă au crescut, de asemenea, activitatea sinaptică a hipocampului, comparativ cu descendența martorilor masculi.
Autorii menționează că, din moment ce mamele nu au experimentat niciodată îmbogățirea mediului, beneficiul trebuie să fi fost transmis de către tați.
În alte experimente, au extras ARN din sperma părinților și l-au injectat în celulele ovulelor de șoarece fertilizate.
S-a descoperit că descendenții din ouă cu ARN de spermă de șoareci care fuseseră expuși la îmbogățirea mediului în timpul vârstei adulte aveau „plasticitate sinaptică sporită și capacitate de învățare” comparativ cu descendenții din ouă cu ARN de spermă de la șoareci martori.
Cercetătorii au ajuns la concluzia că îmbogățirea mediului, sau faptul că sunt mai activi din punct de vedere fizic și mental, la vârsta adultă pot spori capacitatea cognitivă a descendenților și că acest lucru este transmis prin ARN-ul spermei.
Folosind injecții mai precise de ARN, echipa a căutat apoi să identifice exact moleculele de ARN responsabile pentru moștenirea epigenetică a capacității de învățare îmbunătățite. Au descoperit că miRNA212 și miRNA132 au reprezentat cea mai mare parte a acestuia.
„Pentru prima dată, lucrarea noastră leagă în mod specific un fenomen epigenetic de anumite microARN-uri.”
Prof. André Fischer
