Může být paměť dědičná?

Jestliže v biologii existují snadné otázky, na které lze odpovědět, tato by měla patřit k těm nejjednodušším: může být paměť dědičná? Zdá se, že odpověď zní jednoznačně „ne“. Vzpomínky jsou uloženy v mozku v podobě neuronových spojení neboli synapsí a neexistuje způsob, jak tuto informaci přenést do DNA zárodečných buněk, dědictví, které dostáváme od svých rodičů; francouzštinu, kterou se naučili ve škole, nezdědíme, ale musíme se ji naučit sami. A přesto se již léta objevuje stále více indicií, které toto klasické dogma biologie nabourávají: přinejmenším u některých druhů lze určité formy paměti přenášet na potomky.

V nejširším slova smyslu se pojem paměti vztahuje na fenotypový znak – měřitelný nebo pozorovatelný -, který je získán během života jedince. V době zrodu evoluční teorie se francouzský přírodovědec Jean-Baptiste Lamarck stal zastáncem teorie dědičnosti získaných znaků: například vývoje svalu cvičením. Lamarckovy teze byly nakonec vyvráceny, ale na konci 20. století začal výzkum odhalovat, že skutečně existuje dědičnost získaných vlastností, která dostala název epigenetika (doslova „navrch genů“).

Vlivy prostředí, jako je potrava, škodliviny a další, mohou na genech zanechat chemické stopy, které sice nemění jejich sekvenci, ale mění jejich aktivitu. Protože tyto epigenetické značky mohou být předány další generaci prostřednictvím DNA zárodečných buněk, představují určitou formu dědičné paměti: geny dětí si pamatují faktory prostředí, kterým byli vystaveni jejich rodiče. Ačkoli epigenetika stále skrývá mnohá svá tajemství, ta, která se stávají známými, ukazují, že jsme ještě nezměřili její hranice.

Přenos vzpomínek z jednoho živočicha na druhého

V roce 1962 biolog James V. McConnell publikoval kontroverzní experiment, v němž tvrdil, že přenáší proces učení z jednoho červa na druhého tím, že druhého krmí rozemletými zbytky prvního. McConnell byl přesvědčen, že engram paměti – hypotetický termín pro fyzickou stopu paměti – se nachází v molekulách RNA a že tyto mohou přenést tuto paměť z jednoho živočicha na druhého.

Ačkoli McConnellovy experimenty byly vědeckou komunitou zdiskreditovány, krátce poté byly publikovány další studie, které podle všeho prokázaly přenos vzpomínek z jednoho hlodavce na druhého prostřednictvím injekcí mozkových extraktů. I v těchto případech negativní výsledky jiných vědců zpochybnily již tak těžko stravitelnou teorii. A přesto se v posledních desetiletích ukázalo, že molekuly RNA nejenže patří mezi nejběžnější epigenetické mechanismy, ale že se podílejí i na tvorbě dlouhodobé paměti.

V poslední době se McConnellova hypotéza znovu rodí z popela, a to bez ohledu na to, zda účinky, které popsal ve svých experimentech, byly skutečné, či nikoli. V květnu 2018 studie Davida Glanzmana z Kalifornské univerzity v Los Angeles ukázala, že injekce extraktu RNA z jedinců mořského plže Aplysia californica – klasického zvířete ve výzkumu paměti – vycvičených k reakci na elektrický podnět je schopna přenést toto učení na další netrénované jedince. Glanzman navíc také prokázal, že RNA prvního zvířete stimuluje neurony druhého zvířete izolovaného na Petriho misce. „Je to, jako bychom přenesli paměť,“ říká Glanzman. „Kdyby se vzpomínky ukládaly na synapsích, v žádném případě by náš experiment nefungoval.“

Jiní odborníci jsou zatím v hodnocení Glanzmanovy studie opatrní. Není však jediná, která poukazuje na mechanismy schopné přenášet epigenetické engramy – tedy vzpomínky – z jednoho jedince na druhého. Jiné experimenty se navíc obešly bez umělé metody injekce, která se v přírodě pravděpodobně nevyskytuje, a ukázaly, že předpokládanou RNA paměť by děti mohly zdědit po svých rodičích.

Dědí chování

Aby to bylo možné, musí být nejprve otevřena cesta pro přenos RNA z neuronů do pohlavních buněk, což podle dogmatu neexistuje. Přesně to se však podařilo týmu vědců z Marylandské univerzity, když v roce 2015 zjistili, že u červa Caenorhabditis elegans mohou určitá vlákna RNA produkovaná v neuronech putovat do pohlavních buněk a umlčet geny u potomků, a to dokonce až o 25 generací později.

V červnu 2019 publikovali vědci z univerzity v Tel Avivu (Izrael) studii, která tyto výsledky rozšířila a prokázala, že RNA produkovaná v neuronech červů ovlivňuje potravní chování jejich potomků prostřednictvím přenosu do zárodečných buněk a že toto učení se přenáší po několik generací. Podle vedoucího studie Odeda Rechaviho „jdou tato zjištění proti jednomu z nejzákladnějších dogmat moderní biologie.“

Následující měsíc studie Giovanniho Bosca z Geisel School of Medicine v Dartmouthu (USA) ukázala, že ovocné mušky Drosophila melanogaster mohou od svých rodičů zdědit chování při kladení vajíček vyvolané u rodičů kontaktem s vosami, které parazitují na jejich larvách; jejich potomci si osvojí stejné chování, aniž by sami zažili tuto hrozbu.

Je však třeba zdůraznit, že to, co je pozorováno u červů nebo much, nemusí nutně platit pro člověka. Ale mohlo by. Již v roce 2013 ukázala studie Emoryho univerzity, že strach vyvolaný u myší určitým pachem se může epigenetickými mechanismy přenášet i na jejich potomky. A myš už je nám mnohem podobnější.

„Stává se to i u jiných živočichů než u ovocných mušek a červů?“ ptá se Bosco. „Ano, jsem přesvědčen, že ano, a my jen potřebujeme někoho chytrého, kdo vymyslí ten správný experiment, abychom to skutečně otestovali, například na lidech,“ říká pro OpenMind. „Nová cesta se nyní konečně stává přístupnou experimentům tak, že můžeme začít chápat molekulární mechanismy a konkrétní molekuly, které umožňují zvířatům dědit určité typy chování a paměti.“

Javier Yanes

@yanes68