Czy pamięć może być dziedziczona?

Jeśli w biologii istnieją łatwe pytania do odpowiedzi, to to powinno należeć do najprostszych: czy pamięć może być dziedziczona? Odpowiedź, jak się wydaje, brzmi stanowczo „nie”. Wspomnienia są przechowywane w mózgu w postaci połączeń neuronalnych, czyli synaps, i nie ma możliwości przeniesienia tej informacji do DNA komórek rozrodczych, czyli do spadku, który otrzymujemy po rodzicach; nie dziedziczymy francuskiego, którego oni nauczyli się w szkole, ale musimy nauczyć się go sami. A jednak od lat pojawia się coraz więcej przesłanek, które podważają ten klasyczny dogmat biologii: przynajmniej u niektórych gatunków pewne formy pamięci mogą być przekazywane potomkom.

W najszerszym znaczeniu pojęcie pamięci odnosi się do cechy fenotypowej – mierzalnej lub obserwowalnej – która jest nabywana w trakcie życia jednostki. W okresie kształtowania się teorii ewolucji francuski przyrodnik Jean-Baptiste Lamarck stał się orędownikiem teorii dziedziczenia cech nabytych: na przykład rozwoju mięśnia w wyniku ćwiczeń. Tezy Lamarcka zostały ostatecznie obalone, ale pod koniec XX wieku badania zaczęły ujawniać, że istnieje dziedziczenie cech nabytych, któremu nadano nazwę epigenetyki (dosłownie „na wierzchu genów”).

Wpływy środowiskowe, takie jak żywność, zanieczyszczenia i inne, mogą pozostawić chemiczne ślady na genach, które nie zmieniają ich sekwencji, ale modyfikują ich aktywność. Ponieważ te epigenetyczne znaki mogą być przekazywane do następnego pokolenia przez DNA komórek rozrodczych, stanowią one formę dziedzicznej pamięci: geny dzieci pamiętają czynniki środowiskowe, na które byli narażeni ich rodzice. Chociaż epigenetyka wciąż skrywa wiele swoich tajemnic, te, które stają się znane, pokazują, że nie zmierzyliśmy jeszcze jej granic.

Przekazywanie wspomnień z jednego zwierzęcia na drugie

W 1962 roku biolog James V. McConnell opublikował kontrowersyjny eksperyment, w którym twierdził, że przekazuje proces uczenia się z jednego robaka na drugiego, karmiąc tego ostatniego zmielonymi szczątkami pierwszego. McConnell był przekonany, że engram pamięci – hipotetyczny termin dla fizycznego śladu pamięci – rezyduje w cząsteczkach RNA, i że mogą one przenieść tę pamięć z jednego zwierzęcia na drugie.

Although McConnell’s experiments were discredited by the scientific community, shortly thereafter other studies were published that appear to show a transfer of memories from one rodent to another through injections of brain extracts. Również w tych przypadkach negatywne wyniki innych badaczy podważały teorię, która już wcześniej była trudna do strawienia. A jednak w ostatnich dziesięcioleciach stało się wiadome, że cząsteczki RNA nie tylko należą do najpowszechniejszych mechanizmów epigenetycznych, ale są również zaangażowane w powstawanie pamięci długotrwałej.

W ostatnim czasie hipoteza McConnella odrodziła się z popiołów, niezależnie od tego, czy efekty, które opisał w swoich eksperymentach, były prawdziwe, czy nie. W maju 2018 r. badanie przeprowadzone przez Davida Glanzmana z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles wykazało, że wstrzyknięcie ekstraktu RNA z osobników ślimaka morskiego Aplysia californica – klasycznego zwierzęcia w badaniach nad pamięcią – wytrenowanych do reagowania na bodziec elektryczny jest w stanie przenieść to uczenie się na inne nietrenowane osobniki. Co więcej, Glanzman wykazał również, że RNA pierwszego zwierzęcia stymuluje neurony drugiego, izolowanego na płytce Petriego. „To tak, jakbyśmy przenieśli pamięć” – mówi Glanzman. „Gdyby wspomnienia były przechowywane w synapsach, nie ma mowy, by nasz eksperyment zadziałał.”

Na razie inni eksperci są ostrożni w ocenie badań Glanzmana. Ale nie jest to jedyny, który wskazuje na mechanizmy zdolne do przenoszenia epigenetycznych engramów, czyli wspomnień, z jednego osobnika na drugiego. Co więcej, inne eksperymenty zrezygnowały ze sztucznej metody wstrzykiwania, która najprawdopodobniej nie występuje w naturze, pokazując, że domniemana pamięć RNA może być dziedziczona przez dzieci po rodzicach.

Dziedziczenie zachowań

Aby było to możliwe, najpierw musi zostać otwarta ścieżka dla transferu RNA z neuronów do komórek zarodkowych, czyli coś, co zgodnie z dogmatem nie istnieje. Ale właśnie tego dokonał zespół badaczy z University of Maryland w 2015 roku, kiedy odkrył, że u robaka Caenorhabditis elegans pewne nitki RNA wytwarzanego w neuronach mogą wędrować do komórek zarodkowych i wyciszać geny u potomstwa, nawet do 25 pokoleń później.

W czerwcu 2019 r. badanie opublikowane przez naukowców z Uniwersytetu w Tel Awiwie (Izrael) rozszerzyło te wyniki, wykazując, że RNA produkowane w neuronach robaków wpływa na zachowania żerowania ich potomstwa poprzez transmisję do komórek zarodkowych, i że ta nauka jest przenoszona przez kilka pokoleń. Według kierownika badań, Odeda Rechavi, „te odkrycia są sprzeczne z jednym z najbardziej podstawowych dogmatów współczesnej biologii.”

W następnym miesiącu badanie przeprowadzone przez Giovanni Bosco z Geisel School of Medicine w Dartmouth (USA) wykazało, że muszki owocowe Drosophila melanogaster mogą odziedziczyć po swoich rodzicach zachowania związane ze składaniem jaj, wywołane u rodziców przez kontakt z osami, które pasożytują na ich larwach; ich potomkowie przyjmują te same zachowania, nie doświadczając samodzielnie zagrożenia.

Należy jednak podkreślić, że to, co obserwuje się u robaków lub much, niekoniecznie odnosi się do ludzi. A przecież może. Już w 2013 roku badania przeprowadzone przez Emory University wykazały, że wywołany u myszy strach przed konkretnym zapachem może być również przekazywany ich potomstwu za pomocą mechanizmów epigenetycznych. A mysz jest już znacznie bardziej podobna do nas.

„Czy dzieje się to u zwierząt innych niż muszki owocowe i robaki?” pyta Bosco. „Tak, jestem przekonany, że tak, i potrzebujemy tylko kogoś mądrego, kto wymyśli odpowiedni eksperyment, aby to sprawdzić, na przykład na ludziach” – mówi OpenMind. „Nowa ścieżka wreszcie staje się dostępna dla eksperymentów w sposób, dzięki któremu możemy zacząć rozumieć mechanizmy molekularne i konkretne molekuły, które pozwalają zwierzętom dziedziczyć określone typy zachowań i pamięci.”

Javier Yanes

@yanes68

.