Epigenetika – impozantné odmietnutie evolúcie

Odmietnutie „posvätných kráv“ neodarvinizmu

Táto rozvíjajúca sa disciplína odmieta množstvo „posvätných kráv“ neodarvinizmu.

Počas európskej zimy v roku 1944 spojenecké vojská postupovali smerom na Nemecko. V nacistami okupovanom Holandsku začali nizozemskí vodiči štrajkovať, aby tak sťažili Nemcom vojnové úsilie. V reakcii na to začali Nemci blokovať západné pobrežie Holandska, čo v kombinácii s krutou zimou spôsobilo obdobie katastrofálneho nedostatku a hladovania.

Populácia sa ocitla v nedostatku potravín a denný príjem kalórií sa znížil približne na tretinu, čo medzi novembrom 1944 a májom 1945, keď bola blokáda uvoľnená, viedlo k úmrtiu asi 20 000 ľudí. Ľudia museli jesť trávu a cibuľky tulipánov a spaľovať nábytok, aby si mohli zakúriť a prežiť. Toto obdobie je známe ako Holandská hladová zima. Ikonická holandská herečka Audrey Hepburnová bola v tom čase tínedžerkou. Jej celoživotné zdravotné problémy boli pravdepodobne dôsledkom podvýživy počas týchto niekoľkých mesiacov.

Vplyv hladu na ďalšie generácie

Každý si ľahko predstaví, ako môže silná podvýživa ovplyvniť zdravie obetí. Ako to však ovplyvnilo ešte nenarodené deti, ktoré boli počas tohto krutého obdobia v maternici, a ako to zasiahlo ďalšie generácie? Vďaka vynikajúcej registrácii a zdravotným záznamom v Holandsku mohli vedci toto obdobie využiť ako „živú laboratórium“. Štúdiom záznamov o pôrodnej hmotnosti a zdravotných údajov aj po desiatkach rokov po skončení 2. svetovej vojny dospeli k niekoľkým prekvapivým záverom.

U detí, ktoré sa počas tohto ťažkého obdobia nachádzali v prvých mesiacoch tehotenstva, sa zistili normálne pôrodné váhy a dokonca mali tieto deti v neskoršom živote sklon k obezite. Naopak, deti vystavené hladu v posledných mesiacoch tehotenstva svojich matiek mali nízku pôrodnú hmotnosť a podváha ich sprevádzala aj v dospelosti. Mali oveľa menší sklon k obezite v porovnaní s priemernou populáciou.

Ešte viac šokujúce bolo zistenie, že tieto charakteristiky sa preniesli aj na nasledujúcu generáciu, teda na vnúčatá žien, ktoré počas šiestich krutých mesiacov trpeli hladom. A to napriek tomu, že sa výživa žien a ich potomkov po skončení blokády vrátila do normálu.

Epigenetika: Vplyv prostredia na dedičnosť

Tieto fakty a ďalšie odchýlky od priemeru naznačujú, že tieto zmeny neboli iba výsledkom nedostatku živín počas vývojového štádia týchto detí, ale že zmena prostredia v dôsledku hladu viedla k zmenám v expresii (vyjadrení) ich genetickej informácie. Inými slovami, vonkajšie zmeny spôsobili dlhodobé dedičné účinky. Nebolo pravdepodobné, že by zmeny prostredia mohli priamo ovplyvniť sekvenciu DNA, ktorá zostala výsledkom kombinácie genetických kódov zdedených od matky a otca.

Muselo to byť niečo, čo ovplyvnilo expresiu génov, pričom samotná sekvencia DNA zostala rovnaká, ale niektoré gény boli aktivované alebo deaktivované vplyvom vonkajších podnetov. Vedci identifikovali inzulínu podobný rastový faktor II (IGF2) ako významný faktor v tomto procese. Tak vznikol nový odbor zameraný na štúdium epigenetických javov (kde „epi“ znamená „nad“ alebo „mimo“ genetiky). Dr. Bas Heijmans, jeden z výskumníkov v tejto oblasti, vysvetlil:

„Epigenetické javy môžu byť mechanizmom, ktorý jednotlivcovi umožňuje rýchlo sa adaptovať na zmenené podmienky. Je možné, že metabolizmus detí z Holandskej hladovej zimy sa nastavil na efektívnejšiu úroveň, čo mohli zapríčiniť práve epigenetické zmeny.“

Neurobiológ Oded Rechavi z univerzity v Tel Avive uviedol:

„Deti obetí Holandského hladovania vykazovali v zdedených vlastnostiach rôzne účinky, ktoré pôsobia ako kompenzácia voči hladovaniu ich rodičov.“

Výskum, ktorý sa sústreďuje na zmeny v prístupe k genetickým informáciám v DNA (genotype) v dôsledku vonkajších stimulov alebo vplyvov prostredia, ktoré vedú k zmene organizmu (fenotypu), sa rýchlo rozširuje. Experimenty na hlístoch ukázali:

„Nikto predtým nepreukázal, že stačí zmeniť prostredie červov, aby to spôsobilo dedičnosť nezávislú na DNA. Pretože obmedzenie príjmu kalórií predlžuje život, pravnuci červov, ktoré prežili hladovanie, žili 1,5-krát dlhšie ako bežní červi – a to aj napriek tomu, že nekonzumovali menej ako ostatní.“

V inom experimente sa zistilo, že utlmenie RNA, vyvolané u hlíst ako odpoveď na vírus, pokračovalo v expresii viac ako 100 generácií. Štúdia o kostiach bizónov, ktoré boli nájdené v permafroste kanadského zlatého dolu, ukázala epigenetické zmeny v populácii bizónov, ktoré im umožnili rýchlu adaptáciu na zmeny klímy. Tieto zmeny sú také rýchle, že sú pre tradičné darvinistické modely s prírodným výberom ťažko vysvetliteľné.

„Tieto kosti zohrávajú kľúčovú úlohu v prvej štúdii na svete, ktorú realizovali výskumníci z univerzity v Adelaide. Analyzovali špeciálne genetické modifikácie, ktoré zapínajú a vypínajú gény bez zmeny samotnej sekvencie DNA. Tieto epigenetické zmeny sa môžu medzi generáciami udiať veľmi rýchlo – bez potreby času pre klasické evolučné procesy.“

Vedci vykonávajúci pokusy na myšiach aguti zistili, že manipulácia s výživou môže viesť k vypnutiu konkrétneho génu. Keď je tento gén aktívny („zapnutý“), myši sú typicky obézne a majú žltkasté sfarbenie. Po vypnutí génu majú myši normálny štíhly vzhľad a sú hnedej farby. Keď bola matka pred párením kŕmená kombinovanými živinami vrátane vitamínu B12, mal gén schopnosť vypnúť sa aj u mláďat.

Konflikt s neodarvinizmom

Evolucionisti zastávajúci modernú syntézu (neodarvinizmus), ktorá tvrdí, že mutácie a prírodný výber vysvetľujú rozmanitosť života na Zemi, sa snažili poprieť závery epigenetického výskumu. Podobne ako kedysi popierali samotnú genetiku a mnohé iné vedecké závery, ktoré odporovali evolučnému mýtu. Z ich pohľadu je evolúcia pomalý proces náhodných mutácií v genóme, ktoré niekedy vedú k malej výhode vo fenotype. Tá je následne uprednostnená prírodným výberom a prenášaná na ďalšie generácie formou mendelovskej dedičnosti.

Gén je chápaný ako riadiaca jednotka vonkajšej expresie v bunke aj v celom organizme. Túto myšlienku zpopularizoval Dawkins vo svojej knihe Sebecký gén. Predstava, že vzájomné pôsobenie vonkajšej formy organizmu a prostredia môže vkladať informácie späť do genómu alebo aspoň ovplyvňovať jeho fungovanie, je pre evolucionistov neprijateľná a podlieha ostrakizmu.

Pre evolucionistov je situácia ešte horšia, pretože epigenetika ukazuje, že určitá skrytá genetická informácia je prítomná v DNA a čaká na vhodné prostredie, ktoré ju aktivuje alebo deaktivuje. Je to podobné, akoby v nejakej knihe bolo niekoľko strán zlepených dokopy a vo vnútri by boli informácie, ktoré čakajú na určité vonkajšie podmienky, aby mohli byť použité.

Ak evolúcia prebieha prírodným výberom tak, že prostredie eliminuje alebo zakonzervuje účinok náhodných mutácií, ako je potom možné, že existuje „súbor“ genetických informácií, ktoré len čakajú na aktiváciu prostredím, ktorému organizmus ešte len bude vystavený? Toto predstavuje pre evolucionistov ďalší problém z mnohých hádankových paradoxov, podobný otázke: „Čo bolo skôr, sliepka alebo vajce?“

„Odpadná DNA“: Nové poznatky

Tento objav pridáva ďalší klinec do rakvy teórie o tzv. „odpadnej DNA“. Keďže iba malé percento DNA priamo kóduje proteíny, evolucionisti rýchlo predpokladali, že všetko ostatné je odpadná DNA. Tvrdili, že väčšina DNA je „zakrpatená“, teda ide o akýsi pozostatok dlhodobých náhodných mutácií. Toto práve vyhovuje neodarvinistickej evolúcii, pretože sa predpokladá, že väčšina mutácií nemá žiadnu selektívnu výhodu ani nevýhodu, a preto sa len „usadia“ v DNA.

Výsledkom tohto presvedčenia sú tzv. pseudogény – sekvencie DNA, ktoré vyzerajú ako gény, ale nekódujú proteíny ako bežné gény. Preto sa považujú za nefunkčné zvyšky po kedysi aktívnych génoch. Táto myšlienka, založená na nevedomosti, je často používaná vedcami, ako napríklad Francis Collins, ktorí tvrdia, že moderní ľudia sú príbuzní určitých opíc, pretože zdieľajú tie isté pseudogény.

Ak by tieto pseudogény skutočne boli degradované gény v dôsledku náhodných chýb pri kopírovaní, poukazovalo by to na určitý vzťah. Zdieľanie funkčných génov môže naznačovať spoločný projekt, ale organizmy, ktoré zdieľajú rovnaké poškodené gény, by podľa pravdepodobnosti mali mať spoločný pôvod týchto chýb. Je to podobné, ako keď sa na písomke u viacerých študentov objavia rovnaké chyby, čo naznačuje opisovanie medzi tými, ktorí tieto chyby zdieľajú.

Na druhej strane sa však objavuje stále viac dôkazov o tom, že pseudogény majú mnoho rôznych funkcií, vrátane epigenetickej modifikácie genovej expresie. Tieto objavy bez zľutovania narúšajú jeden z najviac propagovaných „dôkazov“ pre spoločného predka opíc a ľudí. Britský biológ Denis Noble, ktorý pôsobil ako riaditeľ kardiovaskulárnej fyziológie na univerzite v Oxforde v rokoch 1984-2004, napísal článok o dôsledkoch epigenetiky na neodarvinizmus. Napriek tomu, že je evolucionista, priznáva:

„Bolo zjavne predčasné označovať túto DNA ako ´odpad´.“

Noble odporúča kompletné prehodnotenie neodarvinistických mechanizmov evolúcie – náhodných mutácií a prírodného výberu. Samozrejme, kvôli tejto kritike status quo sa ocitol pod tlakom zo strany ortodoxných evolucionistov.

Epigenetika a dedičnosť získaných znakov

Jedným z dôvodov, prečo mnohí neodarvinistickí evolucionisti tak silno odporujú epigenetike, je to, že sa zdá, že epigenetika oživuje myšlienku dedičnosti získaných znakov. Táto teória pochádza od francúzskeho prírodovedca Jeana-Baptistu Lamarcka, ktorý veril, že znaky, ktoré organizmus získava počas svojho života (napríklad zviera, ktoré si predĺži krk neustálym naťahovaním k listom stromov), môžu byť prenesené na jeho potomkov.

Aj samotný Darwin prejavoval sympatiu k tejto myšlienke a často ju spomínal vo svojej knihe O pôvode druhov. Keďže však tento názor obsahoval predstavu, že existuje určitý cieľ, ku ktorému tieto zmeny smerujú (čo Lamarck nazýval Le pouvoir de la vie – sila života), a tento koncept mal možné metafyzické dôsledky, neodarvinisti tento názor odmietli. Noble tvrdí, že epigenetika pravdepodobne potvrdzuje niektoré aspekty lamarckistických názorov. Cituje Johna Maynarda Smithe, vplyvného neodarvinistu, ktorý v roku 1998 povedal, že lamarckizmus „nie je úplne mylný, ako sa to občas prezentuje“.

Noble naďalej používa pojem „dedičnosť získaných znakov“, čo podľa neho niektorí zle chápu. Epigenetický výskum totiž ukazuje, že tieto nové znaky nie sú priamo získané, ale sú jednoducho „zapnuté“; všetky informácie potrebné pre tieto nové znaky už boli v DNA a podnet z prostredia ich len aktivoval. Je to podobné ako v aute: keď si vodič zapne klimatizáciu v reakcii na vysoké teploty, nebude tvrdiť, že auto práve „získalo“ klimatizáciu. Auto bolo už vyrobené s klimatizáciou; jej aktivácia bola len reakciou na vonkajšie podmienky.

Pre epigenetiku by teda bolo vhodnejšie označenie „dedičnosť zapnutých znakov“, pretože tieto znaky už existovali, len čakali na vonkajší podnet, aby sa prejavili. Profesor Alan Cooper z univerzity v Adelaide, z Austrálskeho centra pre dávnu DNA (ACAD), uvádza:

„Klimatický záznam ukazuje, že trvalou charakteristikou nedávnej minulosti boli veľmi rýchle zmeny a organizmy sa museli na tieto zmeny rýchlo adaptovať. V mnohých prípadoch sú procesy štandardných mutácií a selekcie zrejme príliš pomalé.“

Štúdium epigenetiky teda sľubuje možné odpovede pre vedcov, ktorí pracujú s modelmi biblického stvorenia. Môže to byť jeden z mechanizmov, ktoré použil vševědúci a všemohúci Boh, aby pripravil rôzne druhy na rýchlu adaptáciu na rôzne prostredia po Páde (a neskôr po Potope).

Deti, ktoré sa narodili krátko po Holandskej hladovej zime, a ich potomkovia, mali napriek svojej menšej fyzickej konštitúcii väčšiu šancu prežiť dlhšie obdobie hladu. Podobne by epigenetické procesy v mnohých organizmoch mohli byť Božím mechanizmom, ktorý tvorom umožňuje rýchlu reakciu na zmeny prostredia. Tento princíp kontrastuje s náhodnou expresiou možných kombinácií v rámci Božieho mechanizmu mendelovskej genetiky, kde prežitie najschopnejších vedie k odovzdaniu výhodných znakov potomkom.

Mohli by byť farby kože, peria a srsti u zvierat po Potope a u ľudí po Babylone výsledkom epigenetického predprogramovania, kde sa aktivovali príslušné gény, ktoré sa potom predávali ďalej klasickou genetikou (tzv. transgeneračná epigenetika)? Rovnako sa môžeme pýtať, či významné rozdiely medzi druhmi, ktoré sú si veľmi podobné, sú výsledkom epigenetického zapínania a vypínania génov v rámci jedného druhu, ale v odlišných prostrediach.

Epigenetika ako dynamický mechanizmus

Napríklad hustá srsť a tukové žľazy mamutov im umožňovali prežívať v chladných klimatických podmienkach. Moderné slony tieto znaky nemajú, hoci sú v mnohých iných ohľadoch mamutom veľmi podobné. To by mohlo naznačovať, že tieto rozdiely sú výsledkom epigenetickej aktivácie génov, ktoré boli zapnuté u mamutov v ľadovej dobe, ale ostali vypnuté u slonov v teplejších oblastiach.

Tieto poznatky naznačujú, že epigenetické mechanizmy mohli zohrávať kľúčovú úlohu v rýchlej adaptácii po biblických udalostiach, ako je Potopa alebo Babylon. Týmto spôsobom mohli organizmy rýchlo reagovať na zmenené prostredie, čím sa zabezpečila diverzita a prežitie v rôznych klimatických podmienkach. Fyziologické vlastnosti spojené s mäsožravosťou – ako napríklad charakteristické zuby, skrátené črevá a podobne – by mohli byť vysvetlené aj pomocou epigenetiky.

Je možné, že tieto znaky boli spoločne aktivované u mnohých členov populácie ako odpoveď na zmenu prostredia po Páde. Ak by sa prostredie zásadne zmenilo a bolo by potrebné prejsť na mäsitú stravu, mohli by byť gény, ktoré podporujú mäsožravé správanie, rýchlo zapnuté epigenetickými mechanizmami. Takáto teória by vysvetľovala, prečo sa tieto vlastnosti vyskytujú naraz u mnohých jedincov, bez toho aby bolo potrebné prejsť dlhým obdobím prirodzeného výberu.

Epigenetika: Nový pohľad na život

Výskum v oblasti epigenetiky naberá na intenzite a odhaľuje novú rovinu úžasného projektu, ktorý stojí za fenoménom života. Paradigma „odpadnej DNA“ a „pseudogénov“ sa rýchlo rúca, a spolu s tým aj samotný neodarvinizmus.

Vedci majú pocit, že sú len na začiatku objavovania toho, čo môžeme nazvať „úžasným a nádherne vytvoreným“ fenoménom života. Život sa ukazuje ako dynamický, komplexný a úžasne prepojený systém, v ktorom sa genetické informácie prispôsobujú prostrediu rýchlejšie a flexibilnejšie, ako sa pôvodne predpokladalo. Epigenetika tak ponúka nové možnosti pochopenia toho, ako sa organizmy dokážu prispôsobiť meniacim sa podmienkam, čím poskytuje alternatívu k tradičným evolučným modelom.