ДНК-близнюк космічного космонавта «змінився»? Як деякі звіти погіршували історію, і що ми насправді знаємо

Facebook
Люблю
Twitter
Pinterest
LinkedIn
Digg
Дел
Tumblr
ВКонтакте
Друк
Електронна пошта
Flattr
Reddit
Буфер
Люблю це
Вейбо
Кишеньковий
Сін
Однокласники
WhatsApp
Менеєм
Блогер
Амазонка
Yahoo Mail
Gmail
AOL
Newsvine
HackerNews
Evernote
Мій простір
Mail.ru
Віадео
Лінія
Фліпборд
Коментарі
Смачно
СМС
Viber
Телеграма
Підпишіться
Skype
Facebook Messenger
Какао
LiveJournal
Яммер
Едгар
Фінтель
Змішати
Instapaper
Копіювати посилання

Коли 15 березня "Сьогоднішнє шоу" повідомило, що ДНК Скотта Келлі, який провів рік на Міжнародній космічній станції, поки однояйцевий близнюк Марк залишався прив'язаним до Землі, змінився в космосі, можна подумати, що він повернувся з геномом сироїжка порівняно з його нудним людським наземним близнюком.

Кілька веб-сторінок NASA з інформацією про дослідження Близнюків запропонували лише одне речення про змінені гени - а більшість решти, про експресію генів, широко трактувались у ЗМІ.

Зняття Джона Тіммера в ARS Technica: "Медичний моніторинг Скотта Келлі породив жахливе висвітлення в пресі", закінчується пропозицією, що репортери витрачають 10 хвилин на розмову з біологом, перш ніж прийняти твердження, що вони недостатньо знають, щоб зрозуміти, що це смішно.

Ну, я біолог. Насправді генетик. Тіммер не міг закінчити свій аналіз, не зазнавши реакції на стрес, тому зараз я детальніше розгляну проблему, а також спроби НАСА очистити повітря.

Біо 101 будь-хто?

Основною проблемою є розрізнення експресії генів від генної мутації - помилка, яка навряд чи нова. Класичний приклад - NPR «Тренування може змінити вашу ДНК. Проте співрозмовниця пояснила, що не може.

Поки Хода та Саванна у Today сьогодні шипіли над передбачуваними новинами, інші ЗМІ пішли за ними. Деякі місця отримали деталі правильно.

Я вболівав за CNN "Експресія гена астронавта вже не така, як його однояйцевий близнюк, виявляє НАСА", поки я не прочитав далі про "трансформацію 7 відсотків ДНК Скотта". Джон Тіммер зазначив, що якби це сталося, він був би мертвим. Мало того, але величина передбачуваних геномних змін подібна до такої між астронавтом Скоттом і котом, з яким ми ділимося приблизно на 90 відсотків наших генних послідовностей.

Час погодився, що "Скотт Келлі провів рік у космосі, і тепер його ДНК відрізняється від його ідентичних близнюків". Вердж зрозумів це правильно, але потім визначив "генетичний код" як "зразок і послідовність генів, що складають план тіла". Ні. Це відповідність між ДНК, РНК та білками, і воно є універсальним, від аардварків до циній.

Скотт Келлі, праворуч, проводить майже рік у космосі. (NASA, Роберт Марковіц, 2015)

Природа проти виховання: помилкова дихотомія?

До кінця дня стільки новин зіпсувало генетику, що NASA закріпило примітку редактора з двох абзаців на вступній веб-сторінці, пояснюючи, що головним чином змінилася експресія генів. Як не дивно, але датою було 31 січня, і незрозуміло, чи є ця інформація випуском новин чи призначеною для громадськості.

Як би там не було, дата залишається нерухомою, і документ залишається уроком затуманення та зловживання термінологією, обсипаючи описи досліджень такою кількістю «оміків», що не дивно, що багато хто в ЗМІ не може цього зрозуміти. Як ці двомісячні “попередні висновки” взагалі потрапили у цикл новин минулого тижня? На честь 50-ї річниці 2001 року: Космічна одісея або квітнева перезавантаження програми «Загублені в космосі» від Netflix?

Незважаючи на поспішні переробки НАСА, основна помилка зберігається в заяві NASA, яка відмовляється піти: Порівняння Скотта і Марка Келлі є "ідеальним дослідженням щодо природи та виховання". (Перший абзац під "приміткою редактора".)

«Versus» - неправильне слово, яке описує, як гени вмикаються або вимикаються у сильно регульованих, постійно змінюваних експресивних наборах, реагуючи на зміни умов навколишнього середовища. Тобто навколишнє середовище активує або замовчує гени, що впливає на фізіологію. Природа та виховання взаємодіють. Вони не є противниками. Це не проста історія, яку NASA намагається годувати ЗМІ.

Експресія генів не є генною мутацією

Френсіс Крик представив "центральну догму" молекулярної біології ще в 1958 році, щоб пояснити, як працюють гени: ДНК транскрибується в РНК в ядрі, яка транслюється в білок поза ядром цитоплазми. Ідея відтоді є фундаментальною для генетики.

Саме білки визначають ознаки, включаючи ферменти, які контролюють виробництво інших видів біохімічних речовин.

«Експресія гена» - це транскрипція інформації про ген - базової послідовності - у месенджер-РНК, яка потім перетворюється у певний білок. Вираз тисяч генів постійно зростає і слабшає, коли ми живемо.

Запах піци та амілази слини заповнює рот - це білок, тому ген контролює його вироблення.

Спринт і метаболізм переходять від аеробного до анаеробного, що вимагає ферменту для переробки молочної кислоти.

Згустки крові. Ендорфіни заспокоюють. М’язи скорочуються. Гормони виділяють яйце. Клітини поглинають глюкозу з крові. Волосся і нігті ростуть.

Все це завдяки постійно мінливому поєднанню дії та бездіяльності генів. Сама ДНК не змінюється. Люди можуть читати одну і ту ж копію «Вогню та люті», але букви та слова не змінюються. Так само геном залишається поміщеним, точно копіюваним, якщо не відбувається мутація, у кожну нову клітину з кожним поділом.

ДНК розтягується і намотується навколо забруднених гістонових білків, зігнувшись, щоб оголити деякі ділянки, приховати інші, оскільки три типи малих молекул летять і вимикаються способами, які регулюють, які гени диктують вироблення яких білків. Для експресії гена метильні групи залишають, а ацетильна та фосфатна групи зв'язуються. Це епігенетичні зміни, що означає «поза генетикою». Послідовність основи ДНК знизу незмінна, оскільки клітина в’яже амінокислоти в кодовані білки.

Фактична зміна послідовності гена - підстав A, T, C та G - є мутацією. Це може бути спонтанно через химерну хімію, в якій основи швидкоплинно перебувають у нестабільній формі, або через вплив ДНК-пошкоджуючого агента, такого як випромінювання. Системи відновлення ДНК у клітинах виправляють більшість помилок. Але якщо ні, то генетичні зміни передаються, коли клітина ділиться; епігенетичні зміни, як правило, не є.

Оскільки життя на космічному кораблі протягом року значно відрізняється від того, що робив Марк Келлі на Землі в той час, експресія генів близнюків буде відрізнятися! Це було б зроблено, навіть якби один чоловік жив в Арізоні, а другий в Антарктиді, один у квартирі, а другий на фермі, або один був веганом, а другий був залежним від П’яти Хлопців. Досвід має значення.

Таємнича ДНК змінюється

Переглядаючи цікаві сторінки НАСА, я пробирався повз жахливі "космічні гени", шукаючи якусь актуальну інформацію про мутації, поки не знайшов самотнього речення про генетику (а не епігенетику), що описує роботу Кріса Мейсона з медицини Weill Cornell у Нью-Йорку: "Секвенування цілого геному показало, що кожен близнюк має сотні унікальних мутацій у своєму геномі, більше, ніж очікувалося, і деякі з них були виявлені лише після космічного польоту, циркулюючи в крові як" безклітинна ДНК "."

У мене було багато конкретних запитань, тому я надіслав електронного листа доктору Мейсону. Він безпомилково звернувся до веб-сайту NASA, який, як він стверджував, незабаром буде оновлено (закріплені пункти про експресію генів). Я знову надіслав електронний лист із проханням надати дані. І саме тоді доктор Мейсон відповів, що його

Висновки команди все ще переглядались, тому він не зміг

відповідайте на мої запитання. Однак він у суботу розмовляв з ведучим "Вечірніх новин NBC", який потім кинув в ефір: "Після майже року в космосі астронавт повертає зміненого чоловіка. Частина його ДНК постійно змінюється ". Але, звичайно, він не сказав, скільки змінилося або що це означало.

Тож досі немає історії. Я хотів би знати:

• Якщо геном Скотта був секвентований із фрагментів ДНК у його крові, що це може виявити про рівень мутації в інших тканинах? Кістка? Шкіра? Сперма?

• Наскільки швидкість мутації в соматичних клітинах Скотта в космосі відрізнялася від швидкості в тих самих типах клітин до подорожі або після?

• Що підвищило рівень мутації? Космічні промені? Їжа в тубах?

• Чи була підвищена частота мутації в генах, що кодують білок, або в некодуючих областях геному?

• Які гени змінились і який вплив на організм Скотта?

• Чому зараз ця новина?

Ходжедж знахідок

Інші "попередні висновки" десяти дослідницьких груп, які досліджували близнюків Келлі, лише дотично пов'язані з їх геномами, і більшість змін були нетривалими. Натискання кожної підтеми переходить на шаблонну сторінку, яка все ще не містить посилань на наукову літературу.

Згідно з висновками Сьюзен Бейлі з Університету штату Колорадо, теломери Скотта (кінчики хромосом) виросли, а потім знову зменшились на землі. Більш довгі теломери пов’язані з тривалим життям клітин, але також з раком або тим, що є спермою або яйцеклітиною. У яких типах клітин вимірювали теломери Скотта? Вправи та дієта в космосі можуть пояснити тимчасове подовження теломер Скотта, а також його трохи нижчий індекс маси тіла та підвищений рівень фолієвої кислоти, припускають дослідники.

Еммануель Мігно зі Стенфорда відслідковував реакцію на вакцину проти грипу у Скотта і Марка, яку охрестили імуномом. Обидва чоловіки відповіли. Отже, вони обоє мають гени антитіл, які реагують на виклик вірусу грипу. Чому це відрізняється?

Скотт і Марк Келлі, однояйцеві космонавти-близнюки. Зображення: NASA

Крім того, в рамках імунології запальна реакція, очевидно, була сильнішою в космосі, виявив Майк Снайдер зі Стенфорда, відстежуючи рівень цитокінів. Стюарт Лі з KBRWyle та NASA використовували ультразвук, щоб показати сильніше запалення в артеріях Скотта, ніж у Марка.

Брінда Рана з UCSD вивчала рівні білків у сечі, таких як аквапорини, що може свідчити про зміни тиску рідини в умовах тривалого космічного польоту, що може погіршити зорову функцію та підвищити внутрішньочерепний тиск. Кілька разів я прочитав її дослідницький аналіз і зазначив, що "зміна геному" стала "зміною експресії генів".

Дивлячись на рівень білка - антитіла, цитокіни, аквапорини - є мірою експресії генів, а не мутацією.

Фред Турек та його команда з Північно-Заходу боролися з мікробіомами близнюків, зокрема з бактеріомою в шлунково-кишковому тракті. Чи відрізнялися Скотт до і після космосу? Чи були ті відмінності однаковими, що зазнав Марк за той час? Звичайно, вони відрізняються! Зміни Скотта, як повідомляється, не були суттєвими і зникли, коли повернулись на Землю.

Космос. Останній рубіж.

Що далі?

7 відсотків геному Скотта, які, здається, були виражені по-різному, коли він був у космосі, інтригує мене - це звучить високо. У різних втіленнях документа новин NASA згадується про можливий вплив диференціальної експресії генів на імунну відповідь, відновлення ДНК, формування кісток та дихання повітря з меншою кількістю кисню та більше вуглекислого газу, ніж атмосфера Землі.

І все-таки ведучий NBC Nightly News у суботу, 17 березня, після трьох днів колективних керівників біологів, що розриваються від незрозумілості, повторив мантру про те, що "7% генів не прийшли в норму".

Я не можу дочекатися публікації обіцяної "інтегрованої статті" НАСА про всі десять дослідницьких проектів у справжньому науковому журналі з фактичними даними, тому ми нарешті зможемо з'ясувати, що відкриває експеримент космічних близнюків. Мутуючі згадки про неправильно визначені «оміки та« космічні гени »летять перед зусиллями щодо вдосконалення STEM-освіти.

Рікі Льюїс має ступінь доктора філософії в галузі генетики, є консультантом з питань генетики, науковим автором та автором книги "Назавжди виправити: генна терапія та хлопчик, який її врятував" - єдиної популярної книги про генну терапію. Слідуйте за нею на її веб-сайті або в Twitter @rickilewis.

Ця стаття була представлена в цій статті, щоб відобразити різноманітність новин, думок та аналізів. Точка зору є власною автором. Мета GLP - стимулювати конструктивний дискурс із складних наукових питань.