Největší objev Michaela Skinnera začal, jak se často děje ve vědeckých příbězích, jako je tento, s brilantním selháním. V roce 2005, když byl stále tradičním vývojovým biologem a pocty a útoky byly ještě v budoucnu, šel do jeho kanceláře rozrušený výzkumný pracovník, aby se omluvil za pokus o krok příliš daleko. Ve svých laboratořích na Washingtonské státní univerzitě vystavila ona a Skinner těhotné krysy endokrinnímu disruptoru - chemické látce, o které je známo, že interferuje s vývojem plodu - v naději, že bude narušovat (a tím získat více vhled do) procesu, kterým se nenarozený plod stává buď muž nebo žena. Chemikálie, kterou použili, zemědělský fungicid zvaný vinclozolin, však nakonec sexuální diferenciaci neovlivnil. Když dospělí samci dosáhli dospělosti, vědci našli nižší počet spermií a sníženou plodnost, to však nebylo překvapením. Studie vypadala jako poprsí.
Z tohoto příběhu
[×] ZAVŘÍT
"Konflikty s jednotlivci řeší jen velmi málo, " říká skinner. "Nejlepší způsob, jak zvládnout tyto věci, je nechat vědu mluvit za sebe." (Brian Smale) 
Skinner vyměnil lov pro muškaření. (Brian Smale) 
FOTOGALERIE
Náhodou však Skinnerův kolega choval vnoučata těchto exponovaných krys a vytvořil čtvrtou generaci nebo pravnoučata původních předmětů. "To je v pořádku, " řekl jí Skinner. "Můžete je také dobře analyzovat." Pokud nic jiného, pomyslel si, cvičení by jí mohlo zbavit její mysl. A tak pokračovala a studovala varlata potkanů pod mikroskopem.
To, co zjistili, by nejen změnilo směr Skinnerova výzkumu, ale také zpochybnilo základní princip moderní biologie. A Skinner by se stal předchůdcem nového způsobu myšlení o možných dlouhodobých zdravotních důsledcích expozice chemikáliím v životním prostředí.
Jeho objevy se dotýkají základní otázky, jak jsou biologické pokyny přenášeny z jedné generace na druhou. Po půl století bylo všeobecně známo, že genetický materiál DNA řídí tento proces; „písmena“ v řetězci DNA uvádějí zprávy, které jsou předávány rodičům potomkům atd. Zprávy přicházejí ve formě genů, molekulárního ekvivalentu vět, ale nejsou trvalé. Například změna v dopise, například náhodná mutace, může změnit genovou zprávu. Namísto toho může být změněna zpráva přenesena.
Zvláštní věc na laboratorních potkanech Skinnera spočívala v tom, že tři generace poté, co byly těhotné matky vystaveny fungicidům, měla zvířata abnormálně nízký počet spermií - ale ne kvůli změně jejich zděděné sekvence DNA . Skinner a jeho tým zmateně opakovali experimenty - jednou, dvakrát, 15krát - a našli stejné defekty spermií. Chovali tedy více krys a testovali více chemických látek, včetně látek, které vedou k onemocněním prostaty, ledvin, vaječníků a imunitního systému. Tyto nemoci se znovu a znovu objevily u potomků čtvrté a páté generace matek vystavených chemické látce.
"V podstatě, " vysvětluje Skinner, "tomu, čemu byla vaše prababička vystavena, by mohlo způsobit onemocnění u vás a vašich vnoučat."
A naštěstí, bez ohledu na to, jak se v tělech potkanů potažených kůží otevírá jakákoli chemická cesta, nezačala ani nekončila mutací v genetickém kódu. Skinner a jeho tým místo toho zjistili, že když se toxiny zaplavily, změnili vzor jednoduchých molekul nazývaných methylové skupiny, které se zachytávají na DNA v zárodečných buňkách plodu, které se nakonec stanou jeho vajíčky nebo spermiem. Stejně jako otřepy přilepené k pletenému svetru, tyto methylové molekuly interferovaly s fungováním DNA a jely jím po budoucí generace, přičemž každou novou otevíraly stejným nemocem. Tyto otřepy, o nichž je známo, že se podílejí na vývoji, přetrvávaly po generace. Tento jev byl tak neočekávaný, že dal vzniknout nové oblasti, s Skinnerem uznávaným vůdcem, jmenovaným transgenerační epigenetikou nebo studiem zděděných změn, které nelze vysvětlit tradiční genetikou.
Studie Skinnera a jeho kolegů zveřejněná v loňském roce v časopise PLOS One ante výrazně zvýšila. Hrany nebyly jen náhodně připevněny, zjistil Skinner. Místo toho se upevnili v konkrétních uspořádáních. Když koupal vnitřek svých těhotných potkanů v bugovém spreji, proudovém palivu a BPA, plastová komponenta nedávno zakázala z kojeneckých lahví, každá expozice zanechala odlišný vzor připojení methylové skupiny, který přetrvával u vnoučat exponovaných krys.
Skinner dospěl k závěru, že nejen prostředí vaší prababičky ovlivňuje vaše zdraví, ale chemikálie, kterým byla vystavena, mohou zanechat otisk prstu, který vědci skutečně mohou sledovat.
Výsledky poukazují na potenciálně novou lékařskou diagnostiku. V budoucnu můžete dokonce jít do ordinace lékaře a nechat si projít metylační vzorce. Expozice laboratorních potkanů chemickému DDT může vést k obezitě v následujících generacích - odkaz Skinnerova týmu nahlásila v říjnu. Hypoteticky by se lékař mohl někdy podívat na vaše methylační vzorce brzy v životě, aby určil vaše riziko obezity později. A co víc, toxikologové možná budou muset přehodnotit, jak studují chemické expozice, zejména ty, které se vyskytují během těhotenství. Práce vyvolává důsledky pro monitorování životního prostředí, pro určování bezpečnosti určitých chemických látek, možná i pro stanovení odpovědnosti v právních případech zahrnujících zdravotní rizika expozice chemikáliím.
Tyto možnosti nebyly ztraceny u regulačních orgánů, průmyslových odvětví, vědců a dalších, kteří mají v takových záležitostech podíl. "Proti mně pracují dvě síly, " říká Skinner. "Na jedné straně jste vydělali zájmy, které odmítají přijmout data, která by mohla vynutit přísnější regulaci jejich nejziskovějších chemikálií." Na druhé straně máte genetické determinanty, kteří se drží starého paradigmatu. “
***
Michael Skinner nosí šedý Stetson s opaskem a opíraje se snadno o křeslo ve své kanceláři v areálu Pullman. Jeho tyč na lov mušek stojí v rohu a na stěnu je namontována kolosální severní štika. Nadšený rybář mušek, Skinner, věk 57 let, se narodil a vyrostl na indické rezervaci Umatilla ve východním Oregonu. Skinneri nejsou indického původu, ale jeho rodiče zde vlastnili rodinnou farmu - „dobrý kulturní zážitek, “ říká. Jeho otec pracoval v pojišťovnictví a on a jeho čtyři bratři vyrostli stejně jako pět generací Skinnerů před nimi - lov, rybaření a kovbojství, učení způsobu života, který by je udržel v dospělosti.
Miloval venku a jeho fascinace tím, jak příroda fungovala, vedla školního poradce k doporučení, že kariéra ve vědě může být právě to pravé. Bylo mu kolem 12 let a věrně se mu postavil. Na střední škole a poté na Reed College bojoval konkurenčně a dnes jeho stoupenci a kritici dnes mohou odhalit trochu svého starého zajímajícího se já, jak přistupuje k problému - přímo. "Pravděpodobně mě to naučilo, jak se postavit, spíše než se vyhnout výzvám, " říká nyní. Sport také vedl jej k jeho budoucí manželce, Roberta McMaster, nebo Bobbie, kdo sloužil jako skóre jeho středoškolského zápasového týmu. "Byl jsem fascinován tím, že někdo tak mladý věděl přesně, co chce se svým životem dělat, " vzpomíná Bobbie. Navrhl manželství, než zamířil na vysokou školu, a ti dva jsou od té doby spolu a mají dvě dospělé děti.
On navštěvoval Washington státní univerzitu pro jeho PhD v biochemii, a během této doby on a Bobbie často žili ve hře, kterou on lovil. Nebylo neslýchané najít čerstvě zabitého jelena visícího v garáži studentského ubytování. "Byly štíhlé roky, " říká Bobbie. "Ale byli dobří."
Poté, co pozice u Vanderbilt a University of California, San Francisco, Skinner se vrátil k Washington státní univerzitě. "Chtěl jsem velkou výzkumnou školu ve venkovském městě, " říká. Příští desetiletí strávil studiem toho, jak se geny zapínají a vypínají ve vaječnících a varlatech a jak interagují buňky těchto orgánů. Neměl v úmyslu převzít ústřední myšlenku v biologii po většinu 20. století: genetický determinismus, víra, že DNA je jediným plánem pro rysy od barvy vlasů a očí, až po sportovní schopnosti, typ osobnosti a riziko onemocnění.
V jistém smyslu byla tato interpretace genetického determinismu vždy zjednodušena. Vědci již dlouho chápali, že prostředí nás utvářejí záhadným způsobem, že příroda a výchova nejsou tak protikladnými silami jako spolupracovníci ve velkém umění lidského umění. Prostředí může například zvyšovat a stahovat zpět genovou aktivitu prostřednictvím methylových skupin, jakož i řady dalších molekul, které modifikují a označují úplný komplement DNA člověka, nazývaný genom. Ale pouze potomci v sekvenci DNA samotné byli obvykle předáváni potomkům.
Všichni si byli jisti tímto základním principem, že prezident Bill Clinton ocenil úsilí dokončit první úplné čtení lidského genomu a v červnu 2000 uvedl, že tento úspěch „revolucionizuje diagnostiku, prevenci a léčbu většiny, ne-li všech lidských chorob“ Když se stavěli proti takovému nadšení, Skinnerova zjištění se cítila jako kacířství. A alespoň na chvíli byl podle toho kritizován.
***
Kritici výzkumu vedeného Skinnerem poukázali na to, že dávky vinclozolinu v jeho studiích na potkanech byly příliš vysoké na to, aby byly relevantní pro expozici člověka, a injekce potkanů na rozdíl od podávání toxinů jejich potravou účinky zveličovaly. "To, co dělá, nemá žádné reálné zřejmé důsledky pro hodnocení rizik pro chemickou látku, " citoval toxikolog EPA L. Earl Gray v roce 2009 časopisu Pacific Standard . Dokud se výsledky neopakují, "nejsem si jistý, že dokonce prokazují základní vědecké principy. “
Skinner reaguje na útoky na jeho data tím, že prohlásil, že posouzení rizik, jaké toxikologové dělají, nebylo jeho cílem. Spíše má zájem odhalit nové biologické mechanismy, které řídí růst, vývoj a dědičnost. "Můj přístup je v zásadě zasáhnout kladivem a zjistit, jakou odpověď dostaneme, " říká. Zůstává klidný, i když byl vyzván, aby tento přístup bránil. "Konflikty s jednotlivci řeší jen velmi málo, " říká. "Nejlepší způsob, jak zacházet s těmito věcmi, je nechat vědu mluvit za sebe."
Této vědě se věnovala velká pozornost (studie o vinclozolinu byla ve vědecké literatuře citována více než 800krát). Časopis Nature Reviews Genetics nedávno požádal pět předních vědců, aby se podělili o své názory na význam epigenetického dědictví. „Směs vzrušení a opatrnosti“ je způsob, jakým redaktoři popsali odpovědi, přičemž jeden vědec tvrdil, že tento jev byl „nejlepším kandidátem“ pro vysvětlení alespoň některých transgeneračních efektů, a druhý poznamenává, že by mohl, pokud je plně zdokumentován, mít "Hluboké důsledky pro to, jak považujeme dědičnost, pro mechanismy, které jsou základem nemocí, a pro fenotypy, které jsou regulovány interakcemi gen-prostředí."
Přestože většina kritiků Skinnera byla uklidněna novými daty z jeho laboratoře a dalších, říká, že se stále cítí v rozpacích. "Opravdu se snažím být především vědcem, " říká. "Nejsem toxikolog nebo dokonce ekolog." Nepřišel jsem k tomu jako obhájce nějaké konkrétní chemické látky nebo politiky nebo proti ní. Našel jsem v datech něco a sledoval jsem je po logické cestě, jak by to dělal základní výzkumník. “
