Miljøfremmede stoffer ændrer vores gener

 Af: Biolog Lars A. Clark


I det seneste årti er det blevet stadigt tydeligere, at miljømæssige faktorer, såsom kost,  hormonlignende stoffer og stress, kan give biologiske konsekvenser, der overføres til de næste generationer, uden ændringer af selve gensekvenserne i arvematerialet, DNA. Et halvt århundrede før Charles Darwin offentliggjorde sit værk, Arternes Oprindelse ”The Origin of Species by Means of Natural Selection”, fremsatte den franske naturforsker Jean-Baptiste Lamarck sin egen teori om evolution. En af hjørnestenene i denne var den tanke, at egenskaber erhvervet i løbet af et menneskes liv kan gives videre til børnene.

 Lamarcks teori blev generelt ignoreret af videnskaben, specielt da Darwin dukkede op med sin teori om arternes oprindelse (1859), og senere da Gregor Mendels opdagelse af genetikkens arvelighedslove (1865), blev genopdaget omkring 1900 af Hugo de Vries og Carl Correns. Nu er Lamarcks ideer ved at vinde frem igen, via epigenetikken, som et supplement til Darwins lære og Mendels genetik. Lamarcks idéer om, hvordan ”ikke-genetisk” arv virker, var uklare. Han beskrev for eksempel kun, at giraffens hals bliver længere over generationer på grund af dyrets vane med at strække sig op til føden, til bladene øverst i høje træer, men Lamarck beskrev ikke, hvordan denne egenskab gives videre til næste generation. Den seneste forskning derimod, der har et solidt fodfæste i de biologiske mekanismer – epigenetikken, giver en forklaring på ikke-genetisk arv og er muligvis også den forklaring som Lamarck ikke selv havde.

Epigenetikken

Epigenetik handler om, hvordan generne aktiveres og reguleres i en celle. Epigenetik handler om at tænde og/eller slukke gener, men også om at øge og/eller nedtone geners aktivitet  samt, hvordan alt dette sker. Forskerne ved langt fra præcis, hvilke mekanismer der ligger bag, men inden for det sidste årti er der gjort store fremskridt i denne forskning.

 DNA er tæt sammensnoet med bundter af proteiner - histoner, der beskytter det, men også gør, at det ikke kan deltage i kemiske reaktioner. Udpakningen og dermed aktiveringen af DNA er afhængig af tilstedeværelse eller fravær af acetyl- (-CH2-COOH) og methyl-grupper (-CH3).

Generne kan inaktiveres direkte via enzymer, der binder methyl-grupper på DNA og/ eller på messenger-RNA, der formidler informationen i DNA til cellens stofskifte. Det kaldes RNA-interferens. Det bliver stadig tydeligere, at miljømæssige faktorer kan have en direkte betydning for hvordan, og i hvilket omfang generne kommer til udtryk.

 Bidronninger

Et af de mest slående eksempler på dette kommer fra honningbier. Alle hunlige honningbier udvikles fra genetisk identiske larver, men kun de larver, der fodres med gelée royale, bliver frugtbare dronninger. Resten er dømt til at leve som sterile arbejdsbier. Dette viste en australsk forskergruppe under ledelse af Ryszard Maleszka ved Australian National University i Canberra i 2008. Ved at anvende RNA-interferens til at undertrykke et gen for DNA methyltransferase – fik de undertrykt genet hos honningbilarverne, og larverne blev alle udviklet til dronninger uden nogensinde at have smagt gelée royale. Med andre ord: det, larverne spiser i den tidlige udvikling, skaber en epigenetisk indstilling, der medfører, at de udvikles til fertile dronninger, en grundlæggende livslang konsekvens. Forskere er begyndt at indse, at lignende mekanismer er på spil i andre dyr, også hos mennesket. Og at miljømæssige faktorer kan have lignende langsigtede sundhedsmæssige virkninger.

 Fede mus

Et andet banebrydende eksperiment blev udført af Randy Jirtle ved Duke University i Durham,  North Carolina, USA i 2000, på en stamme af genetisk identiske mus. Musene har det såkaldte agouti-gen, som gør dem fede, med tendens til diabetes og kræft. Jirtle og hans studerende Robert Waterland gav en gruppe af hunner en kost, som var rig på methyl-grupper,før de skulle føde og under graviditeten. De fandt, at afkommet var meget anderledes end forældrene.

Det var slanke mus, der levede til en moden alder. Selv om afkommet havde arvet det skadelige Aouti-gen, så havde den methyl-holdige kost nedtonet genet. Jirtle udførte derefter et forsøg, hvor de gravide agouti-mus fik foder med genistein, et østrogenlignende stof, der findes i soja. Dosis var sammenlignelig med den mængde, der indtages af en person på en høj-soja diæt. Disse mus var også mere tilbøjelige til at føde slankt, sundt afkom, der havde mindre risiko for fedme i voksenalderen. Denne ændring var forbundet med øget methylering af seks DNA-base-par, der er involveret i at regulere aktiviteten af agouti-genet.

Disse forsøg har medført, at nogle forskere, overvejer den opsigtsvækkende konklusion, at den aktuelle epidemiske udbredelse af type II diabetes og fedme i industrilandene, kunne være relateret til, hvad vores forældre og bedsteforældre spiste!

 Formere sig som rotter?

Jeg har før skrevet i ’Grøn Hverdag’ (www.gronhverdag.dk) om forskning i epigenetik og de alvorlige konsekvenser af eksisterende praksis, den afslører. Blot en opsummering: I nr. 3, 2005 beskrev jeg et forsøg udført af Michael Skinner fra Washington State University, USA: ”Udsættes hunrotter for høje doser af svampemidlet vinclozolin hver dag under graviditeten, så føder de hanrotter, der er sterile. Når forskerne begrænsede perioden med vinclozolin-behandling til tidspunktet for dannelsen af testikler hos rotter, det vil sige kun dag 8 – 15 under graviditeten, så blev afkommets hanner ikke længere sterile, men havde dog en markant (20 %) nedsat sædcelle produktion.

Avlede forskerne videre på dette afkom af vinclozolin – behandlede hunner, opdagede de til deres store overraskelse, at effekten af vinclozolin var arvelig. Den samme dårlige sædkvalitet (20 % reduktion i antal af sædceller) gik i arv hos 90 % af hannerne i alle de fire generationer, forsøget varede. Ingen af disse rotter havde været udsat for vinclozolinbehandling, og alligevel arvede fjerdegenerationsrottehannerne den samme lave sædkvalitet som deres tipoldefar, der havde fået det af sin vinclozolin-behandlede mor. Ved at parre andengenerationsrotter af hvert køn fra bedstemødre, der havde været behandlet med svampemidlet med normale rotter dvs. rotter, der ikke havde været udsat for vinclozolin, fandt forskerne, at den defekte sædkvalitet nedarves  fra faderen, og ikke fra moderen.

Lignende resultater blev også opnået med methoxychlor, der anvendes som pesticid i stedet for DDT. ” ”Farerne ved disse miljøgifte er langt mere udtalte, end vi havde troet” udtaler en bekymret Michael Skinner til ’Science’.

 Forsigtighed først

Meget tyder på, at de mange tusinde kemiske stoffer, som industrien sender ud i miljøet fx bisphenol, phtalater m.fl., har indflydelse og givetvis irreversibel indflydelse på, hvordan vores gener udtrykkes og i hvilket omfang de udtrykkes. Meget tyder på, at den dårlige sædkvalitet hos mænd skyldes hormonlignende stoffer i miljøet, og at den methylerede ændring er permanent og nedarves til kommende generationer.

Det er på tide, at politikerne vågner op og forbyder brug af hormonlignende stoffer, farvestoffer i fødevarer samt alle de andre tilsætningsstoffer som industrien bruger. Det er på tide, at landbruget indser, at økologiske metoder er den eneste farbare vej frem, hvis vi vil undgå at skade os selv. Det er også på tide, at GMO genovervejes, da genmodificering blandt andet betyder, at fremmed DNA indsættes i fremmede organismer. F.eks. bakterie-DNA i majs og i andre afgrøder.

Forskerne kender ikke konsekvensen af dette, og den fortykkelse af majscellevæggen der kan konstateres, skyldes måske epigenetiske forandringer. Vi kender endnu ikke konsekvensen af alle de miljøfremmede stoffer, der sendes ud i naturen, men alt tyder på, at mennesket i den sidste ende bliver taberen, hvis vi ikke forbyder brugen af dem. Frivillige aftaler vil aldrig kunne stoppe udviklingen – kun lovgivning og internationalt samarbejde kan ændre på forbruget af miljøfremmede stoffer.

 Kilder på engelsk          

 Honningbier

Science 28 March 2008, Kucharski et al. Vol 319, No 5871, pp 1827-1830. Resume: www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1153069

Fede mus

www.bizmota.com/science/evolution/evo-devo/watters.pdf Rotter og vinclozolin Science 3 June 2005, Anway et al. Vol 308, No 5727, pp 1466-1469. Resume: www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/ sci;308/5727/1466

Epigenetik på dansk

www.bric.ku.dk/publications/other_pubs/epigenetik.pdf http://universitetsavisen.ku.dk/dokument9/nyhedsarkiv/ 2007/2008-09/070913