Przez ponad stulecie eksperymenty Mendla z groszkiem były świętym tekstem genetyki – schludną opowieścią o allelach dominujących i recesywnych przekazywanych jak rodzinne pamiątki. Ale jak się okazuje, DNA to nie jedyna rzecz, którą rodzice mogą zapisać w spadku. Nowe, finansowane przez rząd badanie na myszach ujawnia, że epigenetyczne znaki – chemiczne modyfikacje zmieniające funkcję genów bez ingerencji w kod – mogą łamać klasyczne reguły Mendla. Około 7% zbadanych wzorców dziedziczenia epigenetycznego nie zachowywało się zgodnie z oczekiwaniami, a zespół zaobserwował nawet rzadkie zjawiska dziedziczenia widziane wcześniej tylko u roślin i much.

„Nie-Mendlowskie wzorce dziedziczenia epigenetyki mogą być szybszym sposobem na nabycie różnorodnych lub nowych cech niż zmiany w samej sekwencji genomu, zwłaszcza w odpowiedzi na presję środowiskową” – powiedział Andrew Feinberg, M.D., wybitny profesor Bloomberg na Johns Hopkins University i współlider badań wraz z kolegami z Texas A&M University. Wyniki opublikowane 20 maja w *Nature Genetics* i wspierane przez National Institutes of Health oraz National Science Foundation dodają nowych zmarszczek do schludnego obrazu, który Mendel namalował swoim groszkiem.

Prawa Mendla opisują, w jaki sposób allele – różne wersje genów – są dziedziczone, przy czym dominujące wyrażają cechy, a recesywne ukrywają się, dopóki nie znajdą pasującego partnera. Ale naukowcy już wcześniej wiedzieli o wyjątkach, takich jak imprinting genomowy, gdzie to, czy allel jest aktywny, zależy od tego, od którego rodzica pochodzi. Nowe badanie ujawniło imprinting w pięciu dodatkowych genach i wykazało, że nie-Mendlowskie dziedziczenie epigenetyczne może być bardziej powszechne niż sądzono. W niektórych przypadkach odziedziczone wzorce epigenetyczne nie mogły być przypisane żadnemu z rodziców – epigenetyczne duchy, jeśli wolicie.

Aby śledzić te efekty, naukowcy przeanalizowali metylację DNA – powszechną modyfikację epigenetyczną, w której grupy chemiczne węgla i wodoru przyłączają się do regionów promotorowych genów – w próbkach tkanek z trzech pokoleń myszy (26 w pierwszym, 34 w drugim, 19 w trzecim). Monitorowali zarówno sekwencje genetyczne, jak i 12 znanych wzorców dziedziczonej metylacji, używając długoodcinkowego sekwencjonowania DNA, aby uzyskać jaśniejszy obraz różnic allelicznych i odległych miejsc metylacji.

W obrębie chromosomów niepłciowych zespół zidentyfikował 522 przypadki – około 7% badanych wzorców – które zaprzeczały oczekiwaniom Mendla. Wśród nich było 54 „wyłaniających się” zdarzeń dziedziczenia nieobecnych u obojga rodziców. W jednym uderzającym przykładzie dwie myszy pozbawione metylacji na konkretnym allelu wydały potomstwo, u którego obie kopie tego allelu nosiły metylację. „Metylacja pojawiła się jakby znikąd” – powiedział Feinberg. Badanie wykazało również pierwszy dowód paramutacji u ssaka: w genie Capn11, który odgrywa kluczową rolę w rozwoju plemników, metylacja na jednym allelu wywołała metylację na innym. „To prawie tak, jakby metylacja została przeniesiona na inny allel” – wyjaśnił Feinberg. Paramutacja wystąpiła w regionie powiązanym z powtarzalnym elementem genetycznym, o którym wiadomo, że podlega wpływom czynników środowiskowych, takich jak dieta, stres i trauma.

„Ta praca może przekonać naukowców do częstszego integrowania genomiki i epigenomiki, aby uzyskać pełne zrozumienie, w jaki sposób dziedziczone są cechy prowadzące do chorób i stanów zdrowych” – powiedział współautor Kasper Hansen, Ph.D., profesor biostatystyki w Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. Zespół planuje teraz szukać podobnych wzorców w ludzkich danych genomowych, co może pomóc genetykom klinicznym zrozumieć choroby dziedziczne i jak wpływy środowiskowe rozchodzą się przez pokolenia.