Более века эксперименты Грегора Менделя с горохом служили священным текстом генетики — аккуратной историей о доминантных и рецессивных аллелях, передающихся как семейные реликвии. Но, как оказалось, ДНК — не единственное, что родители могут завещать. Новое финансируемое государством исследование на мышах показывает, что эпигенетические метки — химические модификации, которые настраивают функцию генов, не изменяя основной код — могут нарушать классические правила Менделя. Около 7% изученных эпигенетических паттернов наследования вели себя не так, как ожидалось, и команда даже заметила редкие явления наследования, ранее наблюдавшиеся только у растений и мух.

«Неменделевские паттерны наследования эпигенетики могут быть более быстрым способом приобретения разнообразных или новых признаков, чем изменения в самой геномной последовательности, особенно в ответ на давление окружающей среды», — сказал Эндрю Файнберг, доктор медицины, выдающийся профессор Bloomberg в Университете Джонса Хопкинса и соруководитель исследования вместе с коллегами из Техасского университета A&M. Результаты, опубликованные 20 мая в *Nature Genetics* и поддержанные Национальными институтами здравоохранения и Национальным научным фондом, добавляют новые морщины к аккуратной картине, которую Мендель нарисовал своим горохом.

Законы Менделя описывают, как наследуются аллели — разные версии генов: доминантные проявляют признаки, а рецессивные прячутся, пока не получат подходящую пару. Но ученые уже знали об исключениях, таких как геномный импринтинг, где активность аллеля зависит от того, от какого родителя он получен. Новое исследование выявило импринтинг еще в пяти генах и показало, что неменделевское эпигенетическое наследование может быть более распространенным, чем считалось ранее. В некоторых случаях унаследованные эпигенетические паттерны невозможно было проследить ни до одного из родителей — эпигенетические призраки, если хотите.

Чтобы отследить эти эффекты, исследователи проанализировали метилирование ДНК — распространенную эпигенетическую модификацию, при которой углеродно-водородные химические группы присоединяются к промоторным областям генов — в образцах тканей трех поколений мышей (26 в первом, 34 во втором, 19 в третьем). Они отслеживали как генетические последовательности, так и 12 известных паттернов унаследованного метилирования, используя длинночитаемое секвенирование ДНК для получения более четкой картины различий аллелей и отдаленных сайтов метилирования.

На неполовых хромосомах команда выявила 522 случая — около 7% изученных паттернов — которые не соответствовали менделевским ожиданиям. Среди них было 54 «эмерджентных» события наследования, отсутствовавших у обоих родителей. В одном поразительном примере две мыши, лишенные метилирования на определенном аллеле, произвели потомство, у которого обе копии этого аллеля несли метилирование. «Метилирование, казалось, появилось из ниоткуда», — сказал Файнберг. Исследование также обнаружило первое свидетельство парамутации у млекопитающих: в гене Capn11, который играет ключевую роль в развитии сперматозоидов, метилирование на одном аллеле вызвало метилирование на другом. «Это почти как если бы метилирование передавалось другому аллелю», — объяснил Файнберг. Парамутация произошла в области, связанной с повторяющимся генетическим элементом, который, как известно, подвержен влиянию факторов окружающей среды, таких как диета, стресс и травмы.

«Эта работа может убедить ученых чаще интегрировать геномику и эпигеномику для полного понимания того, как наследуются признаки, вызывающие болезни и здоровые состояния», — сказал соавтор Каспер Хансен, доктор философии, профессор биостатистики в Школе общественного здравоохранения Блумберга Университета Джонса Хопкинса. Команда теперь планирует искать аналогичные паттерны в геномных данных человека, что может помочь клиническим генетикам понять наследственные заболевания и то, как влияние окружающей среды распространяется через поколения.