Despre caracterul memoriei genetice

Foto: Dr. Siddhartha Mukherjee (wikimedia commons)

În septembrie 1944, în cea mai înverșunată fază a celui de-al Doilea Război Mondial, trupele germane care ocupau Olanda au interzis exportul de alimente și cărbune către regiunile nordice ale țării. Trenurile erau oprite, iar drumurile blocate. Transportul naval a fost, de asemenea, stopat total. Macaralele, navele și cheiurile portului Rotterdam au fost aruncate în aer, lăsînd în urmă „o Olandă torturată și sîngerîndă“, după cum o descria un crainic radiofonic. Întretăiată de o sumedenie de căi navigabile și cu un intens trafic de mărfuri, Olanda nu a fost doar torturată și însîngerată. Ea a devenit curînd și extrem de flămîndă. Amsterdam, Rotterdam, Utrecht și Leiden depindeau de transporturile regulate ale proviziilor de alimente și combustibili.

La începutul iernii lui 1944, rațiile de război care ajungeau în provinciile de la nord de Rin și Waal deveniseră infime, iar populația era în pragul foametei. În decembrie, căile de transport naval s-au redeschis, dar apele erau înghețate, din cauza frigului. Dintre produsele alimentare, untul a dispărut primul, urmat de brînzeturi, carne, pîine și legume. Disperați, înfrigurați și înfometați, oamenii scoteau bulbii lalelelor din grădini, mîncau tulpini și rădăcini de plante și treptat au ajuns să mănînce și coji de mesteacăn, frunze și iarbă. În cele din urmă, aportul alimentar a scăzut la doar 400 de calorii pe zi – echivalentul a trei cartofi. O ființă umană „e formată doar dintr-un stomac și anumite instincte“, scria un contemporan.

Perioada, rămasă încă și azi în amintirea olandezilor, avea să fie numită „iarna foametei“ sau Hongerwinter. Foametea a făcut ravagii pînă în 1945. Zeci de mii de bărbați, femei și copii au murit de malnutriție; milioane au supraviețuit. Schimbarea regimului alimentar a fost atît de acută și abruptă, încît a creat un experiment natural oribil: pe măsură ce oamenii ieșeau din iarnă, cercetătorii puteau studia efectele unei perioade de foamete bruscă asupra unui număr definit de persoane. Unele fenomene, cum ar fi malnutriția sau retardul de creștere, erau de așteptat. Copiii care au supraviețuit Hongerwinter aveau să sufere ulterior de boli cronice: depresie, anxietate, boli de inimă, boli ale gingiilor, osteoporoză sau diabet (faimoasa actriță Audrey Hepburn, întruchiparea fragilității feminine, s-a numărat printre supraviețuitori și va fi afectată de o serie de boli cronice pentru tot res­tul vieții).

În anii ’80 însă, a apărut un model mult mai ciudat: cînd copiii născuți de femeile gravide în timpul foametei au crescut, ei prezentau o rată de obezitate și de boli ale inimii mult mai mare decît rata generațiilor precedente. Și această descoperire ar fi trebuit anticipată. Se știe că expunerea la malnutriție in utero duce la modificări ale fiziologiei fetale. Lipsit de nutrienți, fătul își modifică metabolismul, reținînd cantități cît mai mari de grăsime pentru a se apăra împotriva pierderilor de calorii, fapt ce duce, paradoxal, la tulburări metabolice și la instalarea, la maturitate, a obezității. Dar cel mai ciudat rezultat al studiului Hongerwinter urma să fie relevat abia peste încă o generație. În anii ‘90, cînd nepoții femeilor și bărbaților expuși la foamete au fost studiați, și ei prezentau rate mai mari de obezitate și boli de inimă (unele dintre aceste probleme de sănătate sînt încă în curs de evaluare). Perioada de foamete acută schimbase cumva genele nu doar la persoanele expuse direct; mesajul fusese transmis și nepoților. Unul sau mai mulți factori ereditari trebuie să se fi imprimat în genomurile oamenilor malnutriți, traversînd cel puțin două generații. Hongerwinter rămăsese înscrisă în memoria națională a olandezilor, dar pătrunsese și în memoria lor genetică.

„Ceasornicarul uituc”

Dar ce era „memoria genetică“? Cum anume – dincolo de genele ca atare – era codată memoria genetică? Waddington nu știa de studiul Hongerwinter – el murise, într-un anonimat aproape total, în 1975 –, dar geneticienii au observat cu abilitate legătura dintre ipoteza lui Waddington și bolile transmise din generație în generație, în populația olandeză. Și aici era evidentă prezența unei „memorii genetice“: copiii și nepoții indivizilor expuși foametei tindeau să dezvolte boli metabolice, ca și cînd genomurile lor transmiteau amintirea suferințelor metabolice ale bunicilor. Și în cazul acesta factorul responsabil pentru „memorie“ nu putea fi o alterare a secvenței genetice: sutele de mii de bărbați și femei olandezi n-ar fi putut suferi mutații ale genelor în interval de doar trei generații. Și, de asemenea, o interacțiune dintre „gene și mediu“ schimbase un fenotip (adică predilecția către dezvoltarea unei boli). Ceva trebuia să fi rămas înscris în genom din cauza expunerii la foamete – un stigmat permanent, moștenit – care era acum transmis de-a lungul generațiilor.

Dacă un asemenea strat informațional poate fi suprapus pe un genom, consecin­țele ar fi fără precedent. Mai întîi, o asemenea situație ar pune la îndoială o caracteristică esențială a evoluționismului darwinian clasic. Conceptual, un element-cheie al teoriei lui Darwin este că genele nu-și amintesc – de fapt, nu pot să-și amintească – experiențele unui organism într-o manieră transmisibilă permanent. Cînd o antilopă își întinde gîtul să ajungă la un copac mai înalt, genele ei nu înregistrează efortul și nici nu‑l transmit mai departe, iar progeniturile nu se nasc girafe (transmiterea directă a unei adaptări, într-o trăsătură care să fie moștenită, constituia, să ne amintim, baza teoriei eronate a lui Lamarck privind evoluția prin adaptare). Mai curînd girafele au apărut prin variație spontană și prin selecție naturală: un mutant cu gîtul înalt apare la o specie străveche de erbivore, iar pe parcursul unei perioade de foamete acest mutant supraviețuiește și este selectat în mod natural.

August Weissman testase anterior ideea dacă o influență venită din partea mediului ar putea modifica permanent genele, tăind cozile la cinci generații de șoareci – și totuși, șoarecii din cea de-a șasea generație se născuseră cu cozile intacte. Evoluția poate făuri organisme perfect adaptate, dar nu într-o manieră intenționată: ea nu este doar „un ceasornicar orb“, cum spunea Richard Dawkins cîndva, ci un ceasornicar uituc. Singurul ei imbold este supraviețuirea și selecția; singura ei memorie este mutația.

Cu toate acestea, nepoții epocii Hongerwinter dobîndiseră, cumva, memoria foametei îndurate de bunicii lor – nu prin mutații și selecție, ci printr-un mesaj de mediu, transformat printr-un mod necunoscut într-un mesaj moștenit. O „memorie“ genetică de acest tip putea acționa ca o „gaură de vierme“ pentru evoluție. Strămoșii girafei ar fi fost capabili să producă o girafă, nu croindu-și drum cu greu prin logica malthusiană, sinistră, a mutației, supraviețuirii și selecției, ci doar lungindu-și gîturile și înregistrînd și imprimînd o amintire a acelei întinderi, în genomul lor. Un șoarece cu coada tăiată va putea da naștere la șoareci cu cozi mai scurte, transmițînd această informație genelor. Copiii crescuți în medii stimulante ar putea produce copii și mai bine stimulați. Ideea era o reformulare a formulării lui Darwin referitoare la „gemulă“: experiența sau istoria particulară a unui organism era semnalată direct genomului acelui organism. Un astfel de sistem putea acționa deci ca un mod de tranzit rapid între adaptarea și evoluția unui organism. El ar fi putut, practic, să-i redea vederea „ceasornicarului orb“.

În ceea ce-l privea pe Waddington, el mai avea o miză în acest răspuns – una personală. Adept fervent al marxismului, doctrină la care se convertise de mult, el și-a imaginat că descoperirea unor asemenea elemente „de fixare a memoriei“ în genom ar putea fi crucială nu doar pentru înțelegerea embriologiei umane, ci și pentru proiectele lui politice. Dacă celulele puteau fi îndoctrinate sau nu prin manipularea memoriei lor genetice, probabil și oamenii puteau fi îndoctrinați (să ne amintim de tentativa savantului sovietic Lîsenko de a obține acest lucru la tulpinile de grîu, și de încercările lui Stalin de a anihila ideologiile disidenților).

Un asemenea proces ar fi putut șterge identitatea celulară, permițînd celulelor să se transforme dintr-o celulă adultă într-una embrionară și inversînd astfel timpul biologic. Ar fi putut chiar anula caracterul fix al memoriei, identității și alegerii umane.

(Fragment din cartea Gena. O istorie fascinantă, în curs de apariţie la Editura ALL, în traducerea lui Carmen Nedelcu.)

Siddhartha Mukherjee este medic, cercetător şi scriitor. În 2011, a cîștigat premiul Pulitzer pentru volumul de non-ficţiune Împăratul tuturor bolilor.