Michael Skineri suurim avastus algas, nagu sageli juhtub ka sellistes teaduslugudes, hiilgava ebaõnnestumisega. 2005. aastal, kui ta oli veel traditsiooniline arengubioloog ning tunnustusi ja rünnakuid oli veel ka tulevikus, läks üks häiritud teadur oma kabinetti, et vabandada, et ta tegi ühe sammu liiga kaugele eksperimendi. Washingtoni osariigi ülikooli laboratooriumides olid ta ja Skinner kokku puutunud tiineid rotte sisesekretsioonisüsteemi kahjustajaga - kemikaaliga, mis teadaolevalt häirib loote arengut - lootuses häirida (ja saada seeläbi rohkem teavet) sündimata loote protsessist kas mees või naine. Kuid nende kasutatud kemikaal, põllumajanduses kasutatav fungitsiid nimega vinklosoliin, ei olnud sugude seksuaalset diferentseerumist ikkagi mõjutanud. Teadlased leidsid, et isaste järglaste täiskasvanuks saamisel olid spermatosoidide arv madalam ja viljakus langenud, kuid see polnud üllatus. Uuring tundus nagu büst.
Sellest loost
[×] SULETUD
“Konfliktid üksikisikutega lahendavad väga vähe, ” ütleb skinner. “Parim viis nende asjadega hakkama saamiseks on lasta teadusel enda eest rääkida.” (Brian Smale) 
Skinner on kaubelnud kärbespüügiga. (Brian Smale) 
Pildigalerii
Kuid kogemata oli Skineri kolleeg nende paljastatud rottide lapselapsed, luues neljanda põlvkonna, või originaalainete lapselapsed. "See on OK, " ütles Skinner talle. „Võiksite neid ka analüüsida.“ Kui midagi muud pole, arvas ta, võib harjutus naisel tema eksimuse ära võtta. Nii et ta läks edasi ja uuris mikroskoobi all rottide munandeid.
Need, mis nad leidsid, ei muuda mitte ainult Skinneri uurimistöö suunda, vaid seavad kahtluse alla ka moodsa bioloogia aluspõhja põhimõtte. Ja Skinnerist saaks uue mõtteviisi eelkäija, mis käsitleks keskkonnakemikaalidega kokkupuutumise võimalikke pikaajalisi tervisemõjusid.
Tema avastused puudutavad põhiküsimust, kuidas edastatakse bioloogilisi juhiseid põlvest põlve. Pool sajandit on olnud üldteada, et geneetilise materjali DNA kontrollib seda protsessi; DNA ahela "tähed" täpsustavad sõnumeid, mida edastatakse vanematelt järglastele ja nii edasi. Teated tulevad geenide kujul, mis on lausete molekulaarsed ekvivalendid, kuid need pole püsivad. Tähe muutus, näiteks juhusliku mutatsiooni tagajärg, võib geeni sõnumit muuta. Seejärel saab muudetud sõnumi selle asemel edastada.
Skinneri labori rottide kummaline asi oli see, et kolm põlvkonda pärast rasedate emade kokkupuudet fungitsiidiga oli loomadel ebaharilikult madal seemnerakkude arv - kuid mitte nende päriliku DNA järjestuse muutumise tõttu . Hämmingus, Skinner ja tema meeskond kordasid katseid - üks, kaks, 15 korda - ja leidsid samad sperma puudused. Nii aretasid nad rohkem rotte ja testisid rohkem kemikaale, sealhulgas aineid, mis põhjustavad eesnäärme, neeru, munasarjade ja immuunsussüsteemi haigusi. Ikka ja jälle ilmnesid need haigused ka kemikaaliga kokkupuutuvate emade neljanda ja viienda põlvkonna järglastel.
"Põhimõtteliselt, " selgitab Skinner, "see, millega kokku puutus teie vanaema, võib põhjustada teie ja teie lastelaste haigusi."
Ja jahmatavalt, ükskõik millist haigusrada pidi kemikaal avati rottide karusnahaga kaetud kehades, ei alanud ega lõppenud geneetilise koodi mutatsioon. Skinner ja tema meeskond leidsid selle asemel, et toksiinide sissevooluga muutsid nad lihtsate molekulide, mida nimetatakse metüülrühmadeks, mustrit, mis kinnistuvad loote iduraku DNA-le, millest saavad lõpuks selle munad või seemnerakud. Nagu kootud kampsuni külge kinnitatud puurid, sekkusid need metüülmolekulid DNA toimimisse ja sõidutasid seda tulevaste põlvkondade kaudu, avades iga uue samade haiguste jaoks. Need põrutused, mis teadaolevalt osalesid arengus, püsisid põlvkondade vältel. Nähtus oli nii ootamatu, et see on andnud aluse uuele valdkonnale, kus Skinneri tunnustatud liider nimetas põlvkondadevahelist epigeneetikat või pärilike muutuste uurimist, mida traditsioonilise geneetikaga ei saa seletada.
Skinneri ja tema kolleegide eelmisel aastal ajakirjas PLOS One avaldatud uuring on märkimisväärselt ülendanud. Skinner leidis, et puurid polnud lihtsalt juhuslikult kinnitatud. Selle asemel kinnitasid nad end konkreetsetes konstruktsioonides. Kui ta tihendas oma tiinete rottide sisemusi veepritsmete, reaktiivkütuse ja BPA abil, keelati plastkomponendi valmistamine hiljuti lutipudelitest, jättis iga kokkupuude metüülrühma kinnitumise selge mustri, mis püsis paljastatud rottide lapselastel.
Skinner jõudis järeldusele, et mitte ainult teie vanaema keskkond ei mõjuta tervist, vaid ka kemikaalid, millega ta kokku puutus, võis jätta sõrmejälje, mille teadlased saavad tegelikult jälgida.
Leiud osutavad potentsiaalselt uuele meditsiinilisele diagnostikale. Tulevikus võite isegi pöörduda arsti vastuvõtule, et oma metülatsioonimustrid läbi vaadata. Laborrottide kokkupuude keemilise DDT-ga võib põhjustada järgmiste põlvkondade rasvumist - see on Skinneri meeskonna link oktoobris. Hüpoteetiliselt võib arst kunagi uurida teie metülatsioonimustreid varases eas, et hiljem kindlaks teha teie rasvumise oht. Veelgi enam, toksikoloogidel võib olla vaja läbi mõelda, kuidas nad uurivad keemilisi toimeid, eriti raseduse ajal toimuvat. Töö tõstatab mõju keskkonna jälgimisele, teatavate kemikaalide ohutuse määramisele, võib-olla isegi vastutuse kindlaksmääramisele juriidiliste juhtumite korral, mis hõlmavad kemikaalidega kokkupuutumise terviseriske.
Neid võimalusi pole kadunud regulaatoritel, tööstustel, teadlastel ja teistel, kes on sellistes küsimustes huvitatud. “Minu vastu töötab kaks jõudu, ” sõnab Skinner. „Ühest küljest on teil rahalised huvid, kes keelduvad aktsepteerimast andmeid, mis võivad sundida nende kasumlikumaid kemikaale rangemalt reguleerima. Teisel pool on teil geneetilised deterministid, kes klammerduvad vanasse paradigmasse. ”
***
Michael Skinner kannab päevitunud rihmaga halli Stetsoni ja nõjatub kergelt oma toolil oma kabinetis Pullmani ülikoolilinnakus. Tema kärbespüünis seisab nurgas ja seinale on paigaldatud kolossaalne põhjahaug. Lennukkalur Skinner, 57-aastane, sündis ja kasvas Uretilla India kaitsealal Ida-Oregonis. Skinnerid ei ole India päritolu, kuid tema vanematele kuulusid seal peretalu - hea kultuurielamus, ”ütleb ta. Tema isa töötas kindlustuses ja tema ning neli venda kasvasid täpselt nii, nagu viis Skinnerite põlvkonda olid enne neid - jahindus, kalapüük ja kauboi, õppides eluviisi, mis võimaldaks neil täiskasvanuks saada.
Ta armastas õues olemist ja tema vaimustus looduse toimimisest ajendas kooli juhendavat nõuandjat pakkuma, et teadusekarjäär võiks olla vaid asi. Ta oli umbes 12-aastane ja tõsi, et ta oli sellega vormis. Keskkoolis ja seejärel Reedi kolledžis maadles ta võistluslikult ning täna võivad nii tema toetajad kui kriitikud avastada natuke oma vana vaeva mina, kuidas ta probleemile läheneb. "Tõenäoliselt õpetas see mulle, kuidas väljakutsetele vastu seista, mitte vältida, " ütleb ta nüüd. Sport viis ta ka oma tulevase naise Roberta McMasteri või Bobbie juurde, kes oli tema keskkooli maadlusmeeskonna väravakütt. “Olin lummatud, et keegi nii noor teadis täpselt, mida ta oma eluga teha tahab, ” meenutab Bobbie. Enne ülikooli astumist tegi ta ettepaneku abielluda. Kaks on olnud sellest ajast koos ja neil on kaks kasvanud last.
Ta õppis Washingtoni Riiklikus Ülikoolis doktorikraadi biokeemia alal ning selle aja jooksul elasid ta koos Bobbiega sageli jahil, mida ta jahtis. Ei olnud ennekuulmatu leida värskelt tapetud hirve, kes rippus nende õpilaskodu autokatuses. "Need olid kõhnad aastad, " ütleb Bobbie. "Aga nad olid head."
Pärast positsioone Vanderbiltis ja San Francisco California ülikoolis naasis Skinner Washingtoni Riiklikku Ülikooli. "Ma tahtsin suurt teaduskolledžit maalinna, " ütleb ta. Järgmise kümnendi veetis ta uurides, kuidas geenid munasarjades ja munandites sisse ja välja lülituvad ning kuidas nende elundite rakud interakteeruvad. Ta ei kavatsenud võtta suures osas 20. sajandist bioloogias keskset ideed: geneetiline determinism, usk, et DNA on juuste ja silmade värvist sportliku võimekuse, isiksuse tüübi ja haigusriski ainus joon.
Mõnes mõttes oli see geneetilise determinismi tõlgendus alati lihtsustatud. Teadlased on juba ammu mõistnud, et keskkonnad kujundavad meid salapärasel viisil, et loodus ja turgutus ei ole niivõrd vastandlikud jõud kui kaastöötajad inimtegemise suures kunstis. Keskkond võib näiteks metüülrühmade kaudu tõusta ja tagasi tõmmata geenitegevust, aga ka hulga muid molekule, mis muudavad ja märgistavad inimese täielikku DNA komplementi, mida nimetatakse genoomiks. Kuid järglastele said tavaliselt ainult muutused DNA-järjestuses endas.
See põhiprintsiip oli kõigile kindel, et president Bill Clinton kiitis pingutusi inimgenoomi esimese täieliku lugemise lõpuleviimiseks, öeldes 2000. aasta juunis, et see saavutus „muudab pöördeliseks enamiku, kui mitte kõigi inimeste haiguste diagnoosimise, ennetamise ja ravi . ”Sellise entusiasmi vastu seistes on Skineri leiud tundnud end ketserlusena. Ja vähemalt mõnda aega kritiseeriti teda vastavalt.
***
Skineri juhitud teadustöö kriitikud tõid välja, et tema rottide uuringutes olid vinklosoliini annused liiga suured, et need oleksid inimeste kokkupuute seisukohast olulised, ja rottide süstimine, mitte toksiinide manustamine nende toidu kaudu, suurendas mõju. "See, mida ta teeb, ei avalda kemikaaliga seotud riskianalüüsidele tegelikku ilmset mõju, " tsiteeris EPA toksikoloog L. Earl Gray 2009. aastal Pacific Standardi ajakirja jutustades. Kuni tulemusi korratakse, "pole ma kindel, et nad isegi tutvustada teaduse põhiprintsiipe. ”
Skinner reageerib oma andmete kallaletungidele, öeldes, et toksikoloogide tüüpi riskihindamine pole olnud tema eesmärk. Pigem on ta huvitatud uute bioloogiliste mehhanismide paljastamisest, mis kontrollivad kasvu, arengut ja pärimist. "Minu lähenemisviis on põhimõtteliselt haamriga lüüa ja vaadata, millist vastust me saame, " ütleb ta. Ta jääb rahulikuks, isegi kui teda kutsutakse seda lähenemist kaitsma. "Konfliktid üksikisikutega lahendavad väga vähe, " ütleb ta. "Parim viis nende asjadega toimetulemiseks on lasta teadusel enda eest rääkida."
See teadus on pälvinud palju tähelepanu (vinklosoliini uuringut on teaduskirjanduses viidatud enam kui 800 korda). Hiljuti palus ajakiri Nature Reviews Genetics viiel juhtival teaduril jagada oma arvamust epigenetilise pärandi olulisuse kohta. Põnevuse ja ettevaatlikkuse segu kirjeldab toimetaja vastuseid, kusjuures üks teadlane väitis, et nähtus oli “parim kandidaat” vähemalt mõne põlvkonnaülese mõju selgitamiseks, ja teine, märkides, et kui see on täielikult dokumenteeritud, võib sellel olla "Sügav mõju pärilikkuse, haiguste alusmehhanismide ja fenotüüpide suhtes, mida reguleerib geenide ja keskkonna vastastikune mõju."
Ehkki enamikku Skinneri kriitikutest on tema laborist ja teistelt saadud uued andmed rahustanud, tunneb ta end endiselt hämmingus. "Püüan olla ennekõike teadlane, " ütleb ta. „Ma ei ole toksikoloog ega isegi keskkonnakaitsja. Ma ei tulnud selle peale ühegi kindla kemikaali või poliitika pooldaja või pooldajana. Leidsin andmetest midagi ja jälgisin seda loogiliselt, nagu teeks iga alusuurija. ”
