Η μεγαλύτερη ανακάλυψη του Michael Skinner άρχισε, όπως συμβαίνει συχνά σε ιστορίες επιστήμης όπως αυτή, με μια λαμπρή αποτυχία. Πίσω το 2005, όταν ήταν ακόμα ένας παραδοσιακός βιολόγος ανάπτυξης και οι επιδοκιμασίες και οι επιθέσεις ήταν ακόμη στο μέλλον, ένας εξωστρεφής ερευνητής πήγε στο γραφείο του για να ζητήσει συγνώμη για το να κάνει ένα πείραμα ένα βήμα πάρα πολύ. Στα εργαστήριά του στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, η Skinner είχε εκθέσει εγκύους αρουραίους σε έναν ενδοκρινικό διαταράκτη - μια χημική ουσία που είναι γνωστό ότι παρεμβαίνει στην εμβρυϊκή ανάπτυξη - με την ελπίδα να διαταράξει (και έτσι να αποκτήσει περισσότερη εικόνα) τη διαδικασία με την οποία ένα αγέννητο έμβρυο είτε αρσενικό είτε θηλυκό. Αλλά η χημική ουσία που χρησιμοποιούσαν, ένα γεωργικό μυκητοκτόνο που ονομάζεται βινκλοζολίνη, δεν είχε επηρεάσει τελικά τη σεξουαλική διαφοροποίηση. Οι επιστήμονες βρήκαν χαμηλότερο αριθμό σπερματοζωαρίων και μειωμένη γονιμότητα όταν οι άνδρες απογόνους έφθασαν στην ενηλικίωση, αλλά αυτό δεν ήταν έκπληξη. Η μελέτη φάνηκε σαν προτομή.
Από αυτή την ιστορία
[×] ΚΛΕΙΣΤΕ
"Οι συγκρούσεις με τα άτομα λύνουν πολύ λίγα", λέει ο skinner. "Ο καλύτερος τρόπος για να χειριστείτε αυτά τα πράγματα είναι να αφήσετε την επιστήμη να μιλήσει για τον εαυτό της." (Brian Smale) 
Ο Skinner έχει κάνει εμπόριο κυνήγι για μύγα-αλιεία. (Brian Smale) 
Φωτογραφίες
Ατυχώς, όμως, ο συνάδελφος του Skinner είχε εκτρέψει τα εγγόνια αυτών των εκτεθειμένων αρουραίων, δημιούργησε μια τέταρτη γενιά ή τα μεγάλα-εγγόνια των αρχικών υποκειμένων. "Είναι εντάξει", της είπε η Skinner. "Θα μπορούσατε να τα αναλύσετε." Αν δεν υπήρχε τίποτε άλλο, σκέφτηκε, η άσκηση μπορεί να πάρει το μυαλό της από το λάθος της. Έτσι πήγε μπροστά και μελέτησε τους όρχεις των αρουραίων κάτω από ένα μικροσκόπιο.
Αυτό που θα διαπιστώσει όχι μόνο θα αλλάξει την κατεύθυνση της έρευνας του Skinner, αλλά και θα προκαλέσει μια βασική αρχή της σύγχρονης βιολογίας. Και ο Skinner θα γίνει ο πρόδρομος ενός νέου τρόπου σκέψης σχετικά με τις πιθανές μακροπρόθεσμες συνέπειες για την υγεία από την έκθεση σε περιβαλλοντικές χημικές ουσίες.
Οι ανακαλύψεις του αγγίζουν το βασικό ερώτημα για το πώς μεταδίδονται οι βιολογικές οδηγίες από τη μία γενιά στην άλλη. Για μισό αιώνα έχει γίνει κοινή γνώση ότι το DNA του γενετικού υλικού ελέγχει αυτή τη διαδικασία. τα "γράμματα" στο σκέλος του DNA εξηγούν τα μηνύματα που μεταδίδονται από τον γονέα στους απογόνους και ούτω καθεξής. Τα μηνύματα έρχονται με τη μορφή γονιδίων, το μοριακό ισοδύναμο των προτάσεων, αλλά δεν είναι μόνιμα. Μια αλλαγή σε ένα γράμμα, αποτέλεσμα μιας τυχαίας μετάλλαξης, για παράδειγμα, μπορεί να μεταβάλει το μήνυμα ενός γονιδίου. Το μεταβλημένο μήνυμα μπορεί στη συνέχεια να μεταδοθεί.
Το περίεργο πράγμα για τους εργαστηριακούς αρουραίους του Skinner ήταν ότι τρεις γενιές μετά την έκθεση των εγκύων μητρών στο μυκητοκτόνο, τα ζώα είχαν ασυνήθιστα χαμηλό αριθμό σπερματοζωαρίων - αλλά όχι λόγω αλλαγής της κληρονομούμενης ακολουθίας DNA τους . Αναρωτημένοι, ο Skinner και η ομάδα του επαναλάμβαναν τα πειράματα - μια φορά, δύο φορές, 15 φορές - και βρήκαν τα ίδια ελαττώματα σπέρματος. Έτσι, έφεραν περισσότερους αρουραίους και εξέτασαν περισσότερα χημικά, συμπεριλαμβανομένων ουσιών που οδηγούν σε ασθένειες στον προστάτη, στους νεφρούς, στις ωοθήκες και στο ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτές οι ασθένειες εμφανίστηκαν ξανά και ξανά στον τέταρτο και πέμπτο γενεά απογόνων μητέρων που εκτέθηκαν σε μια χημική ουσία.
"Στην ουσία, " εξηγεί ο Skinner, "τι είχε εκθέσει η γιαγιά σας θα μπορούσε να προκαλέσει ασθένεια σε εσάς και τα εγγόνια σας".
Και, με εντυπωσιακό τρόπο, ανεξάρτητα από την πορεία της νόσου που ανοίγει μια χημική ουσία στα καλυπτόμενα από γούνα σώματα των αρουραίων, δεν ξεκίνησε ή δεν τελείωσε σε μια μετάλλαξη στον γενετικό κώδικα. Ο Skinner και η ομάδα του βρήκαν αντ 'αυτού ότι καθώς οι τοξίνες πλημμύρισαν, άλλαξαν το μοτίβο των απλών μορίων που ονομάζονται ομάδες μεθυλίου που μανδαλώνονται στο DNA στα κύτταρα των βλαστικών κυττάρων του εμβρύου, τα οποία τελικά θα γίνουν αυγά ή σπέρμα. Όπως και τα burrs κολλημένα σε ένα πλεκτό πουλόβερ, αυτά τα μόρια μεθυλίων παρεμπόδισαν τη λειτουργία του DNA και το οδήγησαν κάτω από τις μελλοντικές γενιές, ανοίγοντας κάθε νέο στις ίδιες ασθένειες. Αυτές οι ρωγμές, που είναι γνωστό ότι εμπλέκονται στην ανάπτυξη, συνέχισαν για γενιές. Το φαινόμενο ήταν τόσο απροσδόκητο που δημιούργησε ένα νέο πεδίο, με τον Skinner αναγνωρισμένο ηγέτη, που ονομάζεται διαγονιδιακοί επιγενετικοί, ή τη μελέτη των κληρονομημένων αλλαγών που δεν μπορούν να εξηγηθούν από την παραδοσιακή γενετική.
Μια μελέτη από τον Skinner και τους συναδέλφους που δημοσίευσε πέρυσι στο περιοδικό PLOS One αύξησε σημαντικά το ante. Οι ρωγμές δεν συνδέονταν απλώς τυχαία, βρήκε ο Skinner. Αντ 'αυτού, αυτοί στερεώθηκαν σε συγκεκριμένες ρυθμίσεις. Όταν έπνιξε τα εσωτερικά των εγκύων αρουραίων του με σπρέι σπρέι, καύσιμο με αεριωθούμενα αεροπλάνα και BPA, η συνιστώσα των πλαστικών που πρόσφατα απαγόρευσε από μπουκάλια μωρών, έκαστη έκθεση άφησε ένα ξεχωριστό μοτίβο συνημμένων ομάδων μεθυλίου που συνέχισαν στα μεγάλα-εγγόνια των εκτεθειμένων αρουραίων.
Δεν είναι μόνο το περιβάλλον της γιαγιάς σας που επηρεάζει την υγεία σας, κατέληξε ο Skinner, αλλά οι χημικές ουσίες στις οποίες εκτέθηκε ενδέχεται να έχουν αφήσει ένα δακτυλικό αποτύπωμα που οι επιστήμονες μπορούν πραγματικά να εντοπίσουν.
Τα ευρήματα δείχνουν πιθανώς νέα ιατρική διάγνωση. Στο μέλλον, μπορείτε ακόμη να πάτε στο γραφείο του γιατρού σας για να ελέγξετε τα πρότυπα μεθυλίωσης. Η έκθεση των εργαστηριακών αρουραίων στο χημικό DDT μπορεί να οδηγήσει σε παχυσαρκία στις επόμενες γενιές - μια ομάδα του Skinner που ανέφερε τον Οκτώβριο. Υποθετικά, ένας γιατρός ίσως κάποια μέρα θα εξετάσει τα πρότυπα μεθυλίωσης σας νωρίς στη ζωή για να καθορίσει τον κίνδυνο για παχυσαρκία αργότερα. Επιπλέον, οι τοξικολόγοι μπορεί να χρειαστεί να επανεξετάσουν τον τρόπο με τον οποίο μελετούν τις χημικές εκθέσεις, ειδικά εκείνες που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Το έργο εγείρει επιπτώσεις στην παρακολούθηση του περιβάλλοντος, για τον προσδιορισμό της ασφάλειας ορισμένων χημικών ουσιών, ίσως ακόμη και για την καθιέρωση ευθύνης σε νομικές υποθέσεις που συνεπάγονται κινδύνους για την υγεία από χημική έκθεση.
Αυτές οι δυνατότητες δεν έχουν χαθεί σε ρυθμιστικές αρχές, βιομηχανίες, επιστήμονες και άλλους που συμμετέχουν σε τέτοια θέματα. "Υπάρχουν δύο δυνάμεις που εργάζονται εναντίον μου", λέει ο Skinner. "Από τη μια πλευρά, έχετε κερδίσει τα συμφέροντα που αρνείται να δεχτεί δεδομένα που θα μπορούσαν να πιέσουν ισχυρότερους κανονισμούς των πιο κερδοφόρων χημικών ουσιών τους. Από την άλλη πλευρά, έχετε γενετικούς determinist προσκολλημένους σε ένα παλιό πρότυπο. "
***
Ο Michael Skinner φοράει ένα γκρι Stetson με ένα τριαντάφυλλο και στηρίζεται εύκολα στην καρέκλα του στο γραφείο του στην πανεπιστημιούπολη Pullman. Η ράβδος του πετάγματος βρίσκεται στη γωνία και στον τοίχο τοποθετείται ένας κολοσσιαίος βόρειος ράβδος. Ένας άπληστος ψαράς μύγας, ο Skinner, ηλικίας 57 ετών, γεννήθηκε και μεγάλωσε στην Ινδική Κράτηση Umatilla στο ανατολικό Όρεγκον. Οι Skinners δεν είναι ινδικής καταγωγής, αλλά οι γονείς του είχαν στην ιδιοκτησία τους ένα οικογενειακό αγρόκτημα - «μια καλή πολιτιστική εμπειρία», λέει. Ο πατέρας του εργάστηκε στην ασφάλιση και ο ίδιος και οι τέσσερις αδελφοί του μεγάλωσαν ακριβώς όπως είχαν περάσει πέντε γενιές από τους Skinners - κυνήγι, ψάρεμα και καουμπόηδες, μαθαίνοντας έναν τρόπο ζωής που θα τους κρατούσε στην ενηλικίωση.
Αγαπούσε την ύπαιθρο και η γοητεία του με τον τρόπο με τον οποίο εργάστηκε η φύση οδήγησε στην πρόταση ενός συμβούλου σχολικού καθοδήγησης ότι μια καριέρα στην επιστήμη μπορεί να είναι ακριβώς το πράγμα. Ήταν περίπου 12, και αλήθεια για να σχηματίσει κολλήσει με αυτό. Στο γυμνάσιο και στη συνέχεια στο Κολλέγιο Reed πολεμούσε ανταγωνιστικά και σήμερα οι υποστηρικτές του και οι κριτικοί του μπορεί να ανιχνεύσουν ένα κομμάτι από το παλιό εαυτό του που ασχολείται με τον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζει ένα πρόβλημα-επικεφαλής. "Μάλλον μου δίδαξε πώς να αντιμετωπίζω, παρά να αποφεύγω προκλήσεις", λέει τώρα. Το άθλημα τον οδήγησε επίσης στη μελλοντική του σύζυγο, τον Roberta McMaster ή τον Bobbie, ο οποίος ήταν ο βαθμολογητής της ομάδας του πανεπιστημίου. "Ήμουν γοητευμένος που κάποιος τόσο νέος ήξερε ακριβώς τι ήθελε να κάνει με τη ζωή του", θυμάται ο Bobbie. Πρότεινε το γάμο προτού φτάσει στο κολέγιο και οι δύο από τότε είναι μαζί και έχουν δύο μεγάλα παιδιά.
Παρακολούθησε το κρατικό πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον για το διδακτορικό του στη βιοχημεία και κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου με τον Bobbie ζούσε συχνά στο παιχνίδι που κυνηγούσε. Δεν ήταν ανήκουστο να βρούμε ένα πρόσφατα σκοτωμένο ελάφι που κρέμεται στο υπόστεγο της φοιτητικής κατοικίας. "Ήταν άπαχο χρόνια", λέει ο Bobbie. "Αλλά ήταν καλοί."
Μετά από θέσεις στο Vanderbilt και στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Σαν Φρανσίσκο, ο Skinner επέστρεψε στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον. "Ήθελα ένα μεγάλο ερευνητικό κολέγιο σε μια αγροτική πόλη", λέει. Πέρασε την επόμενη δεκαετία μελετώντας πώς τα γονίδια ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται στις ωοθήκες και τους όρχεις και πώς αλληλεπιδρούν τα κύτταρα των οργάνων αυτών. Δεν σκόπευε να αναλάβει την κεντρική ιδέα στη βιολογία για μεγάλο μέρος του 20ού αιώνα: τον γενετικό ντετερμινισμό, την πεποίθηση ότι το DNA είναι το μοναδικό σχέδιο για τα χαρακτηριστικά από το χρώμα των μαλλιών και των ματιών έως την αθλητική ικανότητα, τον τύπο της προσωπικότητας και τον κίνδυνο ασθενειών.
Κατά μία έννοια, αυτή η ερμηνεία του γενετικού ντετερμινισμού ήταν πάντα υπερπροσαρμοσμένη. Οι επιστήμονες έχουν καταλάβει από μακρού ότι τα περιβάλλοντα μας διαμορφώνουν με μυστηριώδεις τρόπους, ότι η φύση και η ενθάρρυνση δεν αντιτίθενται στις δυνάμεις ούτε σε συνεργάτες στη μεγάλη τέχνη της ανθρώπινης λήψης. Το περιβάλλον, για παράδειγμα, μπορεί να αυξήσει και να τραβήξει πίσω τη γονιδιακή δραστηριότητα μέσω ομάδων μεθυλίου, καθώς και μια σειρά από άλλα μόρια που τροποποιούν και επισημαίνουν το πλήρες συμπλήρωμα DNA ενός ατόμου, που ονομάζεται γονιδίωμα. Αλλά μόνο αλλαγές στην ίδια την αλληλουχία του DNA μεταβιβάστηκαν κανονικά στους απογόνους.
Έτσι ήταν βέβαιο ότι ο Πρόεδρος Μπιλ Κλίντον εξήρε την προσπάθεια ολοκλήρωσης της πρώτης πλήρους ανάγνωσης του ανθρώπινου γονιδιώματος, λέγοντας τον Ιούνιο του 2000 ότι αυτό το επίτευγμα θα "φέρει επανάσταση στη διάγνωση, πρόληψη και θεραπεία των περισσοτέρων, αν όχι όλων, ανθρώπινων νόσων . "Όταν στοιβάζονται ενάντια σε τέτοιο ενθουσιασμό, τα ευρήματα του Skinner έχουν αισθανθεί σαν αίρεση. Και τουλάχιστον για λίγο, τον επικρίθηκε ανάλογα.
***
Οι επικριτές της έρευνας που διεξήχθη από τον Skinner επεσήμαναν ότι οι δόσεις της βινκλοζολίνης στις μελέτες αρουραίων της ήταν υπερβολικά υψηλές ώστε να είναι σχετικές με την έκθεση του ανθρώπου και η έγχυση των αρουραίων σε αντίθεση με τη χορήγηση των τοξινών μέσω του τροφίμου τους υπερέβη τα αποτελέσματα. "Αυτό που κάνει δεν έχει καμία πραγματική προφανή επίδραση στις εκτιμήσεις κινδύνου για το χημικό", ανέφερε ο τοξικολόγος EPA L. Earl Gray λέγοντας το περιοδικό Pacific Standard το 2009. Μέχρι να αναπαραχθούν τα αποτελέσματα, "δεν είμαι σίγουρος ότι ακόμη και να επιδείξουν βασικές αρχές της επιστήμης. "
Ο Skinner ανταποκρίνεται στις επιθέσεις στα δεδομένα του λέγοντας ότι η εκτίμηση κινδύνου, του τύπου που κάνουν οι τοξικολόγοι, δεν ήταν ο στόχος του. Μάλλον ενδιαφέρεται για την αποκάλυψη νέων βιολογικών μηχανισμών που ελέγχουν την ανάπτυξη, την ανάπτυξη και την κληρονομιά. "Η προσέγγισή μου είναι βασικά να το χτυπήσω με ένα σφυρί και να δούμε τι είδους απάντηση παίρνουμε", λέει. Παραμένει ήρεμος, ακόμη και όταν καλείται να υπερασπιστεί αυτή την προσέγγιση. "Οι συγκρούσεις με τα άτομα λύνουν πολύ λίγα", λέει. "Ο καλύτερος τρόπος για να χειριστείτε αυτά τα πράγματα είναι να αφήσετε την επιστήμη να μιλάει για τον εαυτό της."
Αυτή η επιστήμη έχει λάβει μεγάλη προσοχή (η μελέτη της βινκλοζολίνης αναφέρθηκε στην επιστημονική βιβλιογραφία περισσότερες από 800 φορές). Πρόσφατα, το περιοδικό Nature Reviews Genetics ζήτησε από πέντε κορυφαίους ερευνητές να μοιραστούν τις απόψεις τους σχετικά με τη σημασία της επιγενετικής κληρονομιάς. Ένα "μίγμα ενθουσιασμού και προσοχής" είναι ο τρόπος με τον οποίο οι συντάκτες περιέγραψαν τις απαντήσεις, με έναν ερευνητή να υποστηρίζει ότι το φαινόμενο ήταν "ο καλύτερος υποψήφιος" για να εξηγήσει τουλάχιστον κάποια διαγονιδιακά αποτελέσματα, ενώ άλλος σημειώνει ότι, εάν τεκμηριωθεί πλήρως "Βαθιές συνέπειες για τον τρόπο με τον οποίο θεωρούμε την κληρονομιά, τους μηχανισμούς που υποκρύπτουν τις ασθένειες και τους φαινοτύπους που ρυθμίζονται από αλληλεπιδράσεις γονιδίου-περιβάλλοντος".
Αν και οι περισσότεροι από τους κριτικούς του Skinner έχουν καθησυχαστεί από νέα στοιχεία από το εργαστήριό του και από άλλους, λέει ότι εξακολουθεί να αισθάνεται εμπλοκή. "Πραγματικά προσπαθώ να είμαι επιστήμονας πρώτα και κύρια", λέει. "Δεν είμαι τοξικολόγος, ή ακόμα και περιβαλλοντολόγος. Δεν έφτασα σε αυτό ως υποστηρικτής υπέρ ή κατά οποιουδήποτε συγκεκριμένου χημικού ή πολιτικής. Βρήκα κάτι στα δεδομένα και το συνέχισα κατά ένα λογικό μονοπάτι, όπως θα κάνανε ένας βασικός ερευνητής. "
