Michael Skinnerin suurin löytö alkoi, kuten usein tapahtuu tämän kaltaisissa tiedejutuissa, loistavalla epäonnistumisella. Vuonna 2005, kun hän oli vielä perinteinen kehitysbiologi ja palkintoja ja hyökkäyksiä oli vielä tulevaisuudessa, harhaantunut tutkija meni toimistoonsa pyytämään anteeksi, että hän oli ottanut yhden askeleen kokeen liian pitkälle. Washingtonin osavaltion yliopiston laboratorioissa hän ja Skinner olivat altistaneet raskaana olevat rotat endokriiniselle haitta-aineelle - kemikaalille, jonka tiedetään häiritsevän sikiön kehitystä - toivoen häiritsevän (ja saaden siten enemmän käsitystä) prosessista, jolla syntymättömästä sikiöstä tulee joko mies tai nainen. Mutta heidän käyttämä kemiallinen aine, maatalouden sienitautien torjunta-aine, nimeltään vinklozoliini, ei ollut kuitenkaan vaikuttanut sukupuoliseen erilaistumiseen. Tutkijat havaitsivat alhaisemman siittiöiden määrän ja vähentyneen hedelmällisyyden, kun miespuoliset jälkeläiset saavuttivat aikuisuuden, mutta se ei ollut yllättävää. Tutkimus näytti siltä kuin rintakuva.
Tästä tarinasta
[×] SULJE
"Konfliktit yksilöiden kanssa ratkaisevat hyvin vähän", Skinner sanoo. "Paras tapa käsitellä näitä asioita on antaa tieteen puhua puolestaan." (Brian Smale) 
Skinner on käynyt kauppaa perhokalastusta varten. (Brian Smale) 
Kuvagalleria
Skinnerin kollega oli kuitenkin vahingossa kasvatanut altistuneiden rottien lapsenlapset luomalla neljännen sukupolven tai alkuperäisten aiheiden lastenlastenlapset. "Ei hätää", Skinner kertoi hänelle. ”Saatat yhtä hyvin analysoida niitä.” Jos hän ei ajattele mitään muuta, hän ajatteli, että harjoitus saattaa poistaa mielen hänen virheestään. Joten hän meni eteenpäin ja tutki rotan kiveksiä mikroskoopilla.
Heidän löytämänsä ei vain muuttaisi Skinnerin tutkimuksen suuntaa, vaan haastaisi myös modernin biologian kallioperiaatteen. Ja Skinneristä tulisi uuden ajattelutavan edelläkävijä ympäristökemikaaleille altistumisen mahdollisista pitkäaikaisista terveysvaikutuksista.
Hänen löytönsä koskevat peruskysymystä siitä, kuinka biologiset ohjeet siirtyvät sukupolvelta toiselle. Puoli vuosisataa on ollut tiedossa, että geneettisen materiaalin DNA hallitsee tätä prosessia; DNA-juosteen ”kirjeet” kertovat viestit, jotka välitetään vanhemmilta jälkeläisille ja niin edelleen. Viestit ovat geenien muodossa, lauseiden molekyyliekvivalentteina, mutta ne eivät ole pysyviä. Kirjaimen muutos, esimerkiksi satunnaisen mutaation seuraus, voi muuttaa geenin sanomaa. Muutettu viesti voidaan sitten lähettää sen sijaan.
Oudullinen asia Skinnerin laboratoriirottien suhteen oli se, että kolmen sukupolven kuluttua siitä, kun raskaana olevat äidit olivat altistettu sienitautien torjunta-aineille, eläimillä oli epänormaalin alhainen siittiöiden määrä - mutta ei sen vuoksi, että heidän perinnöllinen DNA-sekvenssinsä muuttui . Hämmentynyt, Skinner ja hänen tiiminsä toistivat kokeet - kerran, kahdesti, 15 kertaa - ja löysivät samat siittiöviat. Joten he kasvattivat enemmän rottia ja testasivat enemmän kemikaaleja, mukaan lukien aineet, jotka johtavat eturauhasen, munuaisten, munasarjojen ja immuunijärjestelmän sairauksiin. Uudelleen ja uudelleen, nämä sairaudet ilmaantuivat myös kemikaalille alttiina olevien äitien neljännen ja viidennen sukupolven jälkeläisissä.
"Pohjimmiltaan", isoisääitisi altistui, "mitä isoisä isoäitisi sai altistua, voi aiheuttaa tauteja sinulle ja lapsenlapsillesi."
Ja yllättäen, riippumatta siitä, mikä sairausreitti kemikaali oli avautumassa rottien turkisten päällystetyissä vartaloissa, se ei alkanut eikä päättynyt geneettisen koodin mutaatioon. Skinner ja hänen tiiminsä havaitsivat sen sijaan, että toksiinien tulvien myötä he muuttivat yksinkertaisten molekyylien rakennetta, nimeltään metyyliryhmiä, jotka lukkiutuvat sikiön itusolujen DNA: hon, josta lopulta tulee sen munat tai siittiöt. Kuten neulottuun villapaitaan kiinnittyneet burrsit, nämä metyylimolekyylit häiritsivät DNA: n toimintaa ja ratsastivat sitä tulevien sukupolvien kautta avaamalla jokaisen uuden samoille sairauksille. Nämä urokset, joiden tiedettiin osallistuvan kehitykseen, jatkuivat sukupolvien ajan. Ilmiö oli niin odottamaton, että se on synnyttänyt uuden kentän, jossa Skinner on tunnustettu johtaja, nimeltään sukupolvien välinen epigenetiikka tai sellaisten perinnöllisten muutosten tutkimus, joita ei voida selittää perinteisellä genetiikalla.
Skinnerin ja hänen kollegoidensa viime vuonna julkaisema PLOS One -lehdessä julkaistu tutkimus on ylittänyt ennakkomaksun huomattavasti. Burners ei ollut vain sattumanvaraisesti kiinnittynyt, Skinner totesi. Sen sijaan he kiinnittivät itsensä erityisiin järjestelyihin. Kun hän kylpei raskaana olevien rottiensa sisäpuolet bugisumulla, suihkukonepolttoaineella ja BPA: lla, muovikomponentti kiellettiin äskettäin pullolta, kukin altistuminen jätti erillisen kaavan metyyliryhmien kiinnittymisistä, jotka jatkuivat alttiiden rottien lastenlastenlapsissa.
Skinner totesi, että isoisä isoäidin ympäristö ei vaikuta terveyteesi, mutta kemikaalit, joihin hän altistui, ovat saattaneet jättää sormenjäljen, jonka tutkijat voivat todella jäljittää.
Tulokset viittaavat mahdollisesti uusiin lääketieteellisiin diagnostiikoihin. Jatkossa saatat jopa mennä lääkärisi vastaanotolle metylaatiokaavioidesi seulomiseksi. Labirottien altistuminen kemialliselle DDT: lle voi johtaa lihavuuteen seuraavissa sukupolvissa - linkki Skinnerin joukkue ilmoitti lokakuussa. Hypoteettisesti lääkäri saattaa joskus tutkia metylaatiomallejasi varhaisessa vaiheessa määrittääksesi lihavuuden riskin myöhemmin. Lisäksi toksikologien on ehkä harkittava, kuinka he tutkivat kemiallisia altistumisia, etenkin raskauden aikana tapahtuvia altistumisia. Työ tuo esiin vaikutuksia ympäristön seurantaan, tiettyjen kemikaalien turvallisuuden määrittämiseen, ehkä jopa vastuun määrittämiseen oikeudellisissa tapauksissa, joihin liittyy kemiallisen altistumisen terveysriskejä.
Näitä mahdollisuuksia ei ole menetetty sääntelijöille, teollisuudelle, tutkijoille ja muille, jotka ovat kiinnostuneita tällaisista asioista. ”Minua vastaan työskentelee kaksi voimaa”, Skinner sanoo. ”Toisaalta sinulla on rahallisia intressejä, jotka kieltäytyvät hyväksymästä tietoja, jotka saattavat pakottaa tiukempia säännöksiä heidän kannattavimmista kemikaaleista. Toisaalta sinulla on geneettiset deterministit tarttumassa vanhaan paradigmaan. "
***
Michael Skinner käyttää harmaata Stetsonia ruskealla hihnalla ja nojaa helposti takaisin tuolilleen toimistossaan Pullmanin kampuksella. Hänen perhokalastusvarsi seisoo nurkassa, ja seinälle on asennettu valtava pohjoinen hauki. Innokas perhokalastaja Skinner, 57-vuotias, syntyi ja kasvoi Umatillan intialaisalueella Itä-Oregonissa. Skinnerit eivät ole intialaisia, mutta hänen vanhempansa omistivat siellä perhetilan - "hyvä kulttuurikokemus", hän sanoo. Hänen isänsä työskenteli vakuutuksissa, ja hän ja hänen neljä veljestä kasvoivat aivan kuten viidellä Skinners-sukupolvella oli ennen heitä - metsästys, kalastus ja cowboying, opiskelemalla elämäntapaa, joka ylläpitää heitä aikuisuuteen.
Hän rakasti ulkona, ja hänen kiehtonsa luonnon toimivuudesta sai aikaan kouluohjelman neuvonantajan ehdotuksen, että tiedeura saattaa olla vain asia. Hän oli noin 12-vuotias ja totta muodoltaan, että hän oli kiinni siinä. Lukiossa ja sitten Reed-yliopistossa hän painosi kilpailukykyisesti, ja tänään hänen kannattajiensa ja kriitikkojensa keskuudessa saattaa havaita vähän hänen vanhasta kovan itsestään, kuinka hän lähestyy ongelmaa. "Se todennäköisesti opetti minua vastaamaan haasteiden välttämisen sijaan", hän sanoo nyt. Urheilu johti hänet myös tulevan vaimonsa Roberta McMasterin tai Bobbien luo, joka toimi hänen lukionsa painijoukkueen maalimiehenä. ”Minua kiehtoi, että joku niin nuori tiesi tarkalleen, mitä hän halusi tehdä elämässään”, Bobbie muistelee. Hän ehdotti avioliittoa ennen yliopistoon lähtöä, ja he ovat olleet yhdessä siitä lähtien ja heillä on kaksi kasvanut lasta.
Hän opiskeli Washingtonin osavaltion yliopistossa tohtoriksi biokemiassa, ja tuona aikana hän ja Bobbie asuivat usein metsästyspelissä. Ei ollut ennenkuulumatonta löytää vasta tapettua peuraa ripustettuna opiskelija-asunnonsa autokatosta. "He olivat laihoja vuosia", Bobbie sanoo. "Mutta he olivat hyviä."
Tehtäviensä jälkeen Vanderbiltissa ja Kalifornian yliopistossa San Franciscossa Skinner palasi Washingtonin osavaltion yliopistoon. "Halusin suuren tutkimuskoulun maaseudun kaupunkiin", hän sanoo. Seuraavan vuosikymmenen ajan hän opiskeli, kuinka geenit kytkeytyvät päälle ja pois munasarjoissa ja kiveksissä ja kuinka näiden elinten solut ovat vuorovaikutuksessa. Hän ei pyrkinyt omaksumaan biologian keskeistä ajatusta suuren osan 1900-luvusta: geneettistä determinismia, uskoa, että DNA on ainoa suunnitelma piirteistä hiusten ja silmien väreistä urheilukykyyn, persoonallisuuden tyyppiin ja sairausriskeihin.
Tämä geneettisen determinismin tulkinta oli jossain mielessä yksinkertaistettu. Tutkijat ovat jo kauan ymmärtäneet, että ympäristö muovaa meitä salaperäisillä tavoilla, että luonto ja vaaliminen eivät ole niin vastakkaisia voimia kuin ihmisen tekemisen suuren taiteen yhteistyökumppanit. Ympäristö, esimerkiksi, voi lisätä ja vetää takaisin geenien aktiivisuutta metyyliryhmien kautta, samoin kuin joukko muita molekyylejä, jotka modifioivat ja merkitsevät ihmisen täydellistä DNA-komplementtia, nimeltään genomi. Mutta vain muutokset itse DNA-sekvenssissä siirtyivät normaalisti jälkeläisiin.
Niin varma, että kaikki olivat tämän perusperiaatteen mukaisia, presidentti Bill Clinton kehui ponnisteluistaan saada loppuun ihmisgenomin ensimmäinen täydellinen käsittely ja sanoi kesäkuussa 2000, että tämä saavutus ”mullistaa useimpien, ellei kaikkien ihmisten sairauksien diagnoosin, ehkäisyn ja hoidon. . ”Kun Skinnerin havainnot on kiinnitetty tällaista innostusta vastaan, ne ovat olleet harhaoppia. Ja ainakin jonkin aikaa häntä kritisoitiin vastaavasti.
***
Skinnerin johtaman tutkimuksen kriitikot huomauttivat, että vinklotsoliiniannokset hänen rottatutkimuksissa olivat aivan liian suuret, jotta ne olisivat merkityksellisiä ihmisen altistumiselle, ja rotien injektio sen sijaan, että toksiineja annettaisiin ruuan kautta, liioitteli vaikutuksia. "Sillä, mitä hän tekee, ei ole todellisia ilmeisiä vaikutuksia kemikaalin riskinarviointeihin", EPA-toksikologi L. Earl Gray lainattiin kertomalla Pacific Standard -lehteä vuonna 2009. Ennen kuin tulokset toistetaan, "en ole varma, että ne jopa esitellä tieteen perusperiaatteita. ”
Skinner vastaa tietoihinsa kohdistuviin hyökkäyksiin sanomalla, että toksikologien suorittaman tyyppinen riskien arviointi ei ole ollut hänen tavoitteensa. Pikemminkin hän on kiinnostunut paljastamaan uusia biologisia mekanismeja, jotka hallitsevat kasvua, kehitystä ja perintöä. "Minun lähestymistapani on periaatteessa lyödä sitä vasaralla ja nähdä, millaista vastausta saamme", hän sanoo. Hän pysyy rauhallisena, vaikka häntä kutsuttu puolustamaan tätä lähestymistapaa. "Konfliktit yksilöiden kanssa ratkaisevat hyvin vähän", hän sanoo. "Paras tapa käsitellä näitä asioita on antaa tieteen puhua puolestaan."
Tämä tiede on saanut paljon huomiota (vinklotsoliinitutkimus on mainittu tieteellisessä kirjallisuudessa yli 800 kertaa). Äskettäin Nature Reviews Genetics -lehti pyysi viittä johtavaa tutkijaa jakamaan näkemyksensä epigeneettisen perinnön tärkeydestä. "Yhdistelmä jännitystä ja varovaisuutta" on se, miten toimittajat kuvasivat vastauksia. Yksi tutkija väitti, että ilmiö oli "paras ehdokas" selittämään ainakin joitakin sukupolvien välisiä vaikutuksia, ja toinen huomauttaa, että sillä voi olla, jos se on täysin dokumentoitu, "Syvällisiä vaikutuksia siihen, miten pidämme perintöä, sairauksien taustalla oleviin mekanismeihin ja fenotyyppeihin, joita säätelevät geeni-ympäristö vuorovaikutukset."
Vaikka suurin osa Skinnerin kriitikkoista on rauhoittunut hänen ja muiden laboratorion uusilta tiedoilta, hän sanoo tuntevansa edelleen hämmennystä. "Yritän olla ennen kaikkea tiedemies", hän sanoo. ”En ole toksikologi tai edes ympäristöasiantuntija. En tullut tähän puolustamaan mitään tiettyä kemikaalia tai politiikkaa vastaan. Löysin jotain tiedoista ja jatkoin sitä loogisella tiellä, niin kuin minkä tahansa perustutkijan olisi. "
