Стресс, пережитый в детстве, годами влияет на эпигеном павианов

Условия, в которых прошли ранние этапы жизни животного, значительно влияют на его здоровье и поведение в будущем. Так, ранее уже было показано, что самки павианов, ранее проживавшие под влиянием многочисленных стрессоров, позднее страдают от повышенного уровня гормона стресса, более слабых социальных связей и худшей выживаемости потомков. У детей, с которыми плохо обращались, выше риск развития серьезных заболеваний во взрослом возрасте. Макаки-резусы, рано разлученные с матерью, тоже чаще болеют. Более, эффект распространяется и на их потомков из-за изменений в поведении.

Таким образом, среда продолжает влиять на фенотип уже после того, как условия поменялись. Были предложены различные механизмы этого феномена, но большинство исследований сосредоточено на изменении эпигенома, особенно ДНК-метилирования. Изучение этого вопроса в природных популяциях млекопитающих, включая людей, затруднено. Было показано, что метилирование генов, вовлеченных в рост и метаболизм, отличается у людей, родившихся в период Голодной зимы 1944 года в Нидерландах, и у контрольной популяции. Отличия были выявлены и у людей, рожденных в сельских регионах Гамбии во время мокрого сезона, для которого характерна высокая заболеваемость малярией и малое количество еды, и у рожденных во время сухого сезона. Однако в других исследований четких результатов получить не удалось. Также многие работы посвящены общему уровню метилирования, а не сайт-специфическому.

В новой работе ученые из США и Кении исследовали влияние условий среды на метилирование 477 270 CpG-сайтов у 254 павианов (115 самцов и 141 самки) из национального парка Амбосели в Кении. Всего было собрано 295 образцов (у некоторых индивидов образцы собирали по 2–3 раза). Экологические данные, а также истории жизни отдельных павианов собирали около 50 лет. То, что условия ранней жизни значительно влияют на физиологию, фертильность и выживаемость павианов, уже было подтверждено ранее.

Авторы изучали влияние пяти стрессоров (засуха в первый год жизни, наличие младших братьев или сестер, близких по возрасту, низкий социальный статус матери, высокая плотность группы, смерть матери до наступления независимости), а также общее качество среды обитания. В ходе наблюдения павианы поменяли место обитания из-за гибели акации желтокорой Vachellia xanthophloea — источника пищи и защиты от хищников — на прежнем месте. Новое место было более богато ресурсами, и это сразу отразилось на здоровье популяции. Самки стали рожать чаще и быстрее достигать половой зрелости, а смертность детенышей снизилась.

Самыми сильными предикторами ДНК-метилирования были качество среды на момент рождения, ранг самца в сообществе и возраст на момент отбора образца. С качеством среды были ассоциированы 3296 сайтов, а рангом — 3736 сайтов, с возрастом — 169 439 сайтов. В то же время с рангом самки были ассоциированы только четыре сайта. Изучаемые стрессоры не были значимо связаны с ДНК-метилированием.

Исследователи также рассмотрели влияние стрессоров в благоприятных и неблагоприятных условиях отдельно. В среде с низким уровнем ресурсов было выявлено 2856 сайтов, ассоциированных со стрессорами, а в среде с большим количеством ресурсов таких сайтов не было выявлено. Предположительно, влияние стрессоров было усилено плохим качеством среды (и наоборот).

Далее все пять стрессоров рассмотрели по отдельности. Наиболее сильный эффект оказывала засуха в течение первого года жизни, особенно в уже неблагоприятных условиях. Далее шли потеря матери, плотность группы, ранг матери и наличие младших братьев и сестер, близких по возрасту. В более благоприятной среде влияние отдельных стрессоров не было значимым.

Засуха, которую павианы испытывали в более старшем возрасте, значимо не влияла на уровни метилирования. Сайты, ассоциированные с засухой, чаще встречались в генах, связанных с развитием, пролиферацией клеток и клеточным метаболизмом. Также сайты, ассоциированные с засухой и рангом самца, чаще встречались в теле гена или энхансерах и реже —в неаннотированных областях генома, что отличало их от сайтов, ассоциированных с возрастом. Сайты, ассоциированные с качеством среды, находились где-то посередине.

Хотя сигнатуры ДНК-метилирования, связанные со стрессорами и качеством среды, сохраняются годами в геноме павианов, но со временем они все же стираются. В ряде случаев было показано, что изменения в ДНК-метилировании, связанные со средой, влияют на регуляцию генов.

У работы были некоторые ограничения. Так, из-за природы исследования нельзя сказать, являются ли выявленные сигнатуры прямым следствием влияния стрессоров. Социальные факторы и факторы среды могут смазывать влияние стрессоров. Ранее уже было показано благоприятное влияние высокого социального статуса. Также уровни метилирования многих сайтов наследуются, неясно, как это может модулировать влияние стрессоров. Наконец, неясно, как эти сайты влияют на физиологию, здоровье и выживаемость. Все это — вопросы для будущих работ.

На бабуинов действует скрытый отбор против межвидового скрещивания