«اخلال‌گران» مجموعه‌ای است که ایده‌ها و دیدگاه‌های جدید و بدیع را از محققان و پزشکان سرطان کلمبیا به اشتراک می‌گذارد.
برای دهه ها، محققان می دانستند که تغییرات آب و هوایی می تواند باعث سرطان شود. در دهه 1940، دانشمندان کشف کردند که گرما برای فعال کردن توانایی تشکیل تومور پرتوهای فرابنفش (UV) مورد نیاز است. در غیاب گرما، اشعه ماوراء بنفش رشد تومور را در موش ها افزایش نمی دهد. اخیراً کشف شد که گرما همچنین تأثیر رطوبت را بر بدن انسان بدتر می‌کند و بیان ژن‌های مرتبط با استرس اکسیداتیو، ترمیم DNA و التهاب را که محرک‌های ایجاد سرطان هستند، تغییر می‌دهد. این نتیجه اصلاح اپی ژنتیک است، یکی از راه هایی که بدن به تأثیرات بیرونی پاسخ می دهد.
هنگامی که صحبت از مبارزه یا کند کردن تغییرات آب و هوایی می شود، تاکید زیادی بر تلاش های کاهشی از جمله تغییر در رفتار انسان و کاهش مصرف سوخت فسیلی و انرژی الکتریکی شده است. در حالی که زمان می برد، تلاش های خاصی برای کاهش تغییرات آب و هوایی موفقیت آمیز بوده است.
اما کاهش کافی نیست. چیزی که ما متوجه می شویم این است که انطباق به همان اندازه حیاتی است.
سوال باقی می ماند: آیا زمان برای مدیریت تغییرات آب و هوا قبل از اینکه منجر به افزایش نرخ سرطان و مرگ و میر در ایالات متحده شود، کم شده است؟ شاید ما صرفاً تحت تأثیر محیطی که در آن زندگی می کنیم نیستیم – بدن خودمان می تواند توانایی جبران تغییرات آب و هوایی را داشته باشد.
چگونه اپی ژنوم ما به ما در سازگاری کمک می کند
اپی ژنتیک توانایی بیولوژیکی برای تغییر بیان DNA ما در پاسخ به عوامل محیطی است. تغییرات اپی ژنتیکی روی اپی ژنوم که سطحی برای ژنوم است، عمل می کند. به این ترتیب DNA ما بدون تغییر باقی می ماند، اما نحوه بیان ژن های آن تغییر می کند.
در حالی که ژنوم ما، که از DNA تشکیل شده است، راهنمای دستورالعمل بدن است، اپی ژنوم ما شبکه ای از ساختارهای اطراف DNA است که بیان ژن را کنترل می کند. متیلاسیون DNA یا تغییرات هیستون انواعی از برنامه ریزی مجدد اپی ژنتیکی هستند که ساختار کروماتین را تغییر می دهند تا بیان ژن را مانند یک سوئیچ روشن یا خاموش کنند.
به بیان ساده، اگر DNA نت‌های موسیقی باشد که به ژن‌ها می‌گوید چگونه خود را بیان کنند، اپی ژنوم به‌عنوان علائم مشخص شده در حاشیه نت‌ها عمل می‌کند و به نوازندگان دستور می‌دهد که آرام‌تر، بلندتر و یا اصلاً ننوازند.
اصلاح اپی ژنتیک یک واکنش تطبیقی به محیط است که برای تضمین بقای فرد و در نهایت گونه طراحی شده است.
کارهای زیادی برای سازگاری با تغییرات آب و هوایی می توانیم انجام دهیم. اما در حال حاضر این سیستم داخلی وجود دارد که ما در خود داریم. اپی ژنوم برای کمک به ما برای مقابله با تغییرات اطراف ما یا زمانی که ما محیط را تغییر می دهیم.
انعطاف پذیری داخلی در برابر تغییرات آب و هوا
همان درختان و گیاهان اطراف ما که به عنوان غرق‌های طبیعی عمل می‌کنند و گازهای گلخانه‌ای را از جو جدا می‌کنند، تحت این فرآیند اصلاح اپی ژنتیکی طبیعی قرار می‌گیرند. هنگامی که گیاهان در معرض خشکی، سرما یا آب نمک قرار می گیرند، اپی ژنوم خود را دوباره برنامه ریزی می کنند و بیان ژن های دخیل در رشد و نمو را تغییر می دهند. این تغییرات به درخت یا گیاه اجازه می دهد تا در شرایط آب و هوایی سخت مقاومت کند که معمولاً از شکوفایی آن جلوگیری می کند. این تغییرات برای آینده ثبت می‌شوند و به گیاه اجازه می‌دهند تا نسبت به محیط جدید خود انعطاف‌پذیری پیدا کند، و از آنجا که تغییرات اپی ژنتیکی نیز قابل ارث هستند، نسل‌های بعدی از طریق افزایش بیان ژن‌های کنترل‌کننده تولید بذر تضمین می‌شوند.
گونه های دیگر توانسته اند از نظر بیولوژیکی با محیط جدید ایجاد شده توسط تغییرات آب و هوایی سازگار شوند. این ماهی‌ها شامل نوعی ماهی به نام Winter Skate می‌شود که به‌طور اپی ژنتیکی خود را تغییر می‌دهند تا در نتیجه افزایش دمای دریا، در آب‌های کم اکسیژن زنده بمانند.
تغییرات اپی ژنتیکی همیشه مفید نیستند و افزایش دمای مرتبط با تغییرات آب و هوایی ممکن است عواقب مضری داشته باشد. در انسان، متیلاسیون DNA CRAT، ژنی که در رشد و تکامل نقش دارد، در بیماران سرطانی تسریع می‌شود، و هیپرمتیلاسیون CRAT نیز در افرادی که تنها در معرض سه هفته گرما قرار داشتند، شناسایی شد.
خبر خوب این است که سازگاری اپی ژنتیک با گرما می تواند موقتی باشد.
شواهد مربوط به آن شامل یک گونه از خوکچه هندی است که در هنگام مطالعه، سازگاری اپی ژنتیکی را با گرما نشان داد که فقط حفظ شده و به فرزندان تولید شده در طول زمان قرار گرفتن در معرض انتقال داده شد. جالب اینجاست که وقتی گرما کاهش یافت، تغییرات معکوس شد و خوکچه هندی قادر به سازگاری با آب و هوای سرد و گرم شد. این یک تصویر کامل از نحوه عملکرد اصلاح اپی ژنتیک در انسان است: به عنوان یک مکانیسم جبرانی که در آن بیان ژن ما می تواند به طور طبیعی نوسان کند یا از طریق برنامه ریزی مجدد اپی ژنتیک درمانی شرطی شود تا خطر سرطان ناشی از تغییرات آب و هوایی را کاهش دهد.
وعده مداخلات آینده
ما می دانیم که تغییرات آب و هوایی می تواند منجر به سرطان شود، اما از طریق اصلاح اپی ژنتیک، بدن انسان ممکن است با اثرات افزایش دما و سایر فشارهای محیطی سازگار شود. محققان، از جمله آزمایشگاه ما، در حال بررسی این موضوع هستند که آیا روزی می‌توان از داروی دقیق برای طراحی درمانی یا مداخلاتی استفاده کرد که می‌تواند تغییرات اپی ژنتیکی مطلوبی را برای افراد ایجاد کند تا در برابر تغییرات آب و هوایی مقاومت کنند یا پتانسیل گرما را برای ایجاد سرطان کاهش دهند.
به عنوان مثال، آینده ای را تصور کنید که در بهار، می توانید یک آزمایش خون ساده انجام دهید تا مشخص شود آیا بدن شما برای پاسخ به امواج گرمایی که در تابستان تجربه خواهید کرد، آماده است یا خیر. سپس ارائه‌دهنده مراقبت‌های بهداشتی شما برنامه‌های مناسبی را برای آماده شدن برای تابستان به شما ارائه می‌دهد. این بسیار مهم است زیرا در حالی که تغییرات آب و هوایی جهانی است، تحقیقات اپی ژنتیک به ما می گوید که هر یک از ما مواجهه های متفاوت و پاسخ های منحصر به فردی داریم.
در حالی که ما منتظریم و امیدواریم که تلاش‌های کاهش‌دهنده تغییرات آب و هوایی را حل کند، بدن ما و همچنین علم و پزشکی در حال تطبیق راه‌هایی برای مقابله با افزایش دما هستند. ممکن است به زودی متوجه شویم که برای یافتن کلید زنده ماندن از اثرات آب و هوا نیازی به چشم پوشی از خود نخواهیم داشت.
آندره آ باکارلی پروفسور لئون هس و رئیس علوم بهداشت محیط در دانشکده بهداشت عمومی میلمن دانشگاه کلمبیا و عضو مرکز جامع سرطان هربرت ایروینگ است.
ایستگاه ام. نیکلسون او یک پژوهشگر فوق دکترا در آزمایشگاه باکارلی است، جایی که آلودگی هوا و قرار گرفتن در معرض سرب را در ایجاد و پیشرفت بیماری آلزایمر و اختلالات شناختی مرتبط با سن بررسی می کند.