Bolehkah kecergasan anda meningkatkan kekuatan otak anak-anak anda?
Bapa mungkin dapat meneruskan peningkatan kemampuan belajar yang berasal dari aktif secara fizikal dan mental melalui perubahan molekul dalam sperma mereka, menurut penyelidikan baru dari Jerman.
Dalam makalah yang diterbitkan dalam jurnal Laporan Sel, penyelidik dari Pusat Penyakit Neurodegeneratif Jerman (DZNE) dan Pusat Perubatan Universiti Göttingen, juga di Jerman, menjelaskan bagaimana mereka sampai pada kesimpulan ini setelah mempelajari tikus.
Mereka mendapati bahawa pendedahan kepada persekitaran yang merangsang dengan banyak latihan bukan sahaja meningkatkan kemampuan belajar pada tikus lelaki dewasa, tetapi juga bahawa manfaat ini diwarisi oleh keturunan mereka.
Ujian lebih lanjut menunjukkan bahawa kesannya diturunkan melalui perubahan molekul RNA pada sperma ayah.
Para penyelidik mengenal pasti dua molekul mikroRNA spesifik - yang dipanggil miRNA212 dan miRNA132 - sebagai tanggungjawab utama. MicroRNA adalah sekumpulan molekul yang mengawal aktiviti gen tanpa mengubah DNA yang mendasari.
Kajian baru ini memberikan bukti lebih lanjut mengenai proses "epigenetik" pewarisan di mana kemahiran dapat diteruskan ke generasi berikutnya tanpa melibatkan DNA.
Pewarisan epigenetik
Dalam makalah mereka, penulis kajian kanan André Fischer, seorang profesor di Jabatan Psikiatri dan Psikoterapi di DZNE, dan rakan-rakannya menyusun bukti terbaru mengenai "mekanisme bukan genetik" pewarisan.
Mekanisme berkenaan dengan bidang epigenetik yang baru muncul, di mana para saintis mengumpulkan lebih banyak bukti bagaimana faktor persekitaran - seperti gaya hidup dan diet - satu generasi mempengaruhi perkembangan biologi, kesihatan, dan penyakit generasi berikutnya.
Mekanisme epigenetik mengubah ekspresi gen tanpa mengubah DNA. Mereka mempengaruhi aktiviti sel dengan menghidupkan dan mematikan gen dan mengubah corak pengeluaran protein, misalnya.
Kajian terbaru menunjukkan bahawa perubahan epigenetik dapat ditularkan melalui sperma. Penyelidikan yang baru-baru ini disajikan dalam sebuah konferensi, misalnya, menunjukkan bahawa pendedahan kepada tekanan ringan seumur hidup dapat mengubah sperma pada tikus jantan sedemikian rupa sehingga membentuk perkembangan otak pada keturunan mereka.
Latihan dan ‘keplastikan sinaptik’
Prof Fischer dan rakannya menyatakan bahawa latihan fizikal yang digabungkan dengan latihan kognitif - yang mereka sebut sebagai "pengayaan persekitaran" - diketahui dapat menurunkan risiko pelbagai penyakit, termasuk penyakit yang mempengaruhi otak.
Secara khusus, kajian pada tikus dan manusia telah menunjukkan bahawa pengayaan persekitaran dapat meningkatkan "keplastikan sinaptik," yang menentukan seberapa baik sel-sel otak berkomunikasi dan juga diakui sebagai dasar pembelajaran biologi.
Walau bagaimanapun, sementara kajian juga menunjukkan bahawa membesarkan tikus di lingkungan yang diperkaya dapat menyebabkan peningkatan keplastikan sinaptik pada keturunannya, tidak jelas apakah ini juga berlaku jika pendedahan hanya berlaku pada masa dewasa.
Sebagai tambahan, mekanisme di mana peningkatan keplastikan sinaptik diwarisi kurang difahami, perhatikan penulis.
Untuk kajian mereka, para saintis mengambil dua kumpulan tikus jantan. Mereka membiarkan satu kumpulan mengalami pengayaan alam sekitar, yang meliputi banyak latihan, selama 10 minggu, sementara kumpulan yang lain tetap berada di "kandang rumah."
Mereka mendapati bahawa dibandingkan dengan tikus yang dikurung (kontrol), tikus yang mengalami pengayaan alam sekitar menunjukkan "peningkatan yang signifikan" dalam aktiviti sinaptik di hipokampus, yang merupakan area otak yang penting untuk belajar.
Manfaat diteruskan melalui RNA sperma
Pada fasa kajian seterusnya, para penyelidik mengambil dua kumpulan tikus jantan dewasa dan memasukkannya ke dalam rejimen yang sama, kecuali setelah 10 minggu, mereka mengawinkan mereka dengan betina di rumah.
Hasil kajian pasukan menunjukkan bahawa keturunan tikus jantan yang telah mengalami pengayaan persekitaran pada masa dewasa juga telah meningkatkan aktiviti sinaptik hipokampal, dibandingkan dengan keturunan kawalan lelaki.
Penulis mencatat bahawa oleh kerana ibu-ibu tidak pernah mengalami pengayaan alam sekitar, manfaat itu pasti diturunkan oleh para ayah.
Dalam eksperimen selanjutnya, mereka mengekstrak RNA dari sperma ayah dan menyuntikkannya ke dalam sel telur tikus yang disenyawakan.
Telah diketahui bahawa keturunan dari telur dengan RNA sperma tikus yang telah terkena pengayaan lingkungan pada masa dewasa memiliki "peningkatan keplastikan sinaptik dan kemampuan belajar" dibandingkan dengan keturunan dari telur dengan RNA sperma dari tikus kontrol.
Para penyelidik menyimpulkan bahawa pengayaan persekitaran, atau menjadi lebih aktif secara fizikal dan mental, pada masa dewasa dapat meningkatkan kemampuan kognitif pada keturunan, dan ini diturunkan melalui RNA sperma.
Dengan menggunakan suntikan RNA yang lebih tepat, pasukan kemudian berusaha untuk mengenal pasti molekul RNA yang tepat yang bertanggungjawab untuk pewarisan epigenetik dari kemampuan belajar yang dipertingkatkan. Mereka mendapati bahawa miRNA212 dan miRNA132 menyumbang sebahagian besarnya.
"Buat pertama kalinya, kerja kami secara khusus menghubungkan fenomena epigenetik dengan mikroRNA tertentu."
Prof André Fischer
