ปริศนาของเรามีอยู่ว่า:
แฝดแท้เกิดมาจากดีเอ็นเอเดียวกัน
แล้วทำไมพวกเขาจึงแตกต่างกัน
แม้แต่ในลักษณะที่มีองค์ประกอบ ทางพันธุกรรมอย่างมีนัยสำคัญ
ยกตัวอย่างเช่น ทำไมแฝดคนหนึ่ง ถึงเป็นโรคหัวใจตอนอายุ 55
ในขณะที่น้องสาวของเขาที่วิ่งมาราธอน มีสุขภาพที่สมบูรณ์แข็งแรง
ธรรมชาติและการเลี้ยงดู มีบทบาทสำคัญอย่างมากต่อสิ่งนี้
คำตอบที่ลึกซึ้งกว่านั้น สามารถถูกพบได้ ในสิ่งที่เรียกว่า เอพิเจเนติกส์
มันคือการศึกษาว่า ดีเอ็นเอมีปฏิสัมพันธ์
กับโมเลกุลเล็ก ๆ ทั้งหลายในเซลล์ได้อย่างไร
ซึ่งมันสามารถกระตุ้นหรือยับยั้งยีนได้
ถ้าคุณลองจินตนาการเปรียบเทียบดีเอ็นเอ กับตำราอาหาร
โมเลกุลส่วนใหญ่เหล่านั้นคือสิ่งที่กำหนดว่า อะไรจะถูกปรุงตอนไหน
พวกมันไม่ได้ทำการตัดสินใจด้วยตัวมันเอง
แต่การปรากฏอยู่และความเข้มข้นของพวกมัน ภายในเซลล์ต่างหากที่สร้างความแตกต่าง
แล้วมันทำงานได้อย่างไร
ยีนในดีเอ็นเอถูกแสดงออกเมื่อพวกมันถูกอ่าน และลอกรหัสไปเป็นอาร์เอ็นเอ
ซึ่งจะถูกแปลรหัสไปเป็นโปรตีน โดยโครงสร้างที่ชื่อว่า ไรโบโซม
และโปรตีนก็เป็นส่วนสำคัญ ในการกำหนดลักษณะและหน้าที่ของเซลล์
การเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์สามารถเร่ง หรือรบกวนการลอกรหัสของบางยีน
วิธีการรบกวนที่พบได้ทั่วไปที่สุด ก็คือดีเอ็นเอ
หรือโปรตีนที่มันพันไปโดยรอบ
ถูกติดฉลากด้วยฉลากสารเคมีเล็ก ๆ
ชุดของฉลากสารเคมีทั้งหมด ที่ติดอยู่กับจีโนม
ของเซลล์หนึ่ง ๆ
เรียกว่า เอพิจีโนม
พวกมันบางตัว อย่างเช่น หมู่เมธิล ยับยั้งการแสดงออกของยีน
โดยการเบี่ยงกลไกการลอกรหัสของเซลล์
หรือทำให้ดีเอ็นเอขดแน่นขึ้น
ทำให้มันไม่สามารถถูกเข้าถึงได้
ยีนยังอยู่ตรงนั้น แต่มันไม่ทำงาน
การเร่งการลอกรหัสนั้นตรงข้ามในส่วนสำคัญ
บางฉลากเคมีจะคลายเกลียวดีเอ็นเอ ทำให้มันง่ายต่อการลอกรหัส
ซึ่งเร่งการผลิตโปรตีนที่เกี่ยวข้อง
การเปลี่ยนเอพิเจเนติกส์ ถูกรักษาไว้หลังจากการแบ่งเซลล์
ซึ่งหมายความว่า มันยังคงมีผล ต่อสิ่งมีชีวิตไปตลอดชีวิตของมัน
บางครั้ง มันก็เป็นเรื่องดี
การเปลี่ยนเอพิเจเนติกส์เป็นส่วนหนึ่ง ของการเจริญเติบโต
เซลล์ในเอ็มบริโอเริ่มต้น ด้วยจีโนมหลักจีโนมเดียว
เมื่อเซลล์แบ่งตัว บางยีนถูกกระตุ้นให้ทำงาน
และบางยีนถูกยับยั้งการทำงาน
เมื่อเวลาผ่านไป ด้วยกระบวนการจัดระบบใหม่ เชิงเอพิเจเนติกส์นี้
บางเซลล์จะเจริญไปเป็นเซลล์หัวใจ
และเซลล์อื่นอาจกลายไปเป็นเซลล์ตับ
เซลล์ประมาณ 200 ชนิดในร่างกายของคุณ
แต่ละชนิดมีจีโนมเหมือนกันในส่วนสำคัญ
แต่มีเอพิจีโนมที่ต่างกันออกไป
เอพิจีโนมยังกำกับการสื่อสาร
ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมไปตลอดชีวิต
ฉลากสารเคมีที่เปิดและปิดยีน
ถูกเปลี่ยนไปตามปัจจัยที่รวมถึง การบริโภค
การสัมผัสต่อสารเคมี
และการใช้ยา
ผลจากการเปลี่ยนเอพิเจเนติกส์ สุดท้ายแล้วสามารถนำไปสู่การเกิดโรค
ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหากมันปิดการทำงาน ของยีนที่สร้างโปรตีนยับยั้งการเกิดเนื้องอก
การเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์ที่ถูกเหนี่ยวนำ โดยสิ่งแวดล้อมเป็นเหตุผลส่วนหนึ่ง
ว่าทำไมแฝดที่มียีนเหมือนกัน ถึงเติบโตขึ้นมาโดยมีชีวิตที่แตกต่างกันมาก
เมื่อแฝดทั้งคู่อายุมากขึ้น เอพิจีโนมของพวกเขาก็ยิ่งแตกต่าง
ซึ่งส่งผลต่อการชราภาพของพวกเขา และความไวต่อโรคของพวกเขา
แม้ว่าประสบการณ์ทางสังคม อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์
ในการทดลองอันโด่งดังการทดลองหนึ่ง
เมื่อแม่หนูไม่ได้ให้การดูแลลูก ๆ ของมัน อย่างเพียงพอ
ยีนในลูกหนูที่ช่วยให้พวกมัน จัดการกับความเครียดถูกเติมหมู่เมธิล
และปิดการทำงาน
และมันอาจไม่ได้หยุดอยู่แต่ที่หนูรุ่นนั้น
ร่องรอยเอพิเจเนติกส์ส่วนใหญ่ ถูกลบไปเมื่อไข่และสเปิร์มรวมุตัวกัน
แต่ตอนนี้ นักวิจัยคิดว่าบางร่องรอยเหล่านั้น สามารถรอดต่อไปได้อีก
และส่งต่อลักษณะทางเอพิเจเนติกต่อไป ยังรุ่นลูกหลาน
ประสบการณ์วัยเด็กของแม่หรือพ่อของคุณ
หรือการตัดสินใจเมื่อเป็นผู้ใหญ่
อาจปรับแต่งเอพิจีโนมของคุณ
แต่แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์ จะติดหนึบไม่ยอมไปไหนง่าย ๆ
พวกมันก็ไม่จำเป็นจะต้องอยู่อย่างถาวร
การใช้ชีวิตอย่างสมดุลที่รวมถึง การบริโภคเพื่อสุขภาพ
การออกกำลังกาย
และการหลีกเลี่ยงต่อการสัมผัสสิ่งเจือปน
อาจช่วยสร้างเอพิจีโนมที่สมบูรณ์แข็งแรง ในระยะยาว
ตอนนี้เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้น ในการศึกษาเอพิเจเนติกส์
นักวิทยาศาสตร์เพิ่งจะเริ่มเข้าใจ
ว่าเอพิเจเนติกส์จะอธิบายกลไกการพัฒนา และการแก่ชราของมนุษย์ได้อย่างไร
เช่นเดียวกับจุดกำเนิดของมะเร็ง
โรคหัวใจ
โรคทางประสาท
การเสพติด
และอาการอื่น ๆ
ตอนนี้ เทคโนโลยีใหม่ในการแก้ไขจีโนม ทำให้มันง่ายขึ้นมากต่อการบ่งบอก
ว่าการเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์ไหน ที่สำคัญต่อสุขภาพและการเกิดโรค
เมื่อเราเข้าใจแล้วว่าเอพิจีโนมของเรา มีอิทธิพลต่อเราอย่างไร
เราอาจจะสามารถมีอิทธิพลเหนือมันได้เช่นกัน