Penemuan terbesar Michael Skinner bermula, seperti yang sering berlaku dalam cerita sains seperti ini, dengan kegagalan cemerlang. Kembali pada tahun 2005, ketika beliau masih ahli biologi perkembangan tradisional dan penghargaan dan serangan masih di masa depan, seorang rakan penyelidikan yang terperanjat pergi ke pejabatnya untuk meminta maaf kerana mengambil eksperimen satu langkah terlalu jauh. Di makmalnya di Washington State University, dia dan Skinner telah mendedahkan tikus hamil kepada pengganggu endokrin - sejenis bahan kimia yang diketahui mengganggu perkembangan janin - dengan harapan mengganggu (dan dengan itu memperoleh lebih banyak wawasan) proses yang mana janin yang belum lahir menjadi sama ada lelaki atau perempuan. Tetapi bahan kimia yang mereka gunakan, racun kulat pertanian yang dipanggil vinclozolin, tidak menjejaskan pembezaan seksual selepas semua. Para saintis mendapati bilangan sperma yang lebih rendah dan kesuburan menurun apabila anak lelaki mencapai usia dewasa, tetapi itu tidak mengejutkan. Kajian itu kelihatan seperti payudara.
Dari Kisah Ini
[×] TUTUP
"Konflik dengan individu menyelesaikannya sangat sedikit, " kata kulit kulit. "Cara terbaik untuk mengendalikan perkara ini ialah membiarkan sains bercakap untuk dirinya sendiri." (Brian Smale) 
Skinner telah berdagang memburu untuk memancing lalat. (Brian Smale) 
Galeri gambar
Secara tidak sengaja, rakan sekerja Skinner telah membesarkan cucu - cucu mereka yang terdedah, mencipta generasi keempat, atau cucu-cucu mata pelajaran asal. "Tidak apa-apa, " Skinner memberitahunya. "Anda mungkin juga menganalisisnya." Jika tidak ada yang lain, dia fikir, senaman itu mungkin mengambil kira fikirannya. Jadi dia pergi ke hadapan dan mempelajari ujian tikus di bawah mikroskop.
Apa yang mereka dapati bukan sahaja mengubah arah penyelidikan Skinner tetapi juga mencabar prinsip biologi moden. Dan Skinner akan menjadi pelopor cara pemikiran baru tentang kemungkinan kesan kesihatan jangka panjang pendedahan kepada bahan kimia alam sekitar.
Penemuannya menyentuh tentang persoalan dasar bagaimana arahan biologi ditransmisikan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Selama setengah abad telah diketahui umum bahawa DNA bahan genetik mengawal proses ini; "huruf" dalam helai DNA menguraikan mesej yang diluluskan dari ibu bapa kepada anak dan sebagainya. Mesej-mesej datang dalam bentuk gen, sama dengan molekul ayat, tetapi mereka tidak kekal. Perubahan dalam huruf, akibat mutasi rawak, misalnya, dapat mengubah mesej gen. Mesej diubah kemudian boleh dihantar.
Perkara yang pelik mengenai tikus makmal Skinner ialah tiga generasi selepas ibu hamil terdedah kepada fungisida, haiwan itu mempunyai jumlah sperma yang tidak normal - tetapi bukan kerana perubahan dalam urutan DNA yang diwarisi mereka . Ragu-ragu, Skinner dan pasukannya mengulangi eksperimen-sekali, dua kali, 15 kali dan mendapati kecacatan sperma yang sama. Jadi mereka membiak lebih banyak tikus, dan menguji lebih banyak bahan kimia, termasuk bahan-bahan yang membawa kepada penyakit-penyakit dalam prostat, buah pinggang, ovari dan sistem imun. Sekali lagi, penyakit ini juga muncul dalam generasi keempat dan kelima ibu yang terdedah kepada bahan kimia.
"Intinya, " Skinner menerangkan, "apa yang terdedah kepada nenek nenek anda dapat menyebabkan penyakit dalam diri anda dan cucu-cucu anda."
Dan, dengan pantas, apa saja laluan penyakit yang membuka bahan kimia di dalam badan yang dilindungi bulu tikus, ia tidak bermula atau berakhir dengan mutasi dalam kod genetik. Skinner dan pasukannya mendapati bahawa sebagai toksin terbenam, mereka mengubah corak molekul mudah yang dipanggil kumpulan metil yang menjalar ke DNA dalam sel-sel garis kuman janin, yang akhirnya menjadi telur atau sperma. Seperti burrs yang menempel pada sweater bersulam, molekul metil ini mengganggu fungsi DNA dan menunggangnya melalui generasi akan datang, membuka setiap yang baru kepada penyakit yang sama. Burr ini, yang diketahui terlibat dalam pembangunan, berterusan untuk generasi. Fenomena ini sangat tidak diingini bahawa ia telah menimbulkan bidang baru, dengan Skinner seorang pemimpin yang diakui, dinamakan epigenetik transgenerational, atau kajian perubahan warisan yang tidak dapat dijelaskan oleh genetik tradisional.
Satu kajian oleh Skinner dan rakan-rakan yang diterbitkan tahun lepas dalam jurnal PLOS One telah meningkatkan ante dengan ketara. The burrs tidak hanya dilampirkan secara serentak, Skinner didapati. Sebaliknya, mereka mengikat diri mereka dalam pengaturan tertentu. Apabila dia melelehkan tikus mengandungnya dalam semburan semburan, bahan bakar jet dan BPA, komponen plastik baru-baru ini diharamkan dari botol bayi, setiap pendedahan meninggalkan corak kumpulan metil yang berbeza yang berterusan dalam cucu-cucu tikus yang terdedah.
Bukan sahaja persekitaran nenekmu yang menjejaskan kesihatan anda, Skinner menyimpulkan, tetapi bahan kimia yang dia terdedah mungkin telah meninggalkan cap jari yang benar-benar dapat disiasat saintis.
Penemuan ini menunjukkan diagnostik perubatan yang berpotensi baru. Pada masa akan datang, anda mungkin pergi ke pejabat doktor untuk membuat corak metilasi anda ditayangkan. Pendedahan tikus makmal ke DDT kimia boleh membawa kepada obesiti pada generasi seterusnya-satu pasukan Skinner yang dilaporkan pada bulan Oktober. Hypothetically, seorang doktor mungkin suatu hari melihat pola metilasi anda pada awal hidup untuk menentukan risiko anda untuk obesiti kemudian. Apa lagi, toksikologi mungkin perlu menimbang semula bagaimana mereka mengkaji pendedahan kimia, terutama yang berlaku semasa kehamilan. Kerja ini menimbulkan implikasi untuk memantau alam sekitar, untuk menentukan keselamatan bahan kimia tertentu, mungkin juga untuk mewujudkan liabiliti dalam kes-kes undang-undang yang melibatkan risiko kesihatan pendedahan kimia.
Kemungkinan ini tidak hilang pada pengawal selia, industri, saintis dan lain-lain yang mempunyai kepentingan dalam perkara tersebut. "Terdapat dua pasukan yang menentang saya, " kata Skinner. "Di satu sisi, anda mempunyai minat berhutang untuk menerima data yang mungkin memaksa peraturan yang lebih kuat dari bahan kimia yang paling menguntungkan mereka. Di sisi lain, anda mempunyai penentu genetik yang berpegang pada paradigma lama. "
***
Michael Skinner memakai Stetson kelabu dengan tali besi, dan bersandar dengan mudah di kerusi beliau di pejabatnya di kampus Pullman. Batang pancing terbangnya berdiri di sudut, dan tombak utara yang besar dipasang di dinding. Seorang nelayan terbang avid, Skinner, umur 57 tahun, dilahirkan dan dibesarkan di Umatilla Indian Reservation di timur Oregon. The Skinners bukan keturunan India, tetapi ibu bapanya memiliki ladang keluarga di sana- "pengalaman budaya yang baik, " katanya. Ayahnya bekerja dalam insurans, dan dia dan empat saudara lelakinya membesar seperti lima generasi Skinners sebelum mereka-memburu dan menangkap ikan dan mengetuk, belajar cara hidup yang dapat menopang mereka menjadi dewasa.
Dia suka di luar, dan keagungannya dengan cara alam semula jadi menggalakkan cadangan kaunselor bimbingan sekolah bahawa kerjaya dalam sains mungkin hanya perkara itu. Dia kira-kira 12 tahun, dan benar untuk membentuk dia terjebak dengannya. Di sekolah menengah dan kemudian di Reed College dia bergelut bersaing, dan pada hari ini penyokong dan pengkritiknya sama ada dapat mengesan sedikit diri yang bergulat lama dalam bagaimana dia mendekati masalah. "Ia mungkin mengajar saya bagaimana untuk menghadapi, dan bukan mengelakkan cabaran, " katanya sekarang. Sukan ini juga membawa beliau kepada isteri masa depannya, Roberta McMaster, atau Bobbie, yang berkhidmat sebagai scorekeeper pasukan sekolah tinggi sekolahnya. "Saya sangat kagum bahawa seseorang yang begitu muda tahu apa yang dia mahu lakukan dengan hidupnya, " kata Bobbie. Dia mencadangkan perkahwinan sebelum berangkat ke kolej, dan kedua-duanya telah berkumpul sejak dahulu dan mempunyai dua anak dewasa.
Dia menghadiri Washington State University untuk PhD dalam bidang biokimia, dan pada masa itu dia dan Bobbie sering hidup dalam permainan yang dia akan diburu. Ia tidak pernah terdengar daripada mencari rusa yang baru dibunuh yang menggantung di dalam kereta rumah pelajar mereka. "Mereka bersandar tahun, " kata Bobbie. "Tetapi mereka yang baik."
Selepas jawatan di Vanderbilt dan University of California, San Francisco, Skinner kembali ke Washington State University. "Saya mahukan kolej penyelidikan besar di bandar luar bandar, " katanya. Dia menghabiskan masa sedekad seterusnya mengkaji bagaimana gen menghidupkan dan mematikan ovari dan testis, dan bagaimana sel-sel organ tersebut berinteraksi. Dia tidak bertujuan untuk mengambil ide pusat dalam biologi selama abad ke-20: determinisme genetik, kepercayaan bahawa DNA adalah cetak biru tunggal untuk ciri-ciri dari rambut dan warna mata kepada keupayaan olahraga, jenis keperibadian dan risiko penyakit.
Dalam arti tertentu, penafsiran mengenai penentuan genetik ini selalunya terlalu besar. Para saintis telah lama memahami bahawa persekitaran membentuk kita dengan cara yang misteri, bahawa sifat dan pemeliharaan tidak bertentangan dengan kekuatan seperti kolaborator dalam seni hebat pembuatan manusia. Contohnya, alam sekitar dapat meningkatkan dan menarik balik aktiviti gen melalui kumpulan metil, serta sejumlah molekul lain yang mengubah suai dan menandai pelengkap lengkap DNA, yang dipanggil genom. Tetapi perubahan dalam urutan DNA itu sendiri biasanya diturunkan kepada keturunan.
Jadi, sesetengahnya adalah prinsip asas ini bahawa Presiden Bill Clinton memuji usaha untuk menyelesaikan bacaan penuh genom manusia yang pertama, mengatakan pada Jun 2000 bahawa pencapaian ini akan "merevolusi diagnosis, pencegahan dan rawatan paling banyak, jika tidak semua penyakit manusia . "Apabila ditumpuk terhadap keghairahan sedemikian, penemuan Skinner telah dirasakan seperti bidaah. Dan seketika, sekurang-kurangnya, dia dikritik dengan sewajarnya.
***
Pengkritik dari kajian yang dijalankan oleh Skinner menunjukkan bahawa dos vinclozolin dalam kajian tikusnya terlalu tinggi untuk menjadi relevan dengan pendedahan manusia, dan menyuntik tikus berbanding dengan mengendalikan racun melalui makanan mereka membesar-besarkan kesannya. "Apa yang dia lakukan tidak mempunyai implikasi yang jelas bagi penilaian risiko kimia, " kata ahli toksikologi EPA L. Earl Grey yang memetik majalah Pasifik Standard pada 2009. Sehingga hasilnya direplikasi, "Saya tidak pasti mereka bahkan menunjukkan prinsip sains asas. "
Skinner bertindak balas terhadap serangan terhadap datanya dengan mengatakan bahawa penilaian risiko, jenis yang ahli toksikologi lakukan, bukan matlamatnya. Sebaliknya, dia berminat untuk meneliti mekanisme biologi baru yang mengawal pertumbuhan, pembangunan dan warisan. "Pendekatan saya pada dasarnya adalah untuk memukulnya dengan tukul dan lihat apa jenis respons yang kita dapat, " katanya. Dia tetap tenang, walaupun dipanggil untuk mempertahankan pendekatan itu. "Konflik dengan individu menyelesaikannya sangat sedikit, " katanya. "Cara terbaik untuk mengendalikan perkara ini ialah membiarkan sains bercakap untuk dirinya sendiri."
Sains itu telah menerima banyak perhatian (kajian vinclozolin telah dikutip dalam literatur saintifik lebih daripada 800 kali). Baru-baru ini, jurnal Nature Reviews Genetics meminta lima penyelidik terkemuka untuk berkongsi pandangan mereka tentang kepentingan warisan epigenetik. "Campuran keseronokan dan kehati-hatian, " adalah bagaimana editor menyifatkan tindak balas itu, dengan seorang penyelidik berpendapat bahawa fenomena itu adalah "calon terbaik" untuk menjelaskan sekurang-kurangnya beberapa kesan transgenerational, dan satu lagi menyatakan bahawa ia mungkin, jika didokumentasikan sepenuhnya, "Implikasi yang mendalam tentang bagaimana kita mempertimbangkan warisan, untuk mekanisme penyakit yang mendasari dan bagi fenotip yang dikawal oleh interaksi gen-alam sekitar."
Walaupun kebanyakan pengkritik Skinner telah disegani oleh data baru dari makmalnya dan lain-lain, dia mengatakan dia masih merasa dibelenggu. "Saya benar-benar cuba menjadi saintis yang pertama dan utama, " katanya. "Saya bukan ahli toksik, atau juga seorang ahli alam sekitar. Saya tidak datang ini sebagai peguam bela untuk atau terhadap sebarang bahan kimia atau dasar tertentu. Saya dapati sesuatu dalam data, dan saya mengejarnya sepanjang laluan yang logikal, cara mana-mana penyelidik asas. "
