La più grande scoperta di Michael Skinner è iniziata, come spesso accade in storie scientifiche come questa, con un brillante fallimento. Nel 2005, quando era ancora un biologo dello sviluppo tradizionale e i riconoscimenti e gli attacchi erano ancora in futuro, un ricercatore sconvolto andò nel suo ufficio per scusarsi per aver fatto un esperimento un passo troppo in là. Nei suoi laboratori alla Washington State University, lei e Skinner avevano esposto topi in gravidanza a un interferente endocrino - una sostanza chimica nota per interferire con lo sviluppo del feto - nella speranza di disturbare (e quindi ottenere maggiori informazioni) sul processo attraverso il quale un feto non ancora nato maschio o femmina. Ma la sostanza chimica che hanno usato, un fungicida agricolo chiamato vinclozolin, dopo tutto non aveva influenzato la differenziazione sessuale. Gli scienziati hanno scoperto un numero inferiore di spermatozoi e una ridotta fertilità quando la prole maschile ha raggiunto l'età adulta, ma non è stata una sorpresa. Lo studio sembrava un busto.
Da questa storia
[×] CHIUDI
"I conflitti con le persone si risolvono molto poco", afferma Skinner. "Il modo migliore per gestire queste cose è lasciare che la scienza parli da sola." (Brian Smale) 
Skinner ha commerciato a caccia di pesca con la mosca. (Brian Smale) 
Galleria fotografica
Per caso, però, il collega di Skinner aveva allevato i nipoti di quei topi esposti, creando una quarta generazione, o i pronipoti dei soggetti originali. "Va tutto bene", le disse Skinner. "Potresti anche analizzarli." Se non altro, pensò, l'esercizio potrebbe toglierle la mente dal suo errore. Quindi andò avanti e studiò al microscopio i testicoli dei topi.
Ciò che hanno scoperto non solo cambierebbe la direzione della ricerca di Skinner, ma avrebbe anche sfidato un principio fondamentale della biologia moderna. E Skinner diventerebbe il precursore di un nuovo modo di pensare alle possibili conseguenze a lungo termine sulla salute dell'esposizione a sostanze chimiche ambientali.
Le sue scoperte toccano la domanda di base su come le istruzioni biologiche vengono trasmesse da una generazione all'altra. Per mezzo secolo è stato risaputo che il DNA del materiale genetico controlla questo processo; le "lettere" nel filamento di DNA spiegano i messaggi che vengono passati dal genitore alla prole e così via. I messaggi si presentano sotto forma di geni, l'equivalente molecolare delle frasi, ma non sono permanenti. Un cambiamento in una lettera, ad esempio una mutazione casuale, può alterare il messaggio di un gene. Il messaggio modificato può quindi essere trasmesso invece.
La cosa strana dei topi da laboratorio di Skinner era che tre generazioni dopo che le madri incinte erano state esposte al fungicida, gli animali avevano conteggi di spermatozoi anormalmente bassi, ma non a causa di un cambiamento nella loro sequenza ereditaria di DNA . Perplesso, Skinner e il suo team hanno ripetuto gli esperimenti, una volta, due volte, 15 volte, e hanno riscontrato gli stessi difetti dello sperma. Quindi hanno allevato più ratti e testato più sostanze chimiche, comprese le sostanze che portano a malattie della prostata, dei reni, delle ovaie e del sistema immunitario. Ancora e ancora, queste malattie si manifestarono anche nella prole di quarta e quinta generazione di madri esposte a una sostanza chimica.
"In sostanza", spiega Skinner, "ciò a cui è stata esposta la tua bisnonna potrebbe causare malattie in te e nei tuoi nipoti".
E, sorprendentemente, qualunque sia il percorso patologico che una sostanza chimica stava aprendo nei corpi ricoperti di pelliccia dei topi, non ha avuto inizio o fine con una mutazione nel codice genetico. Skinner e il suo team hanno scoperto invece che mentre le tossine si inondavano, alteravano il modello di molecole semplici chiamate gruppi metilici che si agganciano al DNA nelle cellule germinali del feto, che alla fine diventerebbero le sue uova o lo sperma. Come le sbavature attaccate a un maglione lavorato a maglia, queste molecole di metile hanno interferito con il funzionamento del DNA e lo hanno trasportato giù attraverso le generazioni future, aprendo ogni nuovo alle stesse malattie. Queste sbavature, note per essere coinvolte nello sviluppo, sono persistite per generazioni. Il fenomeno è stato così inaspettato che ha dato origine a un nuovo campo, con Skinner un leader riconosciuto, chiamato epigenetica transgenerazionale, o lo studio dei cambiamenti ereditari che non possono essere spiegati dalla genetica tradizionale.
Uno studio di Skinner e colleghi, pubblicato lo scorso anno sulla rivista PLOS One, ha aumentato notevolmente l'ante. Skinner ha scoperto che le sbavature non erano solo attaccate a casaccio. Invece, si sono fissati in accordi particolari. Quando ha lavato l'interno dei suoi topi in stato di gravidanza con spray per insetti, carburante per jet e BPA, la componente di plastica recentemente bandita dai biberon, ogni esposizione ha lasciato uno schema distinto di attaccamenti di gruppi metilici che persistevano nei pronipoti dei topi esposti.
Skinner non ha solo influito sull'ambiente della tua bisnonna, ha concluso Skinner, ma le sostanze chimiche a cui è stata esposta potrebbero aver lasciato un'impronta digitale che gli scienziati possono effettivamente rintracciare.
I risultati indicano una potenziale nuova diagnostica medica. In futuro, potresti persino andare nello studio del tuo medico per sottoporre a screening i tuoi schemi di metilazione. L'esposizione dei topi di laboratorio al DDT chimico può portare all'obesità nelle generazioni successive, un collegamento riportato dal team di Skinner in ottobre. Ipoteticamente, un medico potrebbe un giorno esaminare i tuoi schemi di metilazione all'inizio della vita per determinare il rischio di obesità in seguito. Inoltre, i tossicologi potrebbero dover riconsiderare il modo in cui studiano le esposizioni chimiche, in particolare quelle che si verificano durante la gravidanza. Il lavoro solleva implicazioni per il monitoraggio dell'ambiente, per la determinazione della sicurezza di determinate sostanze chimiche, forse anche per l'accertamento di responsabilità in casi legali che comportano rischi per la salute legati all'esposizione chimica.
Queste possibilità non sono andate perse per regolatori, industrie, scienziati e altri che hanno un interesse in tali questioni. "Ci sono due forze che lavorano contro di me", afferma Skinner. “Da un lato, hai interessi monetari che ti rifiutano di accettare dati che potrebbero imporre normative più severe sui loro prodotti chimici più redditizi. Dall'altro lato, hai deterministi genetici aggrappati a un vecchio paradigma. "
***
Michael Skinner indossa una Stetson grigia con una cinghia marrone chiaro e si appoggia facilmente sulla sedia nel suo ufficio nel campus di Pullman. La sua canna da pesca a mosca si trova in un angolo e un colossale luccio settentrionale è montato sul muro. Un appassionato pescatore a mosca, Skinner, 57 anni, è nato e cresciuto nella riserva indiana di Umatilla nell'Oregon orientale. Gli Skinner non sono di origini indiane, ma i suoi genitori possedevano una fattoria di famiglia - "una bella esperienza culturale", dice. Suo padre lavorava nel settore assicurativo e lui e i suoi quattro fratelli sono cresciuti proprio come cinque generazioni di Skinner avevano prima di loro: caccia, pesca e cowboy, imparando un modo di vivere che li avrebbe sostenuti fino all'età adulta.
Amava la vita all'aria aperta e il suo fascino per il modo in cui la natura funzionava stimolava il suggerimento di un consulente di orientamento scolastico che una carriera nella scienza potesse essere la cosa giusta. Aveva circa 12 anni e, fedele alla sua forma, ne era rimasto fedele. Al liceo e poi al Reed College ha lottato in modo competitivo, e oggi sia i suoi sostenitori che i suoi critici possono scoprire un po 'del suo vecchio sé alle prese con il modo in cui affronta un problema, di fronte. "Probabilmente mi ha insegnato come affrontare, piuttosto che evitare le sfide", dice ora. Lo sport lo ha anche portato alla sua futura moglie, Roberta McMaster, o Bobbie, che è stato il segnapunti della sua squadra di wrestling. "Ero affascinato dal fatto che qualcuno così giovane sapesse esattamente cosa voleva fare della sua vita", ricorda Bobbie. Ha proposto il matrimonio prima di andare al college, e da allora i due sono stati insieme e hanno due figli grandi.
Frequentò la Washington State University per il suo dottorato di ricerca in biochimica e durante quel periodo lui e Bobbie vivevano spesso di giochi che aveva cacciato. Non era inaudito trovare un cervo appena ucciso appeso nel posto auto coperto del loro alloggio per studenti. "Erano anni magri", dice Bobbie. "Ma erano buoni."
Dopo incarichi alla Vanderbilt e all'Università della California, San Francisco, Skinner è tornato alla Washington State University. "Volevo un grande college di ricerca in una città rurale", dice. Ha trascorso il decennio successivo studiando come i geni si accendono e si spengono nelle ovaie e nei testicoli e come interagiscono le cellule di quegli organi. Non intendeva assumere l'idea centrale in biologia per gran parte del 20 ° secolo: determinismo genetico, la convinzione che il DNA sia l'unico progetto per i tratti dai capelli e il colore degli occhi all'abilità atletica, al tipo di personalità e al rischio di malattia.
In un certo senso, questa interpretazione del determinismo genetico è stata sempre semplificata. Gli scienziati hanno capito da tempo che gli ambienti ci modellano in modi misteriosi, che la natura e il nutrimento non sono forze opposte tanto quanto i collaboratori della grande arte della creazione umana. L'ambiente, ad esempio, può aumentare e rallentare l'attività genica attraverso gruppi metilici, nonché una miriade di altre molecole che modificano e marcano il complemento completo di DNA di una persona, chiamato genoma. Ma solo i cambiamenti nella sequenza del DNA stesso venivano normalmente trasmessi alla prole.
Tutti erano così certi di questo principio di base che il presidente Bill Clinton ha elogiato gli sforzi per completare la prima lettura completa del genoma umano, affermando nel giugno 2000 che questo risultato avrebbe “rivoluzionato la diagnosi, la prevenzione e il trattamento della maggior parte, se non di tutte le malattie umane . ”Quando messi insieme contro tale entusiasmo, i risultati di Skinner sono sembrati un'eresia. E per un po ', almeno, è stato criticato di conseguenza.
***
I critici della ricerca condotta da Skinner hanno sottolineato che le dosi di vinclozolin nei suoi studi sui ratti erano troppo alte per essere rilevanti per l'esposizione umana, e iniettare i ratti invece di somministrare le tossine attraverso il loro cibo ha esagerato gli effetti. "Quello che sta facendo non ha implicazioni davvero ovvie per le valutazioni del rischio sulla sostanza chimica", ha dichiarato il tossicologo EPA L. Earl Grey nel 2003 alla rivista Pacific Standard . Fino a quando i risultati non saranno replicati, "Non sono sicuro che dimostrano persino i principi scientifici di base. "
Skinner risponde agli assalti ai suoi dati dicendo che la valutazione del rischio, del tipo che fanno i tossicologi, non è stata il suo obiettivo. Piuttosto, è interessato a scoprire nuovi meccanismi biologici che controllano la crescita, lo sviluppo e l'eredità. "Il mio approccio è sostanzialmente quello di colpirlo con un martello e vedere che tipo di risposta otteniamo", dice. Rimane calmo, anche quando viene chiamato a difendere tale approccio. "I conflitti con gli individui si risolvono molto poco", afferma. "Il modo migliore per gestire queste cose è lasciare che la scienza parli da sola".
Quella scienza ha ricevuto molta attenzione (lo studio sulla vinclozolina è stato citato nella letteratura scientifica più di 800 volte). Di recente, la rivista Nature Reviews Genetics ha chiesto a cinque importanti ricercatori di condividere le loro opinioni sull'importanza dell'eredità epigenetica. Una "miscela di eccitazione e cautela" è il modo in cui gli editori hanno descritto le risposte, con un ricercatore che ha sostenuto che il fenomeno era "il miglior candidato" per spiegare almeno alcuni effetti transgenerazionali e un altro che ha notato che avrebbe potuto, se completamente documentato, avere "Profonde implicazioni per il modo in cui consideriamo l'eredità, per i meccanismi alla base delle malattie e per i fenotipi che sono regolati dalle interazioni gene-ambiente."
Sebbene la maggior parte dei critici di Skinner sia stata rassicurata dai nuovi dati del suo laboratorio e di altri, afferma di sentirsi ancora confuso. "Cerco davvero di essere uno scienziato prima di tutto", dice. “Non sono un tossicologo, né un ambientalista. Non sono arrivato a questo come avvocato a favore o contro qualsiasi particolare prodotto chimico o politica. Ho trovato qualcosa nei dati e l'ho perseguito lungo un percorso logico, come farebbe qualsiasi ricercatore di base. "
