Michael Skinners største oppdagelse begynte, som ofte skjer i vitenskapshistorier som denne, med en strålende fiasko. Tilbake i 2005, da han fremdeles var en tradisjonell utviklingsbiolog og anerkjennelsene og angrepene fremdeles var i fremtiden, dro en urolig forsker til kontoret sitt for å be om unnskyldning for å ha tatt et eksperiment et skritt for langt. I laboratoriene ved Washington State University hadde hun og Skinner utsatt gravide rotter for en hormonforstyrrende - et kjemisk stoff kjent for å forstyrre fosterutviklingen - i håp om å forstyrre (og derved få mer innsikt i) prosessen der et ufødt foster blir enten mann eller kvinne. Men kjemikaliet de brukte, et landbruks fungicid kalt vinclozolin, hadde ikke påvirket seksuell differensiering tross alt. Forskerne fant lavere sædtall og redusert fruktbarhet da det mannlige avkommet nådde voksen alder, men det var ingen overraskelse. Studien virket som en byste.
Fra denne historien
[×] STENGT
"Konflikter med enkeltpersoner løser veldig lite, " sier skinner. "Den beste måten å håndtere disse tingene er å la vitenskapen tale for seg selv." (Brian Smale) 
Skinner har handlet jakt på fluefiske. (Brian Smale) 
Fotogalleri
Men ved en tilfeldighet hadde Skinners kollega avlet barnebarna til de utsatte rotter, skapt en fjerde generasjon, eller oldebarna til de opprinnelige fagene. "Det er OK, " sa Skinner til henne. “Du kan like godt analysere dem.” Hvis ikke noe annet, tenkte han, kan øvelsen ta henne fra hennes feil. Så hun gikk foran og studerte rottenes testikler under et mikroskop.
Det de fant, ville ikke bare endre retningen til Skinners forskning, men også utfordre et grunnfjellprinsipp for moderne biologi. Og Skinner ville bli forløperen til en ny måte å tenke på de langsiktige helsemessige konsekvensene av eksponering for miljøkjemikalier.
Funnene hans berører det grunnleggende spørsmålet om hvordan biologiske instruksjoner overføres fra en generasjon til den neste. I et halvt århundre har det vært kjent at genetisk materiale DNA styrer denne prosessen; "bokstavene" i DNA-strengen stave ut meldinger som blir sendt fra foreldre til avkom og så videre. Meldingene kommer i form av gener, den molekylære ekvivalent av setninger, men de er ikke permanente. En endring i et brev, et resultat av en tilfeldig mutasjon, for eksempel, kan endre et gens budskap. Den endrede meldingen kan deretter overføres i stedet.
Det rare med Skinners laboratorierotter var at tre generasjoner etter at de gravide mødrene ble utsatt for soppdrepende middel, hadde dyrene unormalt lave sædtall - men ikke på grunn av en endring i deres arvelige DNA-sekvens . Forbløffet gjentok Skinner og teamet eksperimentene - en gang, to ganger, 15 ganger - og fant de samme sædfeilene. Så de avlet flere rotter, og testet flere kjemikalier, inkludert stoffer som fører til sykdommer i prostata, nyre, eggstokker og immunforsvar. Igjen og igjen dukket disse sykdommene også opp hos fjerde og femte generasjons avkom til mødre utsatt for et kjemisk stoff.
"I hovedsak, " forklarer Skinner, "hva oldemoren din ble utsatt for kan forårsake sykdom hos deg og barnebarna."
Og oppsiktsvekkende, uansett hvilken sykdomsvei et kjemikalie åpnet i rottenes pelsbelagte kropper, begynte det ikke eller slutte med en mutasjon i den genetiske koden. Skinner og teamet hans fant i stedet at når giftstoffene flommet inn, forandret de mønsteret av enkle molekyler kalt metylgrupper som låser seg fast på DNA i fosterets kim-linjeceller, som til slutt skulle bli dets egg eller sæd. Som burrer festet til en strikket genser, forstyrret disse metylmolekylene DNA-funksjonen og red den ned gjennom fremtidige generasjoner, og åpnet hver nye for de samme sykdommene. Disse grisene, kjent for å være involvert i utvikling, vedvarte i generasjoner. Fenomenet var så uventet at det har gitt opphav til et nytt felt, med Skinner en anerkjent leder, kalt transgenerasjonell epigenetikk, eller studien av arvelige forandringer som ikke kan forklares med tradisjonell genetikk.
En studie av Skinner og kolleger publisert i fjor i tidsskriftet PLOS One har forhøyet ante betydelig. Utgravningene var ikke bare tilfeldig festet, fant Skinner. I stedet festet de seg i spesielle ordninger. Da han badet innsiden av sine gravide rotter i bugspray, jetbrensel og BPA, plastkomponenten nylig hadde forbud mot babyflasker, etterlot hver eksponering et tydelig mønster av metylgruppefester som vedvarte hos barnebarna til utsatte rotter.
Ikke bare påvirker oldemorens miljø helsen din, konkluderte Skinner, men kjemikaliene hun ble utsatt for kan ha etterlatt et fingeravtrykk som forskere faktisk kan spore.
Funnene peker på potensielt ny medisinsk diagnostikk. I fremtiden kan du til og med gå til legekontoret ditt for å få vist metyleringsmønstre. Eksponering av laboratorierotter for den kjemiske DDT kan føre til overvekt i påfølgende generasjoner - en kobling Skinners team rapporterte i oktober. Hypotetisk kan en lege en dag se på metyleringsmønstrene dine tidlig i livet for å bestemme risikoen for overvekt senere. Dessuten kan toksikologer kanskje komme til å vurdere hvordan de studerer kjemiske eksponeringer, spesielt de som oppstår under graviditet. Arbeidet gir konsekvenser for overvåking av miljøet, for å bestemme sikkerheten til visse kjemikalier, kanskje til og med for å etablere ansvar i juridiske tilfeller som involverer helserisiko for kjemisk eksponering.
Disse mulighetene har ikke gått tapt på regulatorer, næringer, forskere og andre som har en eierandel i slike saker. "Det er to krefter som jobber mot meg, " sier Skinner. "På den ene siden har du pengede interesser som nekter å godta data som kan tvinge sterkere forskrifter for de mest lønnsomme kjemikaliene. På den andre siden har du genetiske determinister som holder seg til et gammelt paradigme. ”
***
Michael Skinner har på seg en grå Stetson med en solbrun stropp, og lener seg lett tilbake i stolen på kontoret sitt på Pullman-campus. Hans fluefiskestang står i hjørnet, og en kolossal nordlige gjedde er montert på veggen. En ivrig fluefisker, Skinner, 57 år gammel, ble født og oppvokst på Umatilla Indian Reservation i østlige Oregon. Skinnerne er ikke av indisk avstamning, men foreldrene hans eide en familiegård der - "en god kulturell opplevelse, " sier han. Faren arbeidet i forsikring, og han og hans fire brødre vokste opp akkurat som fem generasjoner av Skinners hadde før dem - jakt og fiske og cowboying, og lærte en livsstil som ville opprettholde dem til voksen alder.
Han elsket friluftsliv, og sin fascinasjon for hvordan naturen fungerte fikk en rådgiver for skolens veiledning om at en naturfagkarriere kanskje bare var tingen. Han var rundt 12 år, og trofast stod han fast med det. På videregående skole og deretter på Reed College kjempet han konkurransedyktig, og i dag kan både hans støttespillere og kritikere oppdage litt av sitt gamle krenkende selv i hvordan han nærmer seg et problem - head-on. "Det lærte meg sannsynligvis hvordan jeg kan konfrontere, i stedet for å unngå utfordringer, " sier han nå. Idretten førte ham også til sin fremtidige kone, Roberta McMaster, eller Bobbie, som fungerte som hans wrestling teams scorekeeper. "Jeg ble fascinert av at noen så unge visste nøyaktig hva han ville gjøre med livet hans, " husker Bobbie. Han foreslo ekteskap før han satte kurs på college, og de to har vært sammen siden den gang og har to voksne barn.
Han gikk på Washington State University for sin doktorgrad i biokjemi, og i løpet av den tiden levde han og Bobbie ofte på spill som han hadde jaktet på. Det var ikke uhørt å finne et nydrevet hjort som hang i carporten i studentboligene deres. "De var magre år, " sier Bobbie. "Men de var gode."
Etter stillinger ved Vanderbilt og University of California, San Francisco, kom Skinner tilbake til Washington State University. "Jeg ønsket et stort forskerskole i en bygd, " sier han. Han brukte det neste tiåret på å studere hvordan gener slår seg av og på i eggstokkene og testiklene, og hvordan organenes celler interagerer. Han hadde ikke som mål å ta på seg den sentrale ideen i biologi i store deler av 1900-tallet: genetisk determinisme, troen på at DNA er den eneste blåkopien for trekk fra hår og øyenfarge til atletisk evne, personlighetstype og sykdomsrisiko.
I noen forstand var denne tolkningen av genetisk determinisme alltid forenklet. Forskere har lenge forstått at miljøer former oss på mystiske måter, at natur og pleie ikke er motstridende krefter så mye som samarbeidspartnere i den store kunsten å lage mennesker. Miljøet kan for eksempel rampe opp og trekke tilbake genaktivitet gjennom metylgrupper, så vel som en rekke andre molekyler som modifiserer og markerer en persons fulle komplement av DNA, kalt genomet. Men bare endringer i selve DNA-sekvensen ble normalt overført til avkom.
Så sikkert var alle dette grunnleggende prinsippet at president Bill Clinton berømmet innsatsen for å fullføre den første fulllesningen av det menneskelige genom, og sa i juni 2000 at denne bragden ville "revolusjonere diagnosen, forebygging og behandling av de fleste, om ikke alle menneskelige sykdommer. . ”Når Skinners er stablet mot en slik entusiasme, har det føltes som kjetteri. Og i en periode ble han i det minste kritisert tilsvarende.
***
Kritikere av den Skinner-ledede forskningen påpekte at dosene av vinclozolin i rotteundersøkelsene hans var altfor høye til å være relevante for menneskelig eksponering, og å injisere rottene i motsetning til å administrere giftstoffene gjennom maten overdrev effekten. "Det han gjør, har ingen virkelige åpenbare implikasjoner for risikovurderingen av kjemikaliet, " ble EPA-toksikolog L. Earl Gray sitert og forteller til Pacific Standard magazine tilbake i 2009. Inntil resultatene er replisert, "jeg er ikke sikker på at de til og med demonstrere grunnleggende vitenskapelige prinsipper. ”
Skinner reagerer på overgrep på dataene sine ved å si at risikovurdering, av den typen som toksikologer gjør, ikke har vært målet hans. Snarere er han interessert i å avdekke nye biologiske mekanismer som styrer vekst, utvikling og arv. "Min tilnærming er i utgangspunktet å slå den med en hammer og se hva slags respons vi får, " sier han. Han forblir rolig, selv når han blir bedt om å forsvare den tilnærmingen. "Konflikter med enkeltpersoner løser veldig lite, " sier han. "Den beste måten å håndtere disse tingene er å la vitenskapen tale for seg selv."
At vitenskapen har fått mye oppmerksomhet (vinclozolin-studien er blitt sitert i vitenskapelig litteratur mer enn 800 ganger). Nylig ba tidsskriftet Nature Reviews Genetics fem ledende forskere om å dele sine synspunkter på viktigheten av epigenetisk arv. En "blanding av spenning og forsiktighet" er hvordan redaktørene beskrev svarene, med en forsker som argumenterte for at fenomenet var "den beste kandidaten" for å forklare i det minste noen transgenerasjonelle effekter, og en annen som la merke til at det, hvis det er fullt dokumentert, kan ha "Dype implikasjoner for hvordan vi vurderer arv, for mekanismer som ligger til grunn for sykdommer og for fenotyper som er regulert av gen-miljø-interaksjoner."
Selv om de fleste av Skinners kritikere har blitt beroliget av nye data fra laboratoriet hans og andre, sier han at han fortsatt føler seg kneblet. "Jeg prøver virkelig å være forsker først og fremst, " sier han. “Jeg er ikke toksikolog eller til og med miljøvern. Jeg kom ikke til dette som en talsmann for eller mot noen bestemt kjemikalie eller politikk. Jeg fant noe i dataene, og jeg forfulgte det på en logisk vei, slik enhver grunnleggende forsker ville gjort. ”
