Michael Skinners største opdagelse begyndte, som ofte sker i videnskabshistorier som denne, med en strålende fiasko. Tilbage i 2005, da han stadig var en traditionel udviklingsbiolog, og anerkendelserne og angrebene stadig var i fremtiden, gik en urolig forsker til sit kontor for at undskylde for at have taget et eksperiment et skridt for langt. I hans laboratorier ved Washington State University havde hun og Skinner udsat gravide rotter for en hormonforstyrrende - et kemikalie, der vides at forstyrre fosterudviklingen - i håb om at forstyrre (og derved få mere indsigt i) processen, hvorved et ufødt foster bliver enten mand eller kvinde. Men kemikaliet, de brugte, et landbrugssvampicid kaldet vinclozolin, havde slet ikke påvirket seksuel differentiering. Forskerne fandt lavere sædtællinger og formindskede fertilitet, når det mandlige afkom nåede til voksen alder, men det var ingen overraskelse. Undersøgelsen virkede som en buste.
Fra denne historie
[×] LUKKET
”Konflikter med enkeltpersoner løser meget lidt, ” siger skinner. ”Den bedste måde at håndtere disse ting på er at lade videnskaben tale for sig selv.” (Brian Smale) 
Skinner har handlet med jagt på fluefiskeri. (Brian Smale) 
Fotogalleri
Men ved et uheld havde Skinners kollega avlet barnebørnene til de udsatte rotter og skabt en fjerde generation eller oldebørnene til de originale motiver. ”Det er OK, ” fortalte Skinner. ”Du kan lige så godt analysere dem.” Hvis intet andet, tænkte han, kunne øvelsen tænke hende på hendes fejl. Så hun gik videre og studerede rotternes testikler under et mikroskop.
Hvad de fandt, ville ikke kun ændre retningen for Skinners forskning, men også udfordre et grundlæggende princip i moderne biologi. Og Skinner ville blive forløberen for en ny måde at tænke på de langsigtede sundhedsmæssige konsekvenser af eksponering for miljømæssige kemikalier.
Hans opdagelser berører det grundlæggende spørgsmål om, hvordan biologiske instruktioner overføres fra en generation til den næste. I et halvt århundrede har det været almindelig viden, at det genetiske materiale DNA styrer denne proces; "bogstaverne" i DNA-strengen udskriver beskeder, der overføres fra forælder til afkom osv. Beskederne kommer i form af gener, den molekylære ækvivalent af sætninger, men de er ikke permanente. En ændring i et bogstav, et resultat af en tilfældig mutation, for eksempel, kan ændre et gens besked. Den ændrede meddelelse kan derefter overføres i stedet.
Det underlige ved Skinners laboratorierotter var, at dyrene tre generationer, efter at de gravide mødre blev udsat for fungicidet, havde unormalt lave sædtællinger - men ikke på grund af en ændring i deres arvelige DNA-sekvens . Forbløffet gentog Skinner og hans team eksperimenterne - en gang, to gange, 15 gange - og fandt de samme sædfejl. Så de avlede flere rotter og testede flere kemikalier, herunder stoffer, der fører til sygdomme i prostata, nyre, æggestokke og immunsystem. Igen og igen dukkede disse sygdomme også op i fjerde og femte generations afkom af mødre udsat for et kemikalie.
"I det væsentlige, " forklarer Skinner, "hvad din oldemor blev udsat for kunne forårsage sygdom hos dig og dine børnebørn."
Og overraskende, uanset hvilken sygdomsvej, et kemikalie åbner i rotternes pelsdækkede kroppe, begyndte eller sluttede det ikke med en mutation i den genetiske kode. Skinner og hans team fandt i stedet, at når toksinerne oversvømmet, ændrede de mønsteret af enkle molekyler kaldet methylgrupper, der låser fast på DNA i fosterets kimlinjeceller, som til sidst ville blive dets æg eller sæd. Ligesom burrs fastgjort til en striktrøje, interfererede disse methylmolekyler med DNA'ets funktion og red det ned gennem fremtidige generationer og åbnede hver nye for de samme sygdomme. Disse burrs, der vides at være involveret i udvikling, varede i generationer. Fænomenet var så uventet, at det har givet anledning til et nyt felt, med Skinner en anerkendt leder, kaldet transgenerationel epigenetik, eller studiet af nedarvede ændringer, der ikke kan forklares med traditionel genetik.
En undersøgelse af Skinner og kolleger, der blev offentliggjort sidste år i tidsskriftet PLOS One, har hævet ante betydeligt. Burrs var ikke bare tilfældigt knyttet, fandt Skinner. I stedet fik de fastgjort sig i bestemte arrangementer. Da han badede indersiden af sine drægtige rotter i bugspray, jetbrændstof og BPA, plastkomponenten for nylig blev forbudt fra babyflasker, efterlod hver eksponering et tydeligt mønster af methylgruppefestinger, der var ved i barnebørnene af udsatte rotter.
Ikke kun har din oldemors miljø påvirket dit helbred, konkluderede Skinner, men kemikalierne, hun blev udsat for, kan have efterladt et fingeraftryk, som forskere faktisk kan spore.
Resultaterne peger på potentielt ny medicinsk diagnostik. I fremtiden kan du endda gå til din lægekontor for at få vist dine methyleringsmønstre. Eksponering af laboratorierotter til den kemiske DDT kan føre til fedme i efterfølgende generationer - et link, som Skinners team rapporterede i oktober. Hypotetisk kan en læge en dag se på dine methyleringsmønstre tidligt i livet for at bestemme din risiko for fedme senere. Hvad mere er, må toksikologer muligvis overveje, hvordan de studerer kemiske eksponeringer, især dem, der opstår under graviditet. Arbejdet medfører konsekvenser for overvågning af miljøet, for bestemmelse af sikkerheden for visse kemikalier, måske endda for etablering af ansvar i juridiske sager, der indebærer sundhedsrisici ved kemisk eksponering.
Disse muligheder er ikke gået tabt på regulatorer, industrier, videnskabsmænd og andre, der har en andel i sådanne spørgsmål. ”Der er to kræfter, der arbejder imod mig, ” siger Skinner. ”På den ene side har du pengeinteresser, der nægter at acceptere data, der kan tvinge stærkere regler for deres mest rentable kemikalier. På den anden side har du genetiske determinister, der holder sig fast ved et gammelt paradigme. ”
***
Michael Skinner bærer en grå Stetson med en solbrun stropp og læner sig let tilbage i sin stol på sit kontor på Pullman-campus. Hans fluefiskestang står i hjørnet, og en kolossal nordlige gedde er monteret på væggen. En ivrig fluefisker, Skinner, 57 år gammel, blev født og opvokset på Umatilla Indian Reservation i det østlige Oregon. Skinnerne er ikke af indisk afstamning, men hans forældre ejede en familiegård der - ”en god kulturel oplevelse, ” siger han. Hans far arbejdede inden for forsikring, og han og hans fire brødre voksede op lige som fem generationer af skinnere havde før dem - jagt og fiskeri og cowboying, læring af en livsstil, der kunne opretholde dem i voksen alder.
Han elskede udendørs, og hans fascination af, hvordan naturen arbejdede, fik en skolelederrådes forslag til, at en karriere inden for videnskab måske bare var tinget. Han var omkring 12 år, og sandt fra sin form stod han fast med det. I gymnasiet og derefter på Reed College kæmpede han konkurrencedygtigt, og i dag kan hans tilhængere og kritikere opdage en smule af hans gamle kæmpende selv i, hvordan han nærmer sig et problem - head-on. ”Det lærte mig sandsynligvis, hvordan man konfronterer og ikke undgår udfordringer, ” siger han nu. Sporten førte ham også til hans fremtidige kone, Roberta McMaster, eller Bobbie, der fungerede som hans high school-brydningsteams scorekeeper. ”Jeg blev fascineret af, at nogen så ung vidste nøjagtigt, hvad han ville gøre med sit liv, ” husker Bobbie. Han foreslog ægteskab før han tog kursen på college, og de to har været sammen lige siden og har to voksne børn.
Han deltog i Washington State University for sin ph.d. i biokemi, og i løbet af den tid boede han og Bobbie ofte på et spil, som han havde jagtet. Det var ikke uhørt at finde et frisk dræbt hjort hængende i carporten i deres studentboliger. ”De var magre år, ” siger Bobbie. ”Men de var gode.”
Efter stillinger ved Vanderbilt og University of California, San Francisco, vendte Skinner tilbage til Washington State University. ”Jeg ville have et stort forskerskole i en by, ” siger han. Han tilbragte det næste årti med at studere, hvordan gener tænder og slukkes i æggestokke og testikler, og hvordan disse organers celler interagerer. Han havde ikke til formål at tage den centrale idé i biologi i store dele af det 20. århundrede: genetisk determinisme, troen på, at DNA er den eneste plan for træk fra hår og øjenfarve til atletisk evne, personlighedstype og sygdomsrisiko.
I en vis forstand blev denne fortolkning af genetisk determinisme altid forenklet. Videnskabsmænd har længe forstået, at miljøer former os på mystiske måder, at natur og pleje ikke er modstridende kræfter så meget som samarbejdspartnere i den store menneskeskabelseskunst. Miljøet kan for eksempel ramme op og trække på genaktivitet gennem methylgrupper såvel som en række andre molekyler, der modificerer og markerer en persons fulde komplement af DNA, kaldet genomet. Men kun ændringer i selve DNA-sekvensen blev normalt overført til afkom.
Så sikkert var alle dette grundlæggende princip, at præsident Bill Clinton roste indsatsen for at gennemføre den første fulde læsning af det menneskelige genom, idet han sagde i juni 2000, at denne præstation ville "revolutionere diagnosen, forebyggelsen og behandlingen af de fleste, hvis ikke alle menneskelige sygdomme. . ”Når Skinners konklusioner er stablet mod sådan entusiasme, har det føltes som kætteri. Og i det mindste blev han i det mindste kritiseret i overensstemmelse hermed.
***
Kritikere af den Skinner-ledede forskning påpegede, at doserne af vinclozolin i hans rotteundersøgelser var alt for høje til at være relevante for menneskelig eksponering, og at indsprøjtning af rotterne i modsætning til indgivelse af toksiner gennem deres mad overdrev effekten. ”Det, han laver, har ikke nogen reelle åbenlyse konsekvenser for risikovurderingen af kemikaliet, ” blev EPA-toksikolog L. Earl Gray citeret, der fortæller magasinet Pacific Standard tilbage i 2009. Indtil resultaterne er replikeret, ”jeg er ikke sikker på, at de endda demonstrere grundlæggende videnskabsprincipper. ”
Skinner reagerer på angreb på sine data ved at sige, at risikovurdering af den type, som toksikologer gør, ikke har været hans mål. Snarere er han interesseret i at afdække nye biologiske mekanismer, der kontrollerer vækst, udvikling og arv. ”Min tilgang er dybest set at slå den med en hammer og se, hvilken slags respons vi får, ” siger han. Han forbliver rolig, selv når han bliver bedt om at forsvare denne tilgang. ”Konflikter med enkeltpersoner løser meget lidt, ” siger han. ”Den bedste måde at håndtere disse ting på er at lade videnskaben tale for sig selv.”
At videnskaben har modtaget en masse opmærksomhed (vinclozolin-undersøgelsen er citeret i den videnskabelige litteratur mere end 800 gange). For nylig bad tidsskriftet Nature Reviews Genetics fem førende forskere om at dele deres syn på vigtigheden af epigenetisk arv. En "blanding af spænding og forsigtighed" er, hvordan redaktørerne beskrev svarene, med en forsker, der argumenterede for, at fænomenet var "den bedste kandidat" til i det mindste at forklare nogle transgenerationelle effekter, og en anden bemærkede, at det, hvis det er fuldt ud dokumenteret, har ”Dybe konsekvenser for, hvordan vi overvejer arv, for mekanismer, der ligger til grund for sygdomme, og for fænotyper, der er reguleret af gen-miljø-interaktioner.”
Selvom de fleste af Skinners kritikere er blevet beroliget af nye data fra hans laboratorium og andre, siger han, at han stadig føler sig knebet. ”Jeg prøver virkelig først og fremmest at være videnskabsmand, ” siger han. ”Jeg er ikke en toksikolog eller endda en miljøforkæmper. Jeg kom ikke til dette som en talsmand for eller imod nogen bestemt kemikalie eller politik. Jeg fandt noget i dataene, og jeg forfulgte det på en logisk vej, som enhver grundlæggende forsker ville. ”
