Det har gått över 50 år sedan Watson och Crick först presenterade den tredimensionella strukturen för DNA-molekylens dubbelspiral. På samma sätt som Darwins evolutionsteori blivit allmänt spridd, har nu även upptäckten att DNA kodar för ärftliga egenskaper nått ut till gemene man. Den omfattande mediebevakningen vid Cricks bortgång förra året visar i hur hög grad dessa idéer nu har accepterats även utanför vetenskapssamhället. Men samtidigt börjar vi inse att de gencentrerade teorierna för evolutionen har vissa begränsningar. Den genetiska ”ritningen” förblir, precis som ett musikpartitur, helt livlös om det inte finns en ”orkester”, med celler (musiker) och epigenotyper (instrument) som kan uttrycka den.

Forskarna är nu på god väg att ta reda på vad det egentligen är som dirigerar vårt genetiska partitur. Det verkar som om ”framförandet” kan variera på ett dramatiskt sätt mellan olika generationer, utan att DNA-sekvensen har förändrats på något sätt. Inom området epigenetik försöker man ta reda på hur genomets funktion påverkas av olika mekanismer som reglerar hur generna bearbetas. Bland de epigenetiska faktorerna finns både rumsliga mönster – som DNA-kedjans arrangemang kring de så kallade histonproteinerna (kromatinet) – och en biokemisk märkning av vissa gener.

Människokroppen består av hundratals olika typer av celler. Även om alla celler härstammar från en och samma ursprungscell, har exempelvis en nervcell och en levercell väldigt skilda egenskaper. Med tanke på att det finns runt 30 000 gener i det mänskliga genomet inser man att även tystnad spelar en viktig roll – som i varje orkesterframförande. När cellerna utvecklas styrs deras öden genom att vissa gener selektivt används medan andra tystas. Det är denna process som styrs av epigenetiska faktorer. Olika metyleringsmönster i DNA spelar en roll i många typer av processer där gener slås av eller på, och påverkar till exempel så skilda saker som den lila färgen hos kronbladen på en petunia och tillväxten hos cancertumörer.

Om cellerna misslyckas med att tysta vissa gener kan det leda till en förödande kakofoni. För lite DNA-metylering kan förändra arrangemanget i kromatinet, vilket i sin tur påverkar vilka gener som tystas efter en celldelning. För mycket metylering kan omintetgöra det arbete som utförs av skyddande tumörsuppressorgener och DNA-reparationsgener. Man har sett sådana epimutationer vid en rad olika cancertyper. Dessa insikter i epigenetiken öppnar nya vägar mot tänkbara behandlingar av sjukdomar.

Epigenetiken ger också det genetiska materialet en möjlighet att anpassa sig efter förhållandena i omgivningen. Fastän växter inte har något nervsystem eller någon hjärna, har deras celler en förmåga att minnas årstidsförändringarna. Hos vissa tvååriga arter är denna egenskap kopplad till förmågan att blomma på våren, när de känner av att temperaturen i omgivningen börjar stiga. Forskning har visat att vinterkylan ger upphov till strukturella förändringar i kromatinet, som tystar blomningsgenerna hos vissa typer av krasse. Dessa gener aktiveras igen på våren, när de längre dagarna och värmen stimulerar till fortplantning.

Miljön kan också utlösa epigenetiska förändringar, som påverkar kommande generationer. Nyligen har laboratoriestudier på inavlade möss visat hur förändringar i kosten kan påverka avkomman. Pälsen kan bli brun, gul eller spräcklig, beroende på hur agouti-genen metyleras under den embryonala utvecklingen. När dräktiga honor matades med metylrika kosttillskott, som folsyra och vitamin B12, utvecklade deras ungar huvudsakligen brun päls. De flesta av ungarna i kontrollgruppen (där honorna inte fick något tillskott) hade gul päls.

På samma sätt som dirigenten för en orkester styr dynamiken i ett framförande av en symfoni, reglerar de epigenetiska faktorerna tolkningen av DNA i varenda levande cell. Om vi kunde förstå dessa faktorer skulle det revolutionera den biologiska kunskapen om både evolutionen och den enskilda individens utveckling och därigenom påverka allt från medicin till jordbruk. Vi skulle nog kunna ge Watson svaret att ”vi kan likna det genetiska alfabetet vid Guds ord, men det är uttolkningen av det som fungerar som Guds hand och skapar själva livet”.