Epigenetik ist ein Begriff, der verwendet wird, um Situationen zu beschreiben, in denen sich Gene unterschiedlich ausdrücken, obwohl die zugrunde liegende DNA dieselbe ist. Wenn beispielsweise eine Kalikokatze geklont wird, sieht der Klon physisch nicht identisch aus, obwohl ihr genetischer Code derselbe ist. Dies liegt daran, dass die Expression von Genen durch die Epigenetik beeinflusst wird.
Man könnte sich das Genom als ein Buch mit Bauplänen vorstellen, das eine Reihe von Optionen in Form von Genen aufzeigt. Das Epigenom ist wie der Auftragnehmer, der das Buch durchgeht und entscheidet, welche Optionen in ein Haus eingebaut werden sollen. Zwei verschiedene Bauunternehmer können radikal unterschiedliche Häuser aus demselben Bauplan bauen, so wie zwei Organismen mit identischer DNA sehr unterschiedlich aussehen können.
Die Epigenetik spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung lebender Organismen. Wenn sich Ei- und Samenzelle zum ersten Mal treffen, um eine Zygote zu bilden und sich zu vermehren, kommt die Epigenetik ins Spiel und sagt den Zellen, zu was sie sich entwickeln sollen. Haar- und Hautzellen haben zum Beispiel genau die gleiche DNA, aber die DNA wird unterschiedlich exprimiert, um zwei verschiedene Zelltypen zu erzeugen. Die Epigenetik bestimmt, wie die Gene exprimiert werden. Da während der Entwicklung des Fötus so viel Zelldifferenzierung stattfindet, ist der Fötus auch sehr anfällig für Umweltfaktoren, die die Epigenetik beeinflussen können, wie die Aufnahme eines Toxins, das ein Gen aus- oder einschaltet.
An der Epigenetik können eine Reihe von Prozessen beteiligt sein, darunter DNA-Methylierung, bei der sich Strukturen an die DNA anlagern, um bestimmte Gene auszuschalten, und RNA-Interferenz. Die genetische Expression kann durch Vererbung beeinflusst werden, wie wenn zwei blauäugige Menschen ein blauäugiges Kind haben, weil ihre Epigenome die Expression des Gens für blaue Augen bewirken und dies dieses Merkmal weitergibt, und es kann auch durch Umweltfaktoren beeinflusst werden, weil die Umgebung kann das Epigenom einer Person beeinflussen.
Zwillingsstudien, in denen Forscher das Leben eineiiger Zwillinge verfolgen, können interessante Erkenntnisse über die Epigenetik liefern, denn sie ermöglichen es den Menschen zu sehen, wie genetisch identische Organismen als Reaktion auf Umweltfaktoren divergieren können. Epigenetik-Forscher haben auch Dinge wie den Einfluss von Umweltgiften auf die Schwangerschaft und die Geschichte der epigenetischen Veränderungen in verschiedenen Familien und Populationen untersucht.
Veränderungen im Epigenom können die Entwicklung von Krebs und anderen ungewöhnlichen Wucherungen verursachen. Einige Untersuchungen deuten auch darauf hin, dass diese Veränderungen möglicherweise reversibel sein könnten, was eine Reihe neuer medizinischer Behandlungen eröffnen könnte; Während die bereits exprimierten Gene nicht verändert werden konnten, könnte eine Behandlung verwendet werden, um die weitere Expression eines schädlichen Gens zu verhindern.