Artsen benadrukken al lang het belang van goede voeding voor aanstaande moeders.

Nu zeggen biologen van de Universiteit van Cincinnati dat het dieet van de vader een vergelijkbare rol kan spelen in de gezondheid van een baby.

UC biologie professoren Michal Polak en Joshua Benoit manipuleerden de voeding van mannelijke fruitvliegjes en zagen een sterke correlatie tussen slechte voeding en slechte overleving bij hun nakomelingen. Het onderzoek is deze week gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de Royal Society B .

"We waren echt verrast, " zei Polak. "Bij veel soorten, de moeders doen veel van de zorg. We verwachten dus dat er een effect is van de voeding van de moeder op het nageslacht vanwege die sterke link. Maar het was een echte verrassing om een ​​verband te vinden tussen het dieet van de vader en het nageslacht."

UC werkte aan het onderzoek samen met onderzoekers van de University of Western Australia en het Charles Perkins Centre van de University of Sydney.

Iedereen weet dat een vader verantwoordelijk is voor de helft van de genen van zijn nakomelingen. Maar de UC-studie komt op een moment dat onderzoekers meer te weten komen over andere invloeden die vaders hebben op de gezondheid van hun nakomelingen die niet noodzakelijk in genen zijn gecodeerd, een concept genaamd epigenetica. Deze invloeden omvatten directe omgevingseffecten, zoals blootstelling aan toxines die via zijn zaadplasma van de vader op zijn nakomelingen kunnen worden overgedragen.

Epigenetica is de manier waarop cellen genen lezen, sommige slapende en andere actief maken. Omgevingssignalen kunnen bepaalde genen in- of uitschakelen. En deze epigenetische modificaties, te, kan worden geërfd.

Bijvoorbeeld, een Australische studie in 2016 wees uit dat mannelijke muizen die op het equivalent van een fastfooddieet leefden, meer kans hadden op zonen met diabetes, hoewel dochters onaangetast bleven. Als deze eigenschappen in het DNA van de vader waren gecodeerd, zowel zonen als dochters zouden vergelijkbare gezondheidseffecten zien.

"Epigenetische veranderingen worden in de populatiegenetica gezien als minder duurzaam dan daadwerkelijke mutaties in de genetische code of het DNA-molecuul, " zei Polak. "Als het een dominante is, schadelijke mutatie, het zou door selectie snel uit een genenpool kunnen worden geëlimineerd. Maar als het positief is geselecteerd, dan zou het de genenpool kunnen vegen en in frequentie toenemen totdat het gefixeerd wordt."

Onderzoek naar fruitvliegjes heeft zes Nobelprijzen opgeleverd, waaronder de winnaar van dit jaar in fysiologie of geneeskunde. De laatste Nobelprijs-studie onderzocht hoe genen de biologische klok of circadiane ritmes controleren, wat kan helpen verklaren waarom sommige mensen chronische slaapproblemen hebben.

"Ik ben erg blij voor het veld. Ik ben erg blij voor de fruitvlieg, "Co-winnaar Michael Rosbash vertelde The Associated Press.

Fruitvliegjes komen over de hele wereld voor. Benoit van UC zag ze zelfs zoemen in een onderzoeksstation op Antarctica, waar ze zich waarschijnlijk verstopten op uit Chili geïmporteerde voedselvoorraden.

De vliegen werden populaire studieonderwerpen in de vroege jaren 1900 toen biologen begonnen te ontrafelen hoe genetische overerving werkte. Biologieboeken op de middelbare school gebruiken nog steeds de kleur van fruitvliegogen om het concept te illustreren.

Vandaag, wetenschappers bestuderen regelmatig fruitvliegen omdat ze 60 procent van onze genen en meer dan 75 procent van onze ziektegenen delen. Genetici hebben hun hele genoom in kaart gebracht. Meer dan 150 jaar studie hebben van dit bescheiden vliegje een goed modelsysteem gemaakt, zei Polak.

"Het is bijna willekeurig waarom fruitvliegen werden gekozen, "Zei Polak. "Het werd gewoon het werkpaard in die originele laboratoria."

Benoit zei dat vliegen een praktisch en goedkoop proefpersoon zijn.

"Ze planten zich snel voort. Je kunt er een paar honderd kweken in slechts één van deze kleine potjes. Je kunt duizenden fruitvliegjes hebben in dezelfde hoeveelheid ruimte waarin je zes muizen zou kunnen passen, "Zei Benoit. "Het is een geweldig systeem om aan te werken. Daarom zijn er zoveel vragen over hen beantwoord."

Voor het UC-onderzoek Polak isoleerde vrouwtjes en mannetjes van de fruitvliegsoort Drosophila melanogaster, die beroemd is om zijn enorme rode ogen en hoge reproductieve capaciteit. Een enkele vlieg kan 50 eieren per dag leggen of wel 2, 000 eieren in haar korte leven van twee maanden.

UC-onderzoekers voerden vrouwen hetzelfde dieet. Maar ze voerden mannen 30 verschillende diëten van gist en suikers. De vliegen konden alles eten wat ze wilden van het agarmengsel op de bodem van hun glazen bekerhuizen, maar de kwaliteit van het voedsel varieerde sterk van lage tot hoge eiwitconcentraties, koolhydraten en calorieën.

belangrijk, geen van de vliegen stierf van de honger. Dit zorgde ervoor dat het experiment niet per ongeluk de zwakste en minst robuuste mannetjes uitroeide, Polak said.

After 17 days on the strict diet, the males were mated individually and consecutively with two females, which all received the same diet of yeasted cornmeal. By controlling the diet and age of the mated female, researchers tried to limit variation in maternal conditions for the study.

And by mating the males consecutively, researchers wanted to learn about the effect of male mating order and what role diet played in changing the male's ejaculate.

After the first mating, the male fly was mated 15 minutes later with a second female. Nadien, the females were placed in isolated breeding vials filled with grape agar suitable for laying eggs. After 24 hours, researchers counted their eggs.

After another 24-hour incubation period, the eggs were examined under a microscope to determine how many hatched or contained viable embryos. Unfertilized eggs were removed from consideration. After the first count, researchers waited another 24 hours to give potentially unviable eggs time to develop or hatch but none did.

Polak and Benoit found that embryos from the second mating were more likely to survive as their fathers' diets improved in nutrition. These effects were less apparent in the first mating. Likewise, embryo mortality was highest for offspring of males that fed on a high-carbohydrate, low-protein diet.

Researchers also found a connection between the male's body condition and his offspring's mortality. Males with lower energy reserves (measured in whole-body fatty acids, glucose and protein) were more likely to have fewer surviving offspring.

Females laid roughly the same number of eggs regardless of the male's diet or mating frequency. But the study suggested that something important in the male's ejaculate was lost between the first and second pairings.

"The second copulation is where the effects of diet really became stronger, " Polak said. "Emaciated males in poor condition produced embryos with a higher rate of mortality. But only in the second copulation."

Polak's study also found a slightly higher incidence of embryo mortality associated with male flies in the first mating that were fed the highest-calorie diet.

"There have been a fair number of studies that suggest male nutrition does affect reproductive capacity, " Benoit said. "But the reduction in viability was a lot smaller than what we saw in the low-quality diet or may have been masked since only a single mating was assessed."

Polak said the study raises questions about how nutrition might affect successive generations. A 2002 Swedish population study found a correlation between 9-year-old children who had ample access to food and higher rates of diabetes and heart disease among their grandchildren. In de tussentijd, children who faced privation from famine at the same age had children and grandchildren with less incidences of heart disease and diabetes.

Now Benoit and Polak are turning their attention to a new study examining the genetic and epigenetic responses of fruit flies that are stressed by parasitic mites.

"The seminal fluid does have a protective role to play for the embryo. You definitely have implications for embryo health and viability. But that's another chapter, " Polak said.

The researchers also are interested in testing whether parasitic infection could change the quality of male seminal plasma, possibly exerting effects on the embryo as they observed in the diet study.

After spending most of his academic career studying them, Polak has respect for the lowly fruit fly.

"You get a special sort of appreciation for them when you see them in your kitchen courting on a piece of fruit, " he said. "You know a lot about them - and maybe you're a little less likely to swat them."