המחקר האפיגנטי משתמש במגוון רחב של טכניקות ביולוגיות מולקולריות כדי לקדם את הבנתנו את תופעות האפיגנטיקה, ובהם מיצוי נוגדני של כרומטין (והשיטות הנגזרות ממנה – ChIP on chip, ChIP-seq), נגישות כרומטין, מיקום נוקליאוזומים, היברידיזציה פלואורסצנטית באתר, אנזימי הגבלה הרגישים למתילציות וריצוף ביסולפט. השימוש בשיטות מתחום הביואינפורמטיקה הולך וגובר, ויוצר תחום של אפיגנטיקה חישובית.
מנגנונים אפיגנטיים.
מספר תהליכים תאיים נופלים תחת הקטגוריה של תהליכים אפיגנטיים:
סליל ה-DNA נכרך סביב חלבוני ההיסטונים כדי ליצור כרומטין. הפנוטיפ של יצורים מושפע מהגנים שמבוטאים, וישנו קשר בין הקיפול של גנים לבין רמת הביטוי שלהם. לפיכך, צורת הכריכה של סליל ה-DNA סביב ההיסטונים משפיעה על הפנוטיפ של התא. מצב זה הוא דינמי, ויכול להשתנות באמצעות חלבונים מעצבי כרומטין, אשר פועלים בשני מנגנונים עיקריים:
1. שינויים לאחר תרגום על חומצות האמינו של ההיסטונים. לחלבוני ההיסטונים יש שיירים ארוכים המורכבים מחומצות אמינו, ושינויים בהם יכולים להשפיע על צורת ההיסטון עצמו, וגם על אופן כריכת ה-DNA. במהלך תהליך השכפול, ההיסטונים אינם משתנים, ובכך יכולים להשפיע על אופן כריכת ה-DNA החדש. היסטונים אלה משמשים גם כתבניות עבור היסטונים חדשים המיוצרים כדי לשמור על השינויים הללו, שמוודאים שאופן כריכת ה-DNA מתאים לסוג התא הרצוי.
2. מתילציה של ה-DNA – לרוב באתרי CpG, כך שהציטוזין נהיה 5-מתיל-ציטוזין, אשר לרוב מתנהג כמו ציטוזין שאינו ממותל. אך כאשר ישנה כמות גבוהה של מתילציה באזור מסוים, הוא לרוב פחות מבוטא. תבנית המתילציה של ההורים יכולה להיות מועברת לזיגוטה, המסמנת איזה אלל יבוטא בצאצא (ראו החתמה גנומית). מנגנון הפעולה של המתילציה על ה-DNA נחקר היטב, ותלוי באנזימים אשר יודעים לזהות מצב בו בגדיל אחד של ה-DNA יש מתילציה, ולעשות מתילציה על הגדיל המשלים.
אפיגנטיקה ונטייה מינית.
מחקר מצביע על כך שהומוסקסואליות מועברת דרך מנגנון אפיגנטי.
אפיגנטיקה ורפואה.
לאפיגנטיקה ישנם יישומים רבים ומגוונים ברפואה. חוקרים אחדים, כמו ד"ר רנדי ג'ירטל מהמרכז הרפואי של אוניברסיטת דיוק, סוברים כי ייתכן והאפיגנטיקה עשויה להיות משמעותית יותר במחלות מסוימות מאשר הגנטיקה. בשנת 2008, ה-NIH הכריזו על הענקת תקציב מחקר של 190 מיליון דולר למחקר אפיגנטיקה במהלך חמש השנים הבאות, מתוך מחשבה שלאפיגנטיקה יש פוטנציאל להסביר מנגנונים של הזדקנות, התפתחות האדם, מקורות מחלת הסרטן, מחלות לב, מחלות נפש ועוד.
תאומים.
מחקר של תאומים זהים הוא מודל אופטימלי למחקר אפיגנטיקה סביבתית. בעוד תאומים זהים בשנות הילדות זהים מבחינה אפיגנטית, תאומים זהים מבוגרים נבדלים זה מזה בצורה ניכרת ברמות ובמיקום של המתילציות על ה-DNA והאצטילציות על היסטונים. זוגות התאומים עם ההבדלים הניכרים ביותר הם אלו אשר חיו בנפרד זמן רב ויותר, ואלו שההיסטוריה הרפואית שלהם שונה זה מזה.
החתמה גנומית.
החתמה גנומית היא תופעה שבה האב והאם תורמים תבנית אפיגנטית שונה לאזור מסוים ב-DNA של הצאצא. ישנן מחלות שונות הקשורות בתופעה זו, כגון תסמונת אנגלמן ותסמונת פראדר וילי. אלו מחלות גנטיות רגילות אשר נגרמות עקב מחיקה או השתקה של גנים, אך הן נפוצות באופן חריג מכיוון שנוצר מצב מעין המיזיגוטי בגלל החתמה גנומית, ולכן מספיקה פגיעה בעותק אחד של הגן ולא בשני העותקים כפי שנדרש להיווצרות של מחלות רבות. התסמונת הנוצרת – אנגלמן או פראדר וילי – תלויה בעותק ה-DNA (האבהי או האימהי) העובר החתמה גנומית. דוגמה נוספת היא תסמונת Beckwith–Wiedemann, אשר עלולה להיגרם עקב פגם בהחתמה הגנומית האימהית באזור מסוים על כרומוזום 11.
בשוודיה נערך מחקר על צאצאים של גברים שוודים שנחשפו למצב של רעב בשנות ההתבגרות שלהם במאה ה-19 ובו התגלה כי נכדים אבהיים (אך לא אימהיים) היו בסיכון יותר נמוך למות ממחלות לב וכלי דם. לעומת זאת, במצב שבו הסבים לא סבלו מרעב, התמותה מסוכרת אצל הנכדים גדלה, מה שיכול לרמז על תורשה גנטית למשך מספר דורות. תופעה הפוכה נצפתה אצל הנשים – הנכדות האבהיות (אך לא האימהיות) של נשים שחוו רעב בעודן ברחם (כלומר, כאשר ביציותיהן נוצרו) חיו חיים קצרים יותר בממוצע.
סרטן.
מגוון של מנגנונים אפיגנטיים מעורבים בסוגי סרטן רבים. שינויים אפיגנטיים בגנים המתקנים נזקי DNA ובגנים הקשורים למחזור התא שכיחים מאוד בסרטן המתפתח באופן אקראי לעומת אותו סוג סרטן הנגרם עקב סיבות תורשתיות. שינויים אפיגנטיים חשובים לתהליך ההתמרה הסרטנית, ולכן מחקר בתחום זה מהווה פוטנציאל לזיהוי, טיפול ומניעה של סרטנים אלו. כיום ישנן תרופות בעלות השפעה אפיגנטית ידועה, ותחום המחקר העוסק בכך הוא אפיגנטיקה של סרטן.
אפיגנטיקה בחיידקים.
אפיגנטיקה קיימת גם בחיידקים, אך בעוד באיקריוטים בכלל וביצורים רב תאיים בפרט האפיגנטיקה משמשת בעיקר כמנגנון בקרה בסיסי לביטוי גנים, שימוש זה אצל חיידקים הוא מצומצם. השימוש הנרחב של חיידקים באפיגנטיקה הוא במתילציה של ה-DNA לאחר שכפולו כדי לשלוט אפיגנטית על האינטראקציות של חלבונים עם ה-DNA. בעוד האיקריוטים ממתלים את הנוקליאוטיד ציטוזין ב-DNA, החיידקים ממתלים את האדנין כאות אפיגנטי. מתילציה של אדנין ב-DNA של חיידקים רבים חיונית לאלימות שלהם, לדוגמה אצל "Escherichia coli", סלמונלה, "Vibrio", "Yersinia", "Haemophilus", ו-"Brucella". בסוגי חיידקים מסוימים, כגון "Alphaproteobacteria", מתילציית האדנין מבקרת את מחזור התא, ומצמדת בין תהליכי ביטוי גנים לתהליך שכפול ה-DNA. באחרים, כגון "Gammaproteobacteria", מתילציית האדנין מאותתת לתהליכים רבים, ובהם שכפול DNA, הפרדה של כרומוזומים, תיקון אי התאמה בזיווג בסיסים, אריזה של בקטריופאג'ים, פעילות טרנספוזונית ובקרת ביטוי גנים.
בפסיכולוגיה ובפסיכיאטריה.
מקובל לטעון כי תורשה של אפימוטציה לדור הבא יכולה לנבוע מגורמים סביבתיים רבים, כמו תזונת ההורים, חשיפת העובר לעקה של האם וגיל ההורים. דברים אלו ואחרים יכולים לגרום לשינוי שאינו ברצף ה-DNA עצמו בצאצא, ואף בדורות הבאים.
התמכרות הוא מצב בו מנגנון התגמול במוח נפגם, ונובעת משינויים ברמת השעתוק ומנגנונים נוירו-אפיגנטיים. תהליכים אלה מתעצמים במהלך חשיפה כרונית לגירוי הממכר (כגון מורפין, קוקאין, יחסי מין, הימורים וכדומה). במחקרים פרה-קליניים הראו כי ישנה תורשה של הפנוטיפים של מכורים לצאצאים.
במחקר פרה-קליני שנערך בעכברים הראו כי ישנה תורשה אפיגנטית של פנוטיפים הקשורים בחרדה. במחקר זה, תורשה של תכונות הנובעות מיצירת מצב עקה אצל האב עבר בתורשה דרך RNA לא מקודד לצאצאים. דבר דומה נמצא גם בפנוטיפים הקשורים לדיכאון. בנוסף, מחקרים בעכברים הראו כי פחדים מותנים מסוימים יכול לעבור בתורשה על ידי אחד ההורים. לדוגמה, נערך ניסוי בו החוקרים הצמידו ריח מסוים לשוק חשמלי, כך שהעכברים למדו לפחד מהריח. נמצא כי הפחד הזה נוכח גם אצל הצאצאים, על אף שהם לא חוו שוק חשמלי כלל. החוקרים טוענים כי מתילציה ספציפית של ה-DNA מוּרשת לפחות במשך שני דורות, כך שהעכברים פוחדים מהריח בלי חשיפה לשוק החשמלי.
המלחמה העות'מאנית-רוסית (1768–1774)
המלחמה העות'מאנית-רוסית הייתה מלחמה שהתרחשה בין השנים 1768–1774 בין האימפריה העות'מאנית והאימפריה הרוסית. זו הייתה המלחמה השישית בהיסטוריה של מלחמות רוסיה-טורקיה.
רקע.
מלחמה זו נבעה ממתחים פנימיים בפולין, בעת מאבק בין האצולה ובין המלך סטניסלאב פוניאטובסקי, חביבה לשעבר של הקיסרית יקתרינה השנייה. במאבק זה היה המלך תלוי בתמיכת הכוחות הרוסיים.
חבורת קוזקים בשירות הרוסים נכנסה לעיירה באלטה (במזרח אוקראינה, במחוז אודסה, סמוך לגבול מלדוביה) בטריטוריה העות'מאנית, במהלך מרדף אחרי קבוצת פורשים פולנים. האימפריה העות'מאנית האשימה את הרוסים בביצוע טבח של נתיניה, תושבי העיירה, אשמה שנדחתה על ידי הרוסים.
המלחמה.
לאור תקרית זו הכריז הסולטאן הטורקי מלחמה על רוסיה ב-25 בספטמבר 1768.
הטורקים יצרו ברית עם גורמי אופוזיציה פולנים. רוסיה נתמכה גם על ידי ממלכת בריטניה הגדולה, ששלחה יועצים לצי הרוסי. הצי הרוסי יצא מהבסיסים בים הבלטי, עבר סביב דרומה, דרך הים במערב אירופה. נכנס לים התיכון והגיע לים האגאי במטרה לתמוך בהתקוממות יוונים באזור ואף לייצר אפשרות מתקפה על איסטנבול.
ההתנגדות הפולנית נמחצה על ידי הגנרל אלכסנדר ואסילייביץ' סובורוב, שהועבר לאחר מכן לחזית הטורקית.
במהלך שנת 1769 הרוסים ריכזו את הכוחות ב-2 מסגרות צבאיות עיקריות. הראשונה בפיקוד נסיך גוליצין בהיקף של 65 אלף חיילים הייתה צריכה לתקוף במולדובה וברומניה. השנייה בפיקוד של פיוטר רומיאנצב בהיקף של 43 אלף חיילים הייתה צריכה להגן על הגבול הדרומי ולהילחם נגד כוחות של חאנות קרים. יחידה שלישית בהיקף של 15 אלף חיילים הייתה בעתודה מבצעית.
הכוח בפיקוד גוליצין הצליח להתקדם במולדובה, לכבוש את בוקרשט והתקדם עד לגדה השמאלית של הדנובה. יחידות נוספות לחמו בצפון קווקז והצליחו לכבוש את אזור קובן.
בשנת 1770 הפיקוד על הכוחות הרוסים הראשיים עבר לפיוטר רומיאנצב. הוא הצליח להביס את הטורקים בקרב לרגה וקרב קגול. במקביל, הצי הרוסי בים האגאי ניצח את הצי הטורקי בקרב צ'סמה. בסיום שנה זו הרוסים התבססו במולדובה ורומניה עד לדנובה.