Penemuan terbesar Michael Skinner dimulai, seperti yang sering terjadi dalam kisah sains seperti ini, dengan kegagalan yang cemerlang. Kembali pada tahun 2005, ketika ia masih menjadi ahli biologi perkembangan tradisional dan penghargaan serta serangan masih ada di masa depan, seorang peneliti yang kebingungan pergi ke kantornya untuk meminta maaf karena mengambil percobaan satu langkah terlalu jauh. Di laboratoriumnya di Washington State University, dia dan Skinner telah mengekspos tikus hamil ke pengganggu endokrin — bahan kimia yang diketahui mengganggu perkembangan janin — dengan harapan mengganggu (dan dengan demikian memperoleh lebih banyak wawasan tentang) proses di mana janin yang belum lahir menjadi baik pria atau wanita. Tetapi bahan kimia yang mereka gunakan, fungisida pertanian yang disebut vinclozolin, ternyata tidak memengaruhi diferensiasi seksual. Para ilmuwan memang menemukan jumlah sperma yang lebih rendah dan penurunan kesuburan ketika anak laki-laki mencapai usia dewasa, tetapi itu tidak mengejutkan. Penelitian itu tampak seperti sebuah kegagalan.
Dari Kisah Ini
[×] TUTUP
"Konflik dengan individu hanya menyelesaikan sedikit masalah, " kata skinner. "Cara terbaik untuk menangani hal-hal ini adalah membiarkan ilmu pengetahuan berbicara sendiri." (Brian Smale) 
Skinner telah berdagang berburu untuk memancing. (Brian Smale) 
Galeri foto
Namun, secara tidak sengaja, kolega Skinner telah membesarkan cucu - cucu tikus yang terpapar itu, menciptakan generasi keempat, atau cicit dari subjek aslinya. "Tidak apa-apa, " kata Skinner padanya. "Sebaiknya kamu menganalisis mereka." Jika tidak ada yang lain, pikirnya, latihan itu bisa mengalihkan pikirannya dari kesalahannya. Jadi dia pergi ke depan dan mempelajari testis tikus di bawah mikroskop.
Apa yang mereka temukan tidak hanya akan mengubah arah penelitian Skinner tetapi juga menantang prinsip dasar biologi modern. Dan Skinner akan menjadi cikal bakal cara berpikir baru tentang kemungkinan konsekuensi kesehatan jangka panjang dari paparan bahan kimia lingkungan.
Penemuannya menyentuh pertanyaan dasar tentang bagaimana instruksi biologis ditransmisikan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Selama setengah abad sudah menjadi rahasia umum bahwa materi genetik DNA mengendalikan proses ini; "huruf" dalam untai DNA merinci pesan yang diteruskan dari induk ke anak dan sebagainya. Pesan-pesannya datang dalam bentuk gen, persamaan kalimat yang molekuler, tetapi tidak permanen. Perubahan dalam surat, hasil mutasi acak, misalnya, dapat mengubah pesan gen. Pesan yang diubah kemudian dapat dikirim sebagai gantinya.
Yang aneh tentang tikus laboratorium Skinner adalah bahwa tiga generasi setelah ibu hamil terpapar fungisida, hewan-hewan itu memiliki jumlah sperma rendah yang tidak normal - tetapi bukan karena perubahan dalam urutan DNA yang diwariskan mereka . Bingung, Skinner dan timnya mengulangi eksperimen — sekali, dua kali, 15 kali — dan menemukan cacat sperma yang sama. Jadi mereka membiakkan lebih banyak tikus, dan menguji lebih banyak bahan kimia, termasuk zat yang menyebabkan penyakit pada prostat, ginjal, indung telur, dan sistem kekebalan tubuh. Berkali-kali, penyakit ini juga muncul pada keturunan generasi keempat dan kelima dari ibu yang terpapar bahan kimia.
"Intinya, " Skinner menjelaskan, "apa yang dialami nenek buyut Anda dapat menyebabkan penyakit pada Anda dan cucu-cucu Anda."
Dan, yang mengejutkan, apa pun jalur penyakit yang dibuka bahan kimia di tubuh yang tertutup bulu tikus, itu tidak dimulai atau berakhir pada mutasi dalam kode genetik. Skinner dan timnya malah menemukan bahwa ketika racun membanjir masuk, mereka mengubah pola molekul sederhana yang disebut kelompok metil yang menempel pada DNA dalam sel-sel germinal janin, yang pada akhirnya akan menjadi telur atau sperma. Seperti duri yang menempel pada sweter rajutan, molekul-molekul metil ini mengganggu fungsi DNA dan membawanya turun melalui generasi mendatang, membuka setiap yang baru untuk penyakit yang sama. Gerinda ini, yang diketahui terlibat dalam pembangunan, bertahan selama beberapa generasi. Fenomena itu sangat tidak terduga sehingga memunculkan bidang baru, dengan Skinner seorang pemimpin yang diakui, bernama epigenetika transgenerasional, atau studi tentang perubahan-perubahan yang diwariskan yang tidak dapat dijelaskan oleh genetika tradisional.
Sebuah studi oleh Skinner dan rekannya yang diterbitkan tahun lalu di jurnal PLOS One telah meningkatkan taruhan. Gerinda tidak hanya melekat sembarangan, Skinner menemukan. Sebaliknya, mereka mengikat diri dalam pengaturan tertentu. Ketika ia memandikan bagian dalam tikus hamilnya dengan semprotan serangga, bahan bakar jet dan BPA, komponen plastik baru-baru ini dilarang dari botol bayi, setiap paparan meninggalkan pola ikatan kelompok metil yang berbeda yang bertahan pada cicit dari tikus yang terpapar.
Tidak hanya lingkungan nenek moyang Anda yang memengaruhi kesehatan Anda, Skinner menyimpulkan, tetapi bahan kimia yang terpapar padanya mungkin telah meninggalkan sidik jari yang dapat dilacak oleh para ilmuwan.
Temuan menunjukkan potensi diagnosa medis baru. Di masa depan, Anda bahkan dapat pergi ke kantor dokter untuk memeriksa pola metilasi Anda. Paparan tikus laboratorium terhadap bahan kimia DDT dapat menyebabkan obesitas pada generasi berikutnya — sebuah tautan yang dilaporkan tim Skinner pada bulan Oktober. Secara hipotesis, suatu hari dokter mungkin akan melihat pola metilasi Anda di awal kehidupan untuk menentukan risiko Anda terhadap obesitas di kemudian hari. Terlebih lagi, ahli toksikologi mungkin perlu mempertimbangkan kembali bagaimana mereka mempelajari paparan bahan kimia, terutama yang terjadi selama kehamilan. Pekerjaan menimbulkan implikasi untuk memantau lingkungan, untuk menentukan keamanan bahan kimia tertentu, bahkan mungkin untuk menetapkan tanggung jawab dalam kasus hukum yang melibatkan risiko kesehatan dari paparan bahan kimia.
Kemungkinan-kemungkinan ini tidak hilang pada regulator, industri, ilmuwan, dan lainnya yang memiliki kepentingan dalam hal-hal seperti itu. "Ada dua kekuatan yang bekerja melawan saya, " kata Skinner. “Di satu sisi, Anda memiliki minat uang yang menolak untuk menerima data yang mungkin memaksa regulasi yang lebih kuat dari bahan kimia mereka yang paling menguntungkan. Di sisi lain, Anda memiliki determinis genetik yang berpegang teguh pada paradigma lama. "
***
Michael Skinner mengenakan Stetson abu-abu dengan tali cokelat, dan bersandar dengan mudah di kursinya di kantornya di kampus Pullman. Pancing lalat-Nya berdiri di sudut, dan tombak utara kolosal dipasang di dinding. Seorang nelayan lalat keranjingan, Skinner, usia 57, lahir dan dibesarkan di Reservasi Indian Umatilla di Oregon bagian timur. Keluarga Skinners bukan keturunan India, tetapi orang tuanya memiliki pertanian keluarga di sana— “pengalaman budaya yang bagus, ” katanya. Ayahnya bekerja di bidang asuransi, dan ia serta keempat saudaranya tumbuh seperti lima generasi Skinners sebelumnya — berburu dan memancing dan koboi, mempelajari cara hidup yang akan menopang mereka hingga dewasa.
Dia mencintai alam bebas, dan ketertarikannya pada bagaimana alam bekerja mendorong saran penasihat sekolah tentang karier di bidang sains mungkin saja. Dia berusia sekitar 12, dan benar untuk membentuk dia terjebak dengan itu. Di sekolah menengah dan kemudian di Reed College ia bergulat secara kompetitif, dan hari ini para pendukung dan kritikusnya mungkin mendeteksi sedikit dari diri lamanya yang bergulat dalam cara dia mendekati suatu masalah — langsung. "Itu mungkin mengajari saya bagaimana menghadapi, daripada menghindari tantangan, " katanya sekarang. Olahraga ini juga membawanya ke calon istrinya, Roberta McMaster, atau Bobbie, yang menjabat sebagai pencetak angka tim gulat sekolahnya. "Saya terpesona bahwa seseorang yang begitu muda tahu persis apa yang ingin dia lakukan dengan hidupnya, " kenang Bobbie. Dia mengusulkan pernikahan sebelum kuliah, dan keduanya telah bersama sejak saat itu dan memiliki dua anak yang sudah dewasa.
Dia kuliah di Washington State University untuk gelar PhD dalam biokimia, dan selama waktu itu dia dan Bobbie sering hidup dalam permainan yang diburu. Bukan hal yang tidak pernah terjadi untuk menemukan seekor rusa yang baru saja terbunuh tergantung di garasi rumah siswa mereka. "Mereka tahun-tahun yang ramping, " kata Bobbie. "Tapi mereka bagus."
Setelah posisi di Vanderbilt dan University of California, San Francisco, Skinner kembali ke Washington State University. "Saya ingin sebuah perguruan tinggi penelitian besar di kota pedesaan, " katanya. Dia menghabiskan dekade berikutnya mempelajari bagaimana gen hidup dan mati dalam ovarium dan testis, dan bagaimana sel-sel organ berinteraksi. Dia tidak bertujuan untuk mengambil ide sentral dalam biologi untuk sebagian besar abad ke-20: determinisme genetik, keyakinan bahwa DNA adalah cetak biru tunggal untuk ciri-ciri mulai dari rambut dan warna mata hingga kemampuan atletik, tipe kepribadian, dan risiko penyakit.
Dalam beberapa hal interpretasi determinisme genetik ini selalu disederhanakan. Para ilmuwan telah lama memahami bahwa lingkungan membentuk kita dengan cara-cara yang misterius, bahwa alam dan pengasuhan bukanlah kekuatan yang saling bertentangan, sama seperti kolaborator dalam seni besar penciptaan manusia. Lingkungan, misalnya, dapat meningkatkan dan menarik kembali aktivitas gen melalui kelompok metil, serta sejumlah molekul lain yang memodifikasi dan menandai komplemen DNA lengkap seseorang, yang disebut genom. Tetapi hanya perubahan dalam urutan DNA itu sendiri yang biasanya diteruskan ke keturunan.
Begitu yakin setiap orang dari prinsip dasar ini sehingga Presiden Bill Clinton memuji upaya untuk menyelesaikan pembacaan penuh pertama genom manusia, mengatakan pada bulan Juni 2000 bahwa pencapaian ini akan “merevolusi diagnosis, pencegahan dan pengobatan sebagian besar, jika tidak semua penyakit manusia . ”Ketika ditumpuk melawan antusiasme seperti itu, temuan Skinner terasa seperti bid'ah. Dan untuk sementara, setidaknya, ia dikritik.
***
Pengkritik penelitian yang dipimpin Skinner menunjukkan bahwa dosis vinclozolin dalam penelitian tikusnya terlalu tinggi untuk relevan dengan paparan manusia, dan menyuntikkan tikus sebagai lawan pemberian racun melalui makanan mereka melebih-lebihkan efeknya. "Apa yang dia lakukan tidak memiliki implikasi nyata yang nyata untuk penilaian risiko pada bahan kimia, " kata ahli toksik EPA L. Earl Gray kepada majalah Pacific Standard pada tahun 2009. Sampai hasilnya direplikasi, "Saya tidak yakin mereka bahkan menunjukkan prinsip-prinsip sains dasar. "
Skinner menanggapi serangan pada datanya dengan mengatakan bahwa penilaian risiko, dari jenis yang dilakukan ahli toksikologi, belum menjadi tujuannya. Sebaliknya, dia tertarik untuk mengungkap mekanisme biologis baru yang mengendalikan pertumbuhan, perkembangan, dan pewarisan. "Pendekatan saya pada dasarnya adalah memukulnya dengan palu dan melihat respons seperti apa yang kita dapatkan, " katanya. Dia tetap tenang, bahkan ketika dipanggil untuk mempertahankan pendekatan itu. "Konflik dengan individu hanya menyelesaikan sedikit masalah, " katanya. "Cara terbaik untuk menangani hal-hal ini adalah membiarkan ilmu pengetahuan berbicara sendiri."
Ilmu itu telah menerima banyak perhatian (studi vinclozolin telah dikutip dalam literatur ilmiah lebih dari 800 kali). Baru-baru ini, jurnal Nature Reviews Genetics meminta lima peneliti terkemuka untuk berbagi pandangan mereka tentang pentingnya pewarisan epigenetik. Sebuah "campuran kegembiraan dan kehati-hatian, " adalah bagaimana editor menggambarkan tanggapan, dengan satu peneliti berpendapat bahwa fenomena itu adalah "kandidat terbaik" untuk menjelaskan setidaknya beberapa efek transgenerasional, dan yang lain mencatat bahwa itu mungkin, jika didokumentasikan sepenuhnya, memiliki "Implikasi mendalam untuk bagaimana kita mempertimbangkan warisan, untuk mekanisme penyakit yang mendasari dan untuk fenotipe yang diatur oleh interaksi gen-lingkungan."
Meskipun sebagian besar kritikus Skinner telah diyakinkan oleh data baru dari lab dan lainnya, dia mengatakan dia masih merasa diperangi. "Saya benar-benar berusaha menjadi ilmuwan pertama dan terutama, " katanya. “Saya bukan ahli toksikologi, atau bahkan pencinta lingkungan. Saya tidak datang ke sini sebagai advokat untuk atau menentang bahan kimia atau kebijakan tertentu. Saya menemukan sesuatu di dalam data, dan saya mengejarnya di jalur yang logis, seperti yang dilakukan oleh peneliti dasar mana pun. ”
