Epigenetische Veränderungen fungieren als flexible Mechanismen, die die Anpassungsfähigkeit an Umweltveränderungen erhöhen. Bisher wurden jedoch hauptsächlich Mütter und deren Nachwuchs untersucht. In unserer Studie untersuchen wir paternal übertragene epigenetische Effekte und fragen außerdem, ob unterschiedliche Umweltveränderungen unterschiedliche oder ähnliche Reaktionen hervorrufen.

Hierfür wurden erwachsene männliche Wildmeerschweinchen (Cavia aperea) zwei Monate lang (Dauer eines vollständigen Spermatogenese-Zyklus) entweder einer proteinreduzierten Diät oder einem Anstieg der Umgebungstemperatur um 10 °C ausgesetzt. Vor und nach dieser (experimentell herbeigeführten) Umweltveränderung verpaarten sich die Männchen mit je zwei Weibchen. Der jeweilige männliche Nachwuchs wurden auf Veränderungen im DNA-Methylierungsmuster untersucht. Durch eine spezielle Methode, die sogenannte reduzierte Repräsentations-Bisulfit-Sequenzierung (RRBS), konnten alle Methylzytosine positionsgenau identifiziert werden. Diese spezifische Auflösung ermöglichte es uns, die DNA der Söhne vor und nach der Behandlung ihrer Väter sehr genau zu vergleichen und unterschiedlich methylierte DNA-Regionen zu identifizieren.

Der Vergleich der Methylierungsmuster der Tiere, deren Nahrungszusammensetzung sich verändert hatte, mit dem Methylierungsmuster der Tiere, deren Umgebungstemperatur sich verändert hatte, erbrachte Erwartetes und Unerwartetes. Erwartungsgemäß fanden wir eine auf den jeweiligen Umweltfaktor bezogene spezifische epigenetische Modifikation, d.h. es waren Gene in Stoffwechselwegen betroffen, die für die spezifische Antwortreaktion auf die erfolgte Veränderung des jeweiligen Faktors erforderlich waren. Unerwartet war jedoch, dass wir auch Gene fanden, die in beiden Antwortreaktionen epigenetisch beeinflusst worden waren. Deren Modifizierung war also unabhängig davon, welcher Umweltfaktor verändert wurde. Letzteres stellt in unseren Augen eine generelle Antwort dar, dass es eine Veränderung in der Umwelt gab. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass auch Väter ihre Nachkommen auf selbst erlebte Umweltveränderungen vorbereiten, was auf einen starken väterlichen Beitrag zu Anpassungsprozessen hindeutet.