これまで述べてきた通り、遺伝子研究がここまで進んだ現在でも、慢性疾患の多く（発症要因や発症メカニズムなど）は遺伝子だけでは説明できず、根本的に治す方法はいまだにほとんど確立されていません。その意味でも、遺伝学・分子生物学は現在大きな壁にぶつかっており、限界を迎えていると言えるでしょう[49,62-65]。実際に多くの病気では、特定の「病因遺伝子」が見つかるわけではなく、各個人の生活習慣や生活環境、栄養状態、代謝変化などさまざまな要因が複雑に関係していることが分かってきています[62,66-69]。
近年、そのような環境の変化によって、遺伝子レベルでも変化がもたらされることがわかり、その仕組みや生体への影響などを解明しようとする研究がにわかに注目を集めています。それが「エピジェネティクス（epigenetics）」と呼ばれる研究分野です。例えば、同じ遺伝子（DNA）を持つ細胞であっても、栄養状態・精神的/肉体的ストレス・生活環境などの影響によって、遺伝子発現などが変化することが知られています[70-73]。つまり、遺伝子は単独で生命現象を決定しているわけではなく、環境からの影響を強く受けているということです。
このことについては、いくつかの双子（一卵性双生児）研究からもよくわかります。同じ遺伝子を持つはずの双子でも、環境や生活習慣の違いに伴って、DNAメチル化などのエピジェネティック修飾に大きな差が生じることが示されています[74-76]。これは、環境や生活習慣が遺伝子発現を変化させ、表現型の違いを生み出す可能性を強く示唆しています。つまり、遺伝子は固定された運命として働くのではなく、栄養状態や生活環境、ストレスなどの環境要因との相互作用の中で発現が調節されているということなのです[77-79]。このような関係は「遺伝子×環境相互作用（gene–environment interaction）」と呼ばれており、先述した双子研究のように、生来的に全く同じ遺伝子を持っていても、環境条件によって表現型や将来的な病気のリスクなどが変化することが示されています。[80,81]。もし本当に遺伝子決定論（＝全てが遺伝子によって決まる）が正しいのであれば、一卵性双生児で表現型が変化したり、病気のリスクが変わったりすることはないはずです。
また近年の研究では、エピジェネティクスの仕組みそのものが、細胞の代謝状態によって大きく左右されることも分かってきました。例えば、遺伝子発現を調節するDNAメチル化やヒストン修飾といった反応には、S-アデノシルメチオニン、アセチルCoA、NAD⁺などの分子が必要です[82]。これらはすべて細胞のエネルギー代謝の過程で生み出される物質です。つまり、細胞の代謝変化でエピジェネティックな変化が起こり、その結果として、遺伝子発現も変化するのです[83-86]。
さらに興味深いことに、このエピジェネティックな変化は、何代にもわたって子孫にも影響することがわかっています。例えば、様々な化学物質の暴露や栄養状態やストレスなどが、その個体にエピジェネティックな変化を引き起こし、その子孫の遺伝子発現や行動の変化、疾患感受性にも影響を及ぼすことが示されています。そして、環境によるエピジェネティックな変化が、何世代にもわたって影響する可能性があることも示されています。つまり、環境の影響が世代を超えて遺伝する可能性が示されているということです。
このような「エピジェネティクス」の分野における研究からも、現在では生命現象を単純に遺伝子の問題だけで説明することはできず、遺伝子が生命の本質ではないと考えられるようになってきました。むしろ重要なのは、細胞がどのような環境に置かれ、どのような代謝状態にあるのかという点であるということもわかってきました。細胞の代謝状態が変化すると、エピジェネティックな制御が変化し、その結果として遺伝子発現が調整されます。つまり生命現象は、
「環境 → 代謝 → エピジェネティクス → 遺伝子 → 細胞機能」
という階層構造の中で生じていると考えられます。つまり、遺伝子レベルでの変化は疾患の“原因”などではなく、環境や代謝の変化によって生じた“結果”であると捉えることができるということです[87-90]。
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