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环境基因会“潜水”

 大科技杂志社 2023-09-28 发布于海南

  后天环境对基因的影响一直是遗传学家所讨论的热门话题。经典遗传学理论认为,后天的行为不会在短时间内遗传,这种遗传需要更漫长的时间。经过漫长的自然选择后,环境才可能在遗传基因中打下烙印。换句话说,受环境影响而偶然患上哮喘的妈妈,既不会把哮喘传给女儿,也不会把哮喘传给外孙。

  但是,事实却并不支持这个推论。

  实际上,如果将怀孕的大鼠暴露在尼古丁中,不但它们的后代会患上哮喘,其后代的后代,即使并未暴露在尼古丁中,也会患上哮喘。而且,这对人类也适用,倘若一个人的祖母抽烟,那么他或她也很可能会患上哮喘。

  现在,有越来越多的证据表明,环境能够通过一种特殊的机制改变基因组,并且将这种改变一代代传播下去。简而言之,环境印记是可以遗传的。

  有望“逆袭”的拉马克

  法国生物学家拉马克在1809年发表的《动物哲学》中曾提出了获得性遗传的观点。他认为,生物可以把后天锻炼的结果传给下一代。比如,原来长颈鹿的脖子可能是短的,但为了吃到高树上的叶子,脖子和腿都变长了,这些特征都被一代代传递下去,长颈鹿才变成了现在这个样子。

  之前,大多数遗传学家对拉马克的言论都嗤之以鼻,但现在,许多科学家却已经开始反思拉马克的观点。当然,他们不是认为人类可以利用环境来有意识地、自由地改变自己的基因,而是逐渐接受了环境印记会刻在基因中遗传下去的可能性。

  DNA序列不变,而基因表达却发生改变的变化被称为表观遗传现象。表观遗传的存在会使人的外在表现截然不同。7岁的奥利威亚和伊莎贝拉来自英国,她们是一对同卵双胞胎,所携带的遗传信息几乎一样。但是,她们的表现却不同:奥利维亚患有急性白血病,伊莎贝拉却非常健康。原因很可能就是,这姐妹俩的基因表达出现了差异。更确切地说,伊莎贝拉的致病基因因带上了一顶“甲基化帽子”而关闭了自己的致病基因表达,所以,她才逃过了一劫。

  因此,“甲基化帽子”就是基因表达的开关,控制着一个人的外在表现。但是,甲基并不是静态地对基因进行修饰,甲基化的模式还会随着环境的变化而发生改变。当植物遭受病菌侵袭后,它的“帽子”控制基因开关的指令会发生改变,与顺境下“帽子”控制指令有很大差异。这些都是为了更好地适应环境而被迫作出的改变。

  能持续沉默25年

  现在我们知道了,环境的改变、经历的丰富,甚至不良习惯都会遗传到下一代,但是也许,这种变化未必能够马上在下一代身上得到体现,因为基因会沉默、会潜伏。实际上,跨代表现是更为常见的形式。也就是说,祖母身上的习惯可能要在孙女身上才有机会体现,或者在重重孙女的身上才能看到。

  最近,一项研究还发现,环境给基因造成的影响,甚至可以“潜伏”25年之久。这就好比一个人混了论坛多年,一直在“潜水”,却很少冒泡发言一样。不过,这种控制机制与戴“甲基化帽子”是不同的另外一种特殊机制。

  研究人员利用一种蛔虫进行了研究,让它的神经细胞产生能够与特殊基因相互匹配的双链RNA分子。这种分子能够在体细胞中移动。而当它们的序列与相应的DNA匹配时,就能使某些基因沉默,沉默长达25年的时间。并且,双链RNA还能进入到生殖细胞,一代代传播下去,从而实现环境的跨代影响。

  而如果这种被环境影响的“环境基因”也存在于其他动物当中,那么,这表明环境与物种的相互作用方式还有一种完全不同的方式。要是这样,我们可能得重新理解人类的进化方式了。

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