谁动了我的进化论(3)

 

2007年，日本科学家在小鼠中发现，一种称为stella的蛋白质能够有效保护卵子中某些基因的甲基化修饰，并传给下一代。研究人员还得出结论，基因的甲基化或者去甲基化，和环境的改变息息相关。也就是说，虽然遗传信息没有改变，但环境的改变、丰富的经历、甚至不良的习惯，都有可能遗传给后代。

 

核小体组蛋白甲基化

 

然而，对基因的表观修饰是通过怎样的方式进行，它们又是靠怎样的机制遗传下去的呢？这一切曾经是个谜。不过近年来，科学家们已经获得了一些信息。

 

英国伦敦国王学院与韦尔科姆基金会桑格研究所合作，发现了一组“老化”基因，这组基因的开关是由表观遗传因素的作用所控制的，相关论文发表在《公共科学图书馆・遗传学》上。

 

该研究调查了两组双胞胎，一组是172对年龄在32岁到80岁之间的双胞胎，另一组为44对年龄在22岁到61岁之间的双胞胎。他们对双胞胎进行了表观遗传基因组范围关联扫描，分析其DNA中的表观遗传变化和人逐渐衰老之间的关系，发现了490个与衰老相关的表观遗传变化。通过分析老化特征中的DNA修饰，还发现了4个基因的表观遗传变化与胆固醇、肺功能和生育寿命有关。而且，在490个与老化有关的表观遗传变化中，许多也出现在更年轻的双胞胎组。研究人员解释说，表观遗传过程受到饮食、生活方式、环境等外部因素的影响。这些结果表明，在人的一生中，老化造成的外表改变随年龄增长而自然发生，这在生命早期就开始了，并持续终生。

 

中国科学院北京基因组研究所刘江研究员和他的团队以斑马鱼为模型，发现了子代选择性地继承父代而抛弃母代的DNA甲基化图谱，相关研究成果被国际学术期刊Cell（《细胞》）于2013年5月9日以封面文章的形式特别报道。斑马鱼与人类的基因相似度高达85%，研究结果证明，在斑马鱼中除了DNA可以从父母传递到子代外，精子的DNA甲基化图谱也可以被遗传到子代中，并用于指导胚胎早期发育。

 

小RNA分子也能够进行表观遗传

 

2011年，哥伦比亚大学医学中心(CUMC)的研究人员通过RNAi（RNA干扰）首次发现，获得性性状可以通过小RNA进行遗传，而不需要基因组DNA的参与。该发现表明，长期以来遭受人们误解的生物学家拉马克的观点并非完全错误。该研究报告的主要作者教授乌迪德·瑞卡维说：“在我们的最新研究中，具有抗病毒病免疫力的线虫能将这一性状传给它们连续几代的后代。免疫力通过RNA干扰的方式遗传，而不依赖于DNA遗传。”

 

为了进一步研究这些现象，CUMC的研究人员转向研究线虫，因为线虫有不寻常的利用RNAi抗病毒的能力。在目前的研究中，研究人员利用一种昆虫病毒感染线虫，发现线虫通过RNA干扰的方式沉默病毒基因，从而获得了针对这一病毒的免疫力。当它们的后代被暴露在病毒中，它们仍然能够用免疫力保护自己。科学家利用一年的时间里对超过100代的线虫进行了追踪，发现它们持续地保有了这一免疫特性。由于实验被设计成使线虫无法通过基因突变获得抗病毒性，研究人员由此得出结论，抵御病毒的能力是通过某些病毒RNA分子而非DNA储存的形式传递到后代体细胞中的。

 

CUMC研究团队现正研究其它性状是否也通过小RNA继承。瑞卡维博士说：“在一项实验中，我们在培养皿里复制了荷兰饥荒事件，我们让蠕虫挨饿，由于饥饿，我们看到小RNA分子正在生成，并传递给了下一代。” 通过这些研究，CUMC的研究人员验证了拉马克的“获得性遗传”理论。

 

“表观遗传”使获得性遗传再次引起科学家的兴奋，短短数年，它已成为生命科学界最热门领域之一。科学家发现人类不仅有作为遗传物质的基因组信息，还有一套管理、调控、修饰基因组的密码指令系统。不同的个体，指令系统也不同。另外，这套密码指令还能在特定环境下发生改变。

 

只是表观遗传的印记在没有环境压力的数代之后，可能会渐渐丢失。事实上，以DNA为载体的中心法则仍是传递遗传信息的主要方式，而表观遗传可作为它重要的有益补充，而非你死我活地针锋相对