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祖先的经历,会遗传给你吗?

2013.8.15

  巫毒遗传学

  在开启这一革命的20年后,米尼坐在了自己宽大的胡桃木办公桌的后面。他的办公室位于道格拉斯研究所4层的转角处。这个研究所隶属于麦吉尔大学的精神健康分部。1月的暴风雪在办公室的大型落地窗外留下了15公分的积雪。他面容粗犷英俊,头发蓬乱花白如同滑雪者沾雪的乱发——正巧,这个周末他计划要去滑雪。地板上有一堆氦气球,干瘪的程度各不相同。其中一个气球上写着:“60岁快乐!”

  “我一直有兴趣知道,是什么使人们彼此不同,”他说,“我们的表现方式,我们的行为方式——一些人是乐观的,一些人是悲观的。是什么产生了这种差异?”

  米尼追寻着个体差异这个问题的答案。他所用的手段是,研究母老鼠的养育习惯,观察这种习惯如何对后代造成终身的影响。20世纪50年代的研究就已经发现,在出生后的前3周每天被人拨弄5到15分钟的大鼠,比起未被拨弄的同窝伙伴,长大后要更加安静,对应激环境的反应也更小。为找出这种持续性效果后面的机制,米尼和其他研究者证实,这种好处不是直接通过人为拨弄传递的。相反,这是因为拨弄会激起大鼠妈妈的“母爱” ,让它们给幼崽提供更多的舔舐和梳理,同时也会更多地实施一种被称为“弓背看护”(arched-back nursing)的行为——这种行为是指,母鼠在给幼崽喂奶时,会在身下给幼崽留出更多的空间。

  “这一切都与触觉刺激有关,”米尼说。

  他在1997年发表于《科学》杂志的那篇里程碑式的文章中指出,幼崽期接受的舔舐和梳理在自然状态下的数量差异,会直接影响到成年期包括皮质酮在内的应激激素的表达方式。幼崽时接受到的舔舐越多,长大后应激激素就越低。可以说,大鼠妈妈的舔舐就相当于一个遗传调节的开关。但这篇论文没有解释这个情况是怎么出现的。

  “到那时为止,我们所做的,只是识别出了母亲的照料对特定基因的影响,”米尼说,“但是那时我对表观遗传学知道得不多。”

  之后他遇见了史扎夫。


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默什·史扎夫,分子生物学家及遗传学家。图片来源:《发现》杂志

  出生后遗传

  “我原来打算当一个牙医,”史扎夫笑着说。他有点瘦,面色苍白,有些秃顶,坐在他那忙碌的实验室后面的小办公室中。这个房间很简朴,仅有一幅照片,照片上显示着两个胚胎位于子宫当中。

  在 20世纪70年代末,由于要在耶路撒冷希伯来大学撰写关于牙医学的博士论文,史扎夫开始接近一名年轻的生物化学教授阿亥龙•拉辛(Aharon Razin)。拉辛那时刚在一些世界顶级的学术期刊上发表了自己最初的几项研究。这些研究第一次指出,基因行为可以通过被称为甲基的结构进行调节。史扎夫那时完全不知道这个学科,但是他需要一位论文导师,而拉辛正好在那儿。于是,史扎夫一下子就被甩到了表观遗传学这一热门新领域的最前沿,再也没有回头。

  在拉辛这类学者的研究问世之前,细胞内基因转录的基本故事情节是简单明了的。DNA是主要的编码者,位于每个细胞的细胞核内;RNA转录这些编码来构建细胞所需要的所有蛋白质。后来,拉辛教授的一些同事指出,甲基能连接到胞嘧啶上,这是DNA和RNA的一种化学碱基。

  正是拉辛,在与生化学家同事霍华德•塞达(Howard Cedar)的合作研究中指出,这些连接并不只是短暂的、无意义的事件。甲基可以与DNA永久结合,与DNA一起复制上百代。而且,正如任何良缘佳偶一样,甲基的连接能显著改变任何“嫁”给它们的基因,方法是抑制基因的转录——这种情形确实很像一个吃醋配偶的行为。拉辛和塞达证明,甲基会缠绕在细胞核内被称为组蛋白的分子卷轴上,将DNA链紧扣其上,从而抑制基因的转录。这种缠绕越紧密,这个基因产生蛋白就越困难。


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连接在DNA链上的甲基,能够影响这个DNA的表达。图片来源:《发现》杂志

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