大約 15 年前,科學家們一致認為,性狀不僅可以通過 DNA 從父母那裡遺傳。一項新的研究表明,表觀遺傳特徵可以代代相傳——「從祖父母傳給孫輩」。
具有活躍和失活 H3K27me3 表觀遺傳標記的線蟲胚胎
來自加利福尼亞大學聖克魯斯分校(美國)的科學家們發現了 DNA 分子之外的生物特徵和特徵的傳遞機制。事實證明,遺傳信息不僅可以從父母那裡轉移,還可以從祖父母那裡轉移,生物學家在《美國國家科學院院刊》雜誌上寫道。
人們在古代就注意到了後代與父母的相似之處,但直到 19 世紀,僧侶生物學家格雷戈爾·孟德爾和貴族伊姆雷·費斯特里克對為什麼會發生這種情況給出了科學解釋。基因形式的遺傳特徵被編碼在代代相傳的 DNA 和 RNA 分子中。基因本身通常不會在生物體的一生中發生變化,而產生新一代變異的原因是祖先的基因(不僅是直接的,而且更遠的)在有性生殖過程中像一副紙牌一樣被洗牌。
長期以來,科學家們認為基因是傳遞遺傳信息的唯一機制。也就是說,在 DNA 和 RNA 之外,不會發生性狀遺傳。這意味着身體在生命中獲得的那些特徵和特性不能傳遞給它的孩子。然而,到了 20 世紀末,生物學家發現情況並非如此:性狀的傳遞仍然存在表觀遺傳通道。他的工作本質是:在各種活體因素的影響下(例如,嚴重的壓力),DNA和RNA各個部分的「激活水平」發生了變化。正因為如此,相同的遺傳密碼可以為父母和孩子產生不同的結果。
來自加利福尼亞大學的美國生物學家使用土壤線蟲(秀麗隱桿線蟲)研究了一種這樣的機制。在H3K27me3表觀遺傳標記的影響下,DNA分子密集排列,使得一些基因難以激活。科學家們從帶有完全標記基因的線蟲精子和受精卵的染色體上去除了這個標記,以確定這會導致什麼變化。
正如生物學家所預料的那樣,沒有 H3K27me3,通常不活躍的基因在後代中被激活。這導致了各種影響,直至某些蠕蟲不育。但最有趣的是,一些基因比必要的更早被激活——就在胚胎組織中,而通常它們應該在已經形成的神經元中開始。這種獲得的基因激活模式一直傳遞給後代。
根據該研究的作者之一蘇珊·斯特羅姆(Susan Strome)的說法,生殖系中的任何錶觀遺傳變化都可能持續數代。這看起來不像線蟲的一些奇怪特徵,而是像一種保守的表觀遺傳機制,這是包括人類在內的一般動物的特徵。
因此,一個人的發展會受到他祖先的生活環境的影響——不僅直接影響他的父母,也影響祖父母。然而,目前還不可能在人類身上檢驗這一假設:禁止涉及人類的基因實驗。