有證據(jù)表明，一代人發(fā)生的事情——飲食、毒素暴露、創(chuàng)傷、恐懼——會(huì)對(duì)后代產(chǎn)生持久的影響?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這些影響是由表觀遺傳變化引起的，這些變化是對(duì)環(huán)境做出反應(yīng)并在不改變基因組或 DNA 序列的情況下打開或關(guān)閉基因的。
但是這些變化是如何代代相傳的還沒有被理解，部分原因是科學(xué)家們沒有一種簡單的方法來研究這種現(xiàn)象。馬里蘭大學(xué)研究人員的一項(xiàng)新研究提供了一種潛在工具，可以解開經(jīng)驗(yàn)如何導(dǎo)致動(dòng)物生物學(xué)發(fā)生可遺傳變化的謎團(tuán)。通過與線蟲交配，它們產(chǎn)生了持續(xù) 300 多代的永久性表觀遺傳變化。該研究于 2021 年 7 月 9 日發(fā)表在《自然通訊》雜志上。
人們對(duì)可遺傳的表觀遺傳學(xué)很感興趣。但要得到明確的答案是很困難的。例如，如果我今天節(jié)食，這對(duì)我的孩子和孫子孫女等等有什么影響?沒有人知道，因?yàn)樯婕暗教嗖煌淖兞?。但是我們已?jīng)發(fā)現(xiàn)這種非常簡單的方法，通過交配，可以關(guān)閉多個(gè)世代的單個(gè)基因。這給了我們一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)來研究這些穩(wěn)定的表觀遺傳變化是如何發(fā)生的。”
該研究的資深作者、UMD 細(xì)胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)副教授 Antony Jose
在這項(xiàng)新研究中，何塞和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在培育線蟲蠕蟲時(shí)，一些交配會(huì)導(dǎo)致后代的表觀遺傳變化，隨著科學(xué)家繼續(xù)繁殖它們，這種變化會(huì)繼續(xù)傳遞下去。這一發(fā)現(xiàn)將使科學(xué)家能夠探索表觀遺傳變化如何傳遞給后代，以及哪些特征使基因易受永久性表觀遺傳變化的影響。
何塞和他的團(tuán)隊(duì)于 2013 年開始這項(xiàng)工作，同時(shí)研究線蟲線蟲，秀麗隱桿線蟲(C. elegans)，一種經(jīng)常用作理解動(dòng)物生物學(xué)模型的物種。科學(xué)家們注意到，蠕蟲會(huì)攜帶一種他們稱之為 T 的基因，這種基因會(huì)產(chǎn)生熒光蛋白，有時(shí)會(huì)發(fā)光，有時(shí)不會(huì)。這令人費(fèi)解，因?yàn)榕曊吆头桥曊叩?DNA 幾乎相同。
“一切都始于我們偶然發(fā)現(xiàn)一種僅通過交配就經(jīng)歷數(shù)百代永久變化的稀有基因。我們很容易錯(cuò)過它，”共同主要作者 Sindhuja Devanapally(18 年博士，生物科學(xué))說該研究的負(fù)責(zé)人現(xiàn)在是哥倫比亞大學(xué)的博士后研究員。
為了更好地理解這一現(xiàn)象，研究人員進(jìn)行了只有母親或父親攜帶熒光基因的育種實(shí)驗(yàn)。該團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)，無論哪個(gè)父母攜帶該基因，后代都會(huì)發(fā)光。相反，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)母親攜帶熒光基因時(shí)，后代總是會(huì)發(fā)光，這意味著該基因總是處于開啟狀態(tài)。但是當(dāng)父親攜帶該基因時(shí)，后代通常會(huì)微弱地發(fā)光或根本不發(fā)光。
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