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饑餓母親或在後代DNA中烙下印記

2019-03-26 18:09:13 來源: 万博网

1944 年,“荷蘭饑餓之冬”對當時出生的胎兒造成了健康影響。圖片來源:荷蘭國家檔案館

一項研究顯示,如果一隻懷孕的老鼠一直處於饑餓狀態中,將會影響到雄性後代的精子,進而對孫輩的健康造成影響。該研究提供了強有力的證據證明,母鼠孕期所處的環境能夠改變幼鼠的DNA表達,而這種改變會傳遞下去。

已經有一係列的研究表明,環境壓力對胎兒健康的影響能夠經由胎兒傳給第三代。例如,1944年,處於二戰期間的荷蘭孕婦所生的孩子及孫輩在體型上會偏瘦小,

饑餓母親或在後代DNA中烙下印記

且易於患肥胖症和糖尿病。動物研究也證實了環境壓力確實存在影響,例如研究者將懷孕的老鼠置於有毒化學物質附近,導致一些老鼠患上不孕症或在行為上發生改變並一直延續了好幾代——這些都不是基因突變能夠解釋的。

一些科學家懷疑這種影響之所以能夠傳遞下去,是由於表觀遺傳變異,即DNA發生了化學改質,使得一些基因被關閉或打開。一個由英國劍橋大學遺傳學家Anne Ferguson-Smith和美國哈佛大學醫學院糖尿病研究員Mary-Elizabeth Patti共同領導的小組通過研究由營養不良的老鼠所繁衍的兩代老鼠後代的DNA證實了表觀遺傳變異的觀點。

該研究小組選取了處於妊娠期一周的老鼠(雄性胚胎的原始精子在這一期間會被消除並重新整合)作為實驗對象,隻為其提供所需卡路裏總量一半的食物。營養不良導致老鼠後代以及第三代的體重過輕,且容易患糖尿病。

接下來,該小組檢查了由營養不良的母鼠所繁衍的雄性後代的精子DNA。研究者將其與對照組的雄性精子DNA對比後發現,前者精子中的化學標記例如甲基原子團的含量較少。而甲基原子團與新陳代謝密切相關,對過度肥胖和糖尿病有重要影響。此外,甲基原子團的改變還會對一些身體組織造成影響。

盡管營養不良老鼠的孫輩胚胎組織也會發生相似的基因表達改變,然而這些組織中的DNA卻不會發生同樣的甲基化差異。這意味著祖輩受環境壓力影響而發生的改變終會消失,該小組將這一結果發表於近日的《科學》雜誌。Ferguson-Smith認為,發生在子輩老鼠精子上的甲基化差異會對孫輩老鼠的胚胎造成影響,但這種影響不會一直存在,因此不能將它與孫輩老鼠的疾病直接掛鉤。她說:“甲基化標記並不是一種長期記憶,不會一代代傳遞下去。”

哥倫比亞大學遺傳學家Timothy Bestor認為該研究存在一些問題。其中主要的一點是,該研究使用的並不是近親繁殖的老鼠,而是具有不同基因的老鼠。盡管這樣做能夠讓實驗更加貼近人類社會的現實,但也會引發新問題,即在營養不良的情況下,隻有特殊基因組合的老鼠才能生存下來。Bestor認為,因為基因同樣也會改變對照組老鼠的甲基化模式,所以這些基因差異可以歸因於精子DNA的甲基化模式的不同,而不是營養不良直接改變了甲基化模式。(段歆涔 中國科學報)

:吳姣(實習生)、趙竹青

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