不良生活習慣會遺傳給後代嗎?
參考消息網1月29日報道 據日本《每日新聞》1月20日報道,生物體內存在着具有調節基因功能的“開關”。這種名爲“表觀基因組”的基因會在不良的生活習慣等環境中發生變化,誘使疾病發作。據說表觀基因組可能會代代相傳,讓一些人更易患遺傳病。
儘管所有人類細胞都具有相同的遺傳信息,但它們可以分化成各種組織,例如皮膚和眼睛。這是因爲每個組織都有一個類似便籤的機制,稱爲表觀基因組,它可以從DNA、也就是“生命藍圖”中讀取必要的信息。
具體而言就是通過將特定的原子團與DNA(脫氧核糖核酸)或包裹DNA的蛋白質結合——這一過程稱爲化學修飾——以控制遺傳基因。例如,當一種叫做“甲基”的分子附着在DNA中的C鹼基(即胞嘧啶)上時,就會發生一種叫做甲基化的化學修飾,從而抑制基因的功能。即使鹼基序列沒有改變,基因的開啓或關閉功能也是由表觀基因組便籤的附着或分離決定。
這種表觀遺傳信息受到環境變化的影響。如果由於吸菸和壓力等不良生活習慣導致甲基化異常,必要的基因可能無法正常發揮作用,從而導致疾病。目前已知吸菸引發的食道癌就與這種異常有關。
表觀遺傳信息會遺傳給下一代嗎?在哺乳動物中,存在一種稱爲“初始化”的現象,化學修飾在卵子受精後消失。因此一直以來人們認爲表觀遺傳信息不會傳遞給後代。
熊本大學特聘副教授高橋悠太進行了一項實驗,以驗證人工誘導的甲基化能否在實驗鼠身上發生遺傳。實驗人員利用可以發育成各種類型細胞的胚胎幹細胞,針對參與細胞內遺傳信息傳導的基因,使用獨立研發的方式對其進行甲基化,並進行表觀遺傳編輯。然後將這些胚胎幹細胞注射到正常實驗鼠胚胎中,以生成甲基化編輯的實驗鼠。理論上,那些目標基因不起作用的實驗鼠會變胖。實踐證明,在經過編輯的實驗鼠中,目標基因因甲基化而被關閉,它們確實變胖了。
當經過編輯的實驗鼠與正常小鼠雜交時,後代中的確延續了甲基化現象。此外,當經過編輯的小鼠相互雜交時,甲基化在孫輩中得以保留,肥胖特徵也被遺傳。高橋和他曾經供職的美國索爾克生物研究所等組成的團隊於2023年2月在美國科學期刊《細胞》上發表了他們的研究成果。
雖然存在初始化機制,但甲基化爲什麼會遺傳呢?高橋研究發現,編輯點位的甲基化在精子和卵子階段的確已經消失,但在受精卵着牀後又恢復了。高橋認爲,DNA甲基化一旦消失,可能存在某種可以在下一代恢復的記憶裝置,他正在努力搞清這一機制。
我們還不清楚同樣的現象是否也會在人類身上發生。但是一些報告暗示表觀基因組的信息可以遺傳。二戰期間荷蘭曾經發生饑荒,當時懷孕的女性生下的孩子和孫輩罹患肥胖等生活習慣病的風險更高。
高橋說:“許多疾病,例如糖尿病和高血壓,都是家族遺傳的,但導致這些疾病的基因突變未必爲人所知。表觀遺傳信息的遺傳可能也與人類對疾病的易感性有關。”
另一方面,表觀基因組編輯最近作爲癌症和遺傳病的治療方法開始受關注,掀起新討論。廣島大學生物倫理學教授澤井努表示,由於一直以來人們認爲針對受精卵的表觀遺傳編輯不會對後代產生影響,因此有觀點認爲,與改變鹼基序列本身且不可逆轉的基因組編輯相比,表觀遺傳編輯存在較少的道德問題。然而,如果表觀遺傳信息可以遺傳,就需要考慮編輯引起的不可預測的變化會影響後代的可能性,就像基因組編輯一樣。(編譯/劉林)