一門(mén)新興的學(xué)科“表觀(guān)遺傳學(xué)”最近清除了遺傳學(xué)中陳舊的觀(guān)點(diǎn)?；虿⒎枪潭ú蛔?它在一生中都可能發(fā)生變化。我們可以通過(guò)生活方式,比如飲食,“打開(kāi)”或者“關(guān)閉”基因。由于基因導致的疾病可以通過(guò)這種方法加以預防。甚至這些基因還能傳遞到下一代,乃至再下一代生命中去。 基因可以“打開(kāi)”和“關(guān)閉” 人類(lèi)的遺傳物質(zhì)有300億個(gè)基本組成部分,大約2.5萬(wàn)個(gè)基因,此外還有總共長(cháng)達2米的脫氧核糖核酸(DNA)。最近數年以來(lái),越來(lái)越多的跡象顯示,許多基因的活動(dòng)可能受到外部的影響:一些蛋白質(zhì)和DNA復合在一起,幫助酶到達自己位置,這些酶能讀出遺傳密碼。 當前分子生物學(xué)領(lǐng)域中,有了一個(gè)新的分支學(xué)科―――表觀(guān)遺傳學(xué)。表觀(guān)遺傳學(xué)研究的就是這種特征是如何作用的。表觀(guān)遺傳的記號不在DNA里面,而是分布在它的周?chē)?。他們的作用就像一個(gè)“開(kāi)關(guān)”,打開(kāi)或者關(guān)閉基因。過(guò)去幾年里,表觀(guān)遺傳學(xué)家在這方面的認識上取得很大進(jìn)步。他們越來(lái)越清楚,表觀(guān)基因對健康生物體的發(fā)育起著(zhù)和DNA一樣重要的作用。在研究中,表觀(guān)基因也更容易通過(guò)外部的影響改變。它給人最大的驚訝是:表觀(guān)遺傳信號會(huì )從父母傳遞給他們的后代。 這一新發(fā)現動(dòng)搖了到目前為止關(guān)于遺傳學(xué)的認識,開(kāi)始質(zhì)疑被普遍接受的觀(guān)點(diǎn):DNA決定了我們的外表、性格和易患疾病?，F在這種觀(guān)點(diǎn)已經(jīng)過(guò)時(shí)了。因為就算人們有一模一樣的基因,他們各自基因活動(dòng)的模式經(jīng)常也是不同的,表現出他們各自特征的不同。 目前科學(xué)家正在深入研究,希望揭開(kāi)表觀(guān)遺傳學(xué)的生化機制?？茖W(xué)家已經(jīng)了解到,酶和DNA的相互作用可以決定基因是否會(huì )變得活躍。不過(guò),其中很多具體的細節還不為人所知。 酶能夠阻止癌癥發(fā)生 “生命一直在改變之中,”加拿大麥吉爾大學(xué)的藥學(xué)家莫什·斯奇夫說(shuō),“表觀(guān)基因就是機制,使我們適應這些變化。”斯奇夫第一次把表觀(guān)基因記號和疾病聯(lián)系了起來(lái)。如果控制細胞分裂的基因被“關(guān)閉”,那么癌癥就會(huì )發(fā)生。當他用一種酶制止了這個(gè)過(guò)程,腫瘤便不會(huì )生長(cháng)。 這個(gè)過(guò)程也可以反過(guò)來(lái)發(fā)生,導致促進(jìn)癌細胞的生長(cháng),其后果是災難性的。和基因的變化不同,表觀(guān)基因從理論上來(lái)說(shuō)可以產(chǎn)生相反的變化。美國藥監局已經(jīng)通過(guò)了一種應用這個(gè)原理的藥物,治療一種有生命危險的血液病。 綠茶阻礙腫瘤的生長(cháng) 準確的診斷和有效的治療是一方面,更理想的是徹底杜絕疾病發(fā)生。一些研究者想辦法采取預防措施,保證表觀(guān)基因的完整。他們想到了綠茶。在動(dòng)物實(shí)驗中,綠茶能夠阻止腫瘤在不同的器官里生長(cháng)。有研究者發(fā)現,綠茶含有的一種物質(zhì)能夠“打開(kāi)”和“關(guān)閉”和癌細胞生成有關(guān)的基因?？茖W(xué)家們還發(fā)現大豆中的一種物質(zhì)也有類(lèi)似的作用。 進(jìn)一步的研究甚至還成功扭轉了幼兒早期的影響:一種物質(zhì)能讓容易害怕的小老鼠更能承受壓力,另一種物質(zhì)則能讓膽大的老鼠變得謹慎。這一結果第一次解釋了,為什么環(huán)境因素也能改變復雜的行為方式;而且說(shuō)明,表觀(guān)基因不僅能在發(fā)育期間形成,也可以在此后的時(shí)間里成型。通過(guò)藥物或者營(yíng)養物質(zhì),我們也可以在成年后“修改”表觀(guān)基因。加拿大麥吉爾大學(xué)的心理學(xué)家邁克爾·米尼說(shuō):“實(shí)驗證實(shí)了環(huán)境在生物發(fā)育中的重要性。” 相關(guān)鏈接 環(huán)境影響人類(lèi)后代 倫敦兒童健康研究所的遺傳學(xué)家馬可·潘伯瑞假設,如果營(yíng)養充足的話(huà),會(huì )對人體內的性染色體X和Y留下遺傳痕跡。就像后來(lái)的分析顯示,這種效應要在下一代人身上顯現出來(lái),必須取決于“時(shí)機”―――這個(gè)時(shí)機就是第一代人享受到充分營(yíng)養時(shí)的年齡。 潘伯瑞的研究讓人猜想,一個(gè)人的營(yíng)養、行為和環(huán)境條件對后代的健康有著(zhù)不可忽視的影響,而且還能繼續下去。這意味著(zhù):考慮這一因素,我們必須為自己的孩子和孩子的孩子負起責任。與這一猜測相符合的是,現在流傳的一些疾病很可能是過(guò)去人類(lèi)基因受環(huán)境改變影響的結果。 麥克爾·米尼還考慮到,表觀(guān)遺傳學(xué)還可能對社會(huì )留下后果。他想到,由于貧窮、生活過(guò)度勞累或者長(cháng)時(shí)間的爭吵,孩子的認知能力可能受到影響。那么這些消極因素會(huì )不會(huì )遺傳給后代? “我們開(kāi)始在社會(huì )、經(jīng)濟條件和人類(lèi)幼年大腦的發(fā)育狀態(tài)之間尋找某種因果關(guān)系,”米尼說(shuō)。據他認為,兩者之間的關(guān)系十分緊密。 控制生物的新機制 表觀(guān)遺傳學(xué)幫助科學(xué)家打開(kāi)了新的視野,讓他們看見(jiàn)了控制生物的新機制,使他們意識到,可以控制這個(gè)過(guò)程為人類(lèi)所用。 直到不久前,以下這種觀(guān)點(diǎn)還被視為科學(xué)界的異端邪說(shuō):一種生物對環(huán)境的適應會(huì )傳遞到給后代。這個(gè)觀(guān)點(diǎn)和進(jìn)化理論的普遍認識相矛盾。 按照進(jìn)化理論,即使這些對環(huán)境的適應是生物體在求生中得到的,而且能使生物體更成功地繁衍下去,它們只不過(guò)是遺傳物質(zhì)的偶然改變。比如說(shuō),男人可以通過(guò)舉啞鈴鍛煉肌肉使之強壯,卻不一定能讓自己的孩子一出生就強壯;女人可以通過(guò)節食使身材苗條,但很少能生出身體同樣勻稱(chēng)的孩子。父母身上的這些改變不會(huì )使遺傳物質(zhì)發(fā)生變化。 特征可以傳播下去 1999年,生物學(xué)家愛(ài)瑪·惠特勞得到證據,表明表觀(guān)遺傳特征是可以從上一代傳播到下一代的。這些特征不會(huì )因為單個(gè)個(gè)體的死亡而丟失。 惠特勞說(shuō):“目前很多人相信,我們從父母那里得到的遺傳信息位于DNA的序列里。而我們的研究顯示,除了DNA還有更多的東西會(huì )被遺傳。” 讓遺傳學(xué)家更驚訝的是:表觀(guān)遺傳特征不會(huì )只在直接繼承的下一代結束遺傳,而是會(huì )繼續傳播,一直到孫輩、重孫輩、玄孫輩等。 2004年,美國華盛頓州大學(xué)的遺傳學(xué)家邁克爾·斯奇納檢驗一種在農業(yè)中經(jīng)常使用的抗霉菌農藥怎樣對雄性老鼠睪丸的形成產(chǎn)生作用。他的發(fā)現讓他很驚訝:雄老鼠在母親體內時(shí)如果接觸過(guò)高劑量的農藥,它們成年以后產(chǎn)生的精子就會(huì )減少。更讓他沒(méi)有想到的是,在這些雄老鼠的下一代中繼續有這個(gè)現象―――盡管農藥一點(diǎn)也沒(méi)有改變過(guò)DNA中的任何結構。最后,這種缺陷還會(huì )在第二代、第三代老鼠上體現出來(lái)。到現在,越來(lái)越多的證據顯示,表觀(guān)遺傳特征也會(huì )體現在人類(lèi)身上。 2005年11月,倫敦兒童健康研究所的遺傳學(xué)家馬可·潘伯瑞為自己的理論提出證據:他和瑞典同事研究了一個(gè)偏僻的瑞典北方城市從1890年開(kāi)始的農業(yè)收成、食物價(jià)格和死亡的記錄。 其中顯示,如果爺爺輩在小時(shí)候曾經(jīng)有過(guò)營(yíng)養過(guò)剩的情況,那么他的孫子患上糖尿病的可能性就會(huì )加大―――同時(shí)還面臨更大的短命風(fēng)險。這個(gè)規律只在爺爺輩的男性后代中發(fā)現,而女性后代就能免受威脅?？墒钱攲O女的祖母曾經(jīng)營(yíng)養過(guò)剩時(shí),她們患糖尿病的可能性也變大了;這個(gè)時(shí)候祖母的孫子們反而能保持健康。
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