什麼是表觀遺傳學,為什麼說基因遺傳學被表觀遺傳學動搖了,請用外行能聽懂的方式講講?
之前看過《自私的基因》覺得讓人豁然開朗,但是最近聽說表觀遺傳學,但是不能明白到底是什麼意思。並且還好像比基因遺傳學要厲害的多的樣子。所以求解
表觀遺傳學的定義請自行google或wiki,只需要基本的生物學知識就可以理解。
談到為什麼原來的體系被動搖了,說來話有點長。我盡量簡單點說明。
1,問題中所述的「基因遺傳學」實際上應該是指的遺傳學三大定律,也就是經典遺傳學的理論基礎,或稱為孟德爾-摩爾根體系。其中有一條重要的理論就是基因決定性狀。而傳統上認為基因就是由DNA的不同排序來決定的(沃森和克里克的偉大功績)。也就是說DNA的序列不同,導致了性狀的不同,並且這種性狀會隨著基因的傳遞而遺傳。
2,表觀遺傳學發現的現象用經典理論不能解釋,簡單的說,DNA的序列不需要得到改變就能導致性狀產生改變,並且這種性狀也能夠得到遺傳。這樣就「動搖」了經典遺傳學的理論。3,不知道題主了不了解偉大蘇聯專家李森科同志和米丘林同志,這兩位在完全不知道表觀遺傳學現象的情況下,用馬克思、列寧主義作指導,在斯大林同志光輝照耀下,提出了劃時代的先進的革命的社會主義獲得性遺傳理論,並用這一武器批判了落後的腐朽的資本主義孟德爾-摩爾根理論。可惜赫魯曉夫背叛革命後被一幫無知之徒打倒在地,前年的一篇線蟲的文章完完全全的證明了這一理論的高瞻遠矚。也就是說,只要我們持續不斷的對社會主義公民進行教育,那麼經過若干代以後,新出生的嬰兒就自帶社會主義屬性,人類的共產主義事業就能得到最為圓滿的實現!各路大神隨意指正。表觀遺傳學是指在DNA序列不改變的情況下,基因的其他特徵可以遺傳給下一代。比如說兩個同卵雙胞他們的DNA序列完全一樣,可能一個得病,一個正常,這很可能就是表觀遺傳起作用。表觀遺傳的特徵很多,像DNA甲基化,組蛋白修飾,核小體定位等,這些特徵有所異常也會引發疾病。
寫個簡單的答案在這裡吧。對於一個多細胞生物體內的所有體細胞,每個細胞裡面的遺傳信息DNA序列 (genotype) 都是一樣的,但是這個多細胞生物體內不同組織和細胞的表型 (phenotype) 卻千差萬別,這就不是經典遺傳學所能很好解釋的了。表觀遺傳所引入的概念是,DNA順序只是硬體hardware, 而表觀遺傳是控制硬體功能的軟體software, 表觀遺傳控制基因轉錄(gene expression),間接調控相關蛋白質的產生(output), 從而決定細胞表型(phenotype).
這麼說,基因序列控制的遺傳現象就像是串聯電路的開關1,但是表觀遺傳是開關2,燈泡亮不亮要看一二有沒有同時閉合,表觀遺傳學之所以重要是解決了一些傳統遺傳學無法解釋的現象,而且是一個最新發展起來的學科。我相信能問出來這個問題的一定能看懂這個電路圖(&>﹏
舉個很簡單的例子吧,從小我們生物課本教我們,我們的基因一半來自母親,一半來自父親,所以父母的基因決定了我們的一切,包括身高長相等等。可是你想一下雙胞胎,他們的基因就是一半來自母親,一半來自父親啊,為什麼雙胞胎的身高,長相等等並不是完全一樣的呢?然後你再想想,為什麼會有人說,小時候吃的好,運動多,長大了就會長得高? 這裡的原因就是表觀遺傳的作用。
從原理上來說,DNA 轉錄成 RNA,然後表達蛋白質,蛋白質再決定性狀(身高,外貌),DNA是遺傳父母,所以之前就很多人認為只要遺傳物質相同,性狀是完全一樣的。
這其實是很大的誤區,這也就是為什麼表觀遺傳學的研究越來越火,因為大家發現,後天環境對性狀的影響跟父母遺傳的作用比,誰強誰弱還真不一定。
表觀遺傳是如何發揮作用,影響我們的性狀的呢,也就是蛋白表達? 我們身體里基因有兩萬多個,正常情況下,不是每個基因都工作的,而是在一系列複雜的調控機制下,有序的工作(表達),有的是每天呈周期性表達,有的是每年某些時候表達,有的是在人發育的不同階段表達(比如管控人牙齒生長的基因),也就是你的兩萬多個基因,在某個時間只有一部分在工作。那麼不工作的時候,DNA就是處於一個高度緊縮的狀態,只有DNA轉錄成RNA的時候,高度緊縮的DNA才會打開,這時候轉錄因子就會結合到單鏈DNA上,開始轉錄工作啦。所以重點在這裡,緊縮的DNA是不能轉錄的,也就是不能表達蛋白,影響生物的性狀啊(你就不能長高了,變美了), 為什麼DNA會緊縮,會打開呢?這裡就是表觀遺傳學研究的問題了。。
表觀遺傳學,指的是基因組相關功能改變而不涉及核苷酸序列變化, 研究比較多的的方向是DNA甲基化,及蛋白乙醯化。 這裡面有很多複雜的機制,舉一個簡單的例子,比如DNA甲基化過程會使 -CH3 (甲基) 添加到C(胞嘧啶), 這時候呢,就會阻礙 一些轉錄因子結合到DNA上,這樣就得不到RNA,就沒有蛋白質啦,就沒有大長腿了~~這個機制DNA 甲基化控制的基因沉默。
基因表達是一個動態的過程,人的這些基因在細胞里就是小船一樣,所以甲基也是很活躍的,可以在基因上,也可以隨時移走,移走了,這個基因不就可以被轉錄因子結合上了,然後就開始讓你擁有一條大長腿了么。。 那麼什麼因素決定了,這些甲基被移走呢,那就是外界環境,比如從小吃的好不好,愛不愛運動,睡眠,心情,溫度,空氣污染,化學物質等等等。。。。
就那某些癌症來說吧,癌症的發生,是某些細胞的異常繁殖,那麼也就是某些相關的基因異常的表達,每個人都有相同的基因,也就是說,你我都有致癌基因,只不過這些基因,在人體的制約機制下,是被鎖起來的,比如就是高度甲基化,但是呢,因為你天天抽煙喝酒燙頭,天天熬夜,把自己的生物鐘搞亂,壓力又大,那麼這時候,你的制約癌細胞的甲基就會被外界這些環境因素影響,沒有了,那麼這個被鎖起來的大惡魔就會開始工作,這時候就會有癌變的可能。。
當然這只是表觀遺傳學的一個機制,裡面太多複雜的機制研究了,小弟之前有幸研究過幾年,但是這方面的實驗花費實在太多,導師也沒有足夠資金支持我的研究。。但是還是一直關注這方面最新的研究進展,也相信以後表觀遺傳開始在醫療領域應用。。
表象基因就好比電閘 電閘不拉開 家裡的電器也不會開始工作呀。這個電閘就是好幾種特殊的蛋白質在控制你的基因要不要表達 表達多少。
順便講幾個有趣的事實。
其中一個蛋白質是會跟酒精反應的。大腦的腦細胞估計是表象基因最豐富的地方。感覺這個很能解釋為什麼喝了酒,整個人思維都錯亂了吧也能解釋多喝酒真的會得肝癌胃癌各種癌的哦,大家一定要注意健康。保護DNA,從我做起。隔壁老王系列
傳統遺傳:源代碼還想有自由意志?表觀遺傳:代碼邊上的comment算不算自由意志?
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