一隻三色喵引發的思考——你知道表觀遺傳嗎？

生物界總是有許多奇異的現象，比如說愛貓協會成員應該都知道，有一種三色喵，它的身體由三種不同顏色覆蓋，形狀大小不一、千姿百態。但是，三色喵星人都是軟妹子，從未有人見過雄性三色喵。難道是天妒英「喵」？帶著這個疑惑，科學家們克隆了這種有趣的喵星人，但發現克隆小喵和供體喵花紋完全不同，真是驚呆了眾多小夥伴們。

這究竟是為什麼呢？眾所周知，DNA 攜帶著遺傳物質，如同絲線一般。DNA通過纏繞在一種叫核小體的蛋白複合物上完成 DNA 的一級組裝。核小體作為蛋白複合物，卻有其臭美特質，上面會被一些化學基團修飾。而這些修飾，可以說是造成三色喵與供體喵顏色不同的罪魁禍首了。

在雌性哺乳動物細胞中，由於核小體上的化學修飾，兩條X染色體中會有一條發生固縮從而失去活性。當這條染色體失活時，細胞就只顯示出另一條染色體攜帶的遺傳信息。很有意思的是，這種二選一的失活是隨機發生的，因此，克隆出來的小喵身上出現了與供體喵完全不同的三色分布。這麼看來，這喵的顏色決定好像是需要看風水的啊！

那麼，這兩隻喵的DNA並未發生改變，可是毛髮顏色表現出截然不同的樣子，這種變化如何解釋呢？其實，控制生物體性狀的可不止有基因哦！表觀修飾也起到了巨大的作用呢！

人類基因組計劃完成之時，科學家們歡欣雀躍，畢竟這就是生命的密碼呀!他們在破譯基因組天書的同時，對生命的認識也不斷在加深。很快，越來越多的科學家發現類似於核小體化學修飾的現象，這些現象的共同特徵是都可以在不改變基因組序列的前提下改變生物體的性狀。核小體上的化學修飾現象稱為組蛋白修飾，DNA 分子胞嘧啶上的甲基化現象稱為 DNA 甲基化修飾，此外，還有發生在 RNA 層面上的表觀遺傳現象，不僅是動物，植物、微生物等生命體中也有各類表觀遺傳現象發生。此後，表觀遺傳學就這樣如火如荼地發展了起來。

（改編自2016年 Li C. 等人發表於 Essays Biochem. 雜誌文章中的插圖）

到底什麼是表觀遺傳呢？簡而言之就是在不改變基因組序列的前提下改變生物體性狀的現象。打個比方來講，基因組序列就像是一塊蛋糕，它決定了它的存在註定是一個蛋糕，而各類表觀現象就好比蛋糕上的裱花或是鑲嵌在其中的水果。越來越多的研究表明，這種更為精細的修飾相當重要，錯誤的表觀修飾可能會導致疾病的發生，甚至死亡。倘若用發霉的水果去裝裱蛋糕，那蛋糕也就遭殃啦！蛋糕內心 OS：嚶嚶嚶~~臣妾是被冤枉的，坯是好坯，被表觀給搞壞了……

兩百多年前達爾文提出了進化論，之後分子生物學的產生和發展，很好地說明了環境對造成表現型變化的基因突變的篩選，奠定了物種進化的基礎。而表觀遺傳學告訴我們，即便基因不發生變化，表現型也可以變化，似乎又支持了更早的拉馬克主義。到底表觀遺傳學能否為拉馬克主義贏得更多的贊成票，還需要科學家的進一步研究啦。

雖然表觀遺傳學的研究歷史不長，還有很多不清楚的地方，但是無可否認的是，這種新的機制進一步加深了人類對這個多姿多彩的生物界的認識，讓我們在解碼生命的天梯上達到了新的高度。

作者樊健、韓瀟，系中國科學院北京基因組研究所精準基因組醫學重點實驗室研究生

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