小心環境影響你的遺傳

一門新興的學科「表觀遺傳學」最近清除了遺傳學中陳舊的觀點。基因並非固定不變,它在一生中都可能發生變化。我們可以通過生活方式,比如飲食,「打開」或者「關閉」基因。由於基因導致的疾病可以通過這種方法加以預防。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」和「關閉」 人類的遺傳物質有300億個基本組成部分,大約2.5萬個基因,此外還有總共長達2米的脫氧核糖核酸(DNA)。最近數年以來,越來越多的跡象顯示,許多基因的活動可能受到外部的影響:一些蛋白質和DNA複合在一起,幫助酶到達自己位置,這些酶能讀出遺傳密碼。 當前分子生物學領域中,有了一個新的分支學科―――表觀遺傳學。表觀遺傳學研究的就是這種特徵是如何作用的。表觀遺傳的記號不在DNA裡面,而是分布在它的周圍。他們的作用就像一個「開關」,打開或者關閉基因。過去幾年裡,表觀遺傳學家在這方面的認識上取得很大進步。他們越來越清楚,表觀基因對健康生物體的發育起著和DNA一樣重要的作用。在研究中,表觀基因也更容易通過外部的影響改變。它給人最大的驚訝是:表觀遺傳信號會從父母傳遞給他們的後代。 這一新發現動搖了到目前為止關於遺傳學的認識,開始質疑被普遍接受的觀點:DNA決定了我們的外表、性格和易患疾病。現在這種觀點已經過時了。因為就算人們有一模一樣的基因,他們各自基因活動的模式經常也是不同的,表現出他們各自特徵的不同。 目前科學家正在深入研究,希望揭開表觀遺傳學的生化機制。科學家已經了解到,酶和DNA的相互作用可以決定基因是否會變得活躍。不過,其中很多具體的細節還不為人所知。 酶能夠阻止癌症發生 「生命一直在改變之中,」加拿大麥吉爾大學的藥學家莫什·斯奇夫說,「表觀基因就是機制,使我們適應這些變化。」斯奇夫第一次把表觀基因記號和疾病聯繫了起來。如果控制細胞分裂的基因被「關閉」,那麼癌症就會發生。當他用一種酶制止了這個過程,腫瘤便不會生長。 這個過程也可以反過來發生,導致促進癌細胞的生長,其後果是災難性的。和基因的變化不同,表觀基因從理論上來說可以產生相反的變化。美國葯監局已經通過了一種應用這個原理的藥物,治療一種有生命危險的血液病。 綠茶阻礙腫瘤的生長 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生。一些研究者想辦法採取預防措施,保證表觀基因的完整。他們想到了綠茶。在動物實驗中,綠茶能夠阻止腫瘤在不同的器官里生長。有研究者發現,綠茶含有的一種物質能夠「打開」和「關閉」和癌細胞生成有關的基因。科學家們還發現大豆中的一種物質也有類似的作用。 進一步的研究甚至還成功扭轉了幼兒早期的影響:一種物質能讓容易害怕的小老鼠更能承受壓力,另一種物質則能讓膽大的老鼠變得謹慎。這一結果第一次解釋了,為什麼環境因素也能改變複雜的行為方式;而且說明,表觀基因不僅能在發育期間形成,也可以在此後的時間裡成型。通過藥物或者營養物質,我們也可以在成年後「修改」表觀基因。加拿大麥吉爾大學的心理學家邁克爾·米尼說:「實驗證實了環境在生物發育中的重要性。」 相關鏈接 環境影響人類後代 倫敦兒童健康研究所的遺傳學家馬可·潘伯瑞假設,如果營養充足的話,會對人體內的性染色體X和Y留下遺傳痕迹。就像後來的分析顯示,這種效應要在下一代人身上顯現出來,必須取決於「時機」―――這個時機就是第一代人享受到充分營養時的年齡。 潘伯瑞的研究讓人猜想,一個人的營養、行為和環境條件對後代的健康有著不可忽視的影響,而且還能繼續下去。這意味著: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去人類基因受環境改變影響的結果。 麥克爾·米尼還考慮到,表觀遺傳學還可能對社會留下後果。他想到,由於貧窮、生活過度勞累或者長時間的爭吵,孩子的認知能力可能受到影響。那麼這些消極因素會不會遺傳給後代? 「我們開始在社會、經濟條件和人類幼年大腦的發育狀態之間尋找某種因果關係,」米尼說。據他認為,兩者之間的關係十分緊密。 控制生物的新機制 表觀遺傳學幫助科學家打開了新的視野,讓他們看見了控制生物的新機制,使他們意識到,可以控制這個過程為人類所用。 直到不久前,以下這種觀點還被視為科學界的異端邪說:一種生物對環境的適應會傳遞到給後代。這個觀點和進化理論的普遍認識相矛盾。 按照進化理論,即使這些對環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,它們只不過是遺傳物質的偶然改變。比如說,男人可以通過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;女人可以通過節食使身材苗條,但很少能生出身體同樣勻稱的孩子。父母身上的這些改變不會使遺傳物質發生變化。 特徵可以傳播下去 1999年,生物學家愛瑪·惠特勞得到證據,表明表觀遺傳特徵是可以從上一代傳播到下一代的。這些特徵不會因為單個個體的死亡而丟失。 惠特勞說:「目前很多人相信,我們從父母那裡得到的遺傳信息位於DNA的序列里。而我們的研究顯示,除了DNA還有更多的東西會被遺傳。」 讓遺傳學家更驚訝的是:表觀遺傳特徵不會只在直接繼承的下一代結束遺傳,而是會繼續傳播,一直到孫輩、重孫輩、玄孫輩等。 2004年,美國華盛頓州大學的遺傳學家邁克爾·斯奇納檢驗一種在農業中經常使用的抗黴菌農藥怎樣對雄性老鼠睾丸的形成產生作用。他的發現讓他很驚訝:雄老鼠在母親體內時如果接觸過高劑量的農藥,它們成年以後產生的精子就會減少。更讓他沒有想到的是,在這些雄老鼠的下一代中繼續有這個現象―――儘管農藥一點也沒有改變過DNA中的任何結構。最後,這種缺陷還會在第二代、第三代老鼠上體現出來。到現在,越來越多的證據顯示,表觀遺傳特徵也會體現在人類身上。 2005年11月,倫敦兒童健康研究所的遺傳學家馬可·潘伯瑞為自己的理論提出證據:他和瑞典同事研究了一個偏僻的瑞典北方城市從1890年開始的農業收成、食物價格和死亡的記錄。 其中顯示,如果爺爺輩在小時候曾經有過營養過剩的情況,那麼他的孫子患上糖尿病的可能性就會加大―――同時還面臨更大的短命風險。這個規律只在爺爺輩的男性後代中發現,而女性後代就能免受威脅。可是當孫女的祖母曾經營養過剩時,她們患糖尿病的可能性也變大了;這個時候祖母的孫子們反而能保持健康。
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