恐惧能遗传吗?(3)
那么,经历了二战并在大屠杀中幸存下来的人会把恐惧通过表观遗传传递给下一代吗?耶胡达等人的研究似乎证明了这一点,因为父亲曾患有创伤后应激障碍的受试者的糖皮质激素受体基因启动子GR-1F甲基化水平显著高于对照组,这就有可能抑制糖皮质激素受体基因的表达,使糖皮质激素受体减少,从而让机体必须分泌更多的糖皮质激素,造成恐惧和抑郁等。
然而,这种解释显然还无法说服其他并不认同拉马克假说的研究人员,因为现在对表观遗传并不能从机理上做出更深刻而具有信服力的解释。例如,糖皮质激素受体基因启动子至少有6种类型,耶胡达等人的研究仅仅证明了一种受体基因启动子,即GR-1F被甲基化,一种变量并不足以说明是表观遗传导致了大屠杀幸存者可以把恐惧遗传给下一代或更多代。
而且,这项试验的志愿者乔茜的父亲、近80岁的葛森一直没有被诊断为创伤后应激障碍,因此,他并没有恐惧可以遗传。不过,在研究人员问及他是否有恐惧的经历时,他总是回答,“一直都有”。
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事实是,表观遗传涉及许多方面,而且机理也相当复杂,因此,研究人员现在能从动物试验的多个方面来解释。现在回到迪亚斯的让老鼠闻到杏仁味(苯乙酮)产生恐惧的试验上来也许能更让人们清楚表观遗传是什么。
小鼠对杏仁味的恐惧是因为它们鼻腔里的M71神经纤维球明显要比其他小鼠大一些,这些M71神经纤维球是鼻腔内专门感受杏仁味的,但是要感知杏仁味还需要有一种气味受体,这个气味受体就是Olfr151,是由Olfr151基因编码表达的。
迪亚斯等人对从试验小鼠中获得的精子样本进行研究,发现每100个精子中大约有86个存在Olfr151基因甲基化修饰的现象,在用另外一种气味进行试验的平行试验组中,每100个精子中大约有95个存在Olfr151基因甲基化修饰的现象。因此可以推论,这种表观遗传恐惧因子通过精子细胞遗传给了下一代,使子代小鼠鼻腔中Olfr151受体的表达量升高,因此对杏仁味更加敏感。
但是,对杏仁味感知的因子是如何进入动物生殖细胞的呢?迪亚斯等人从两个方面解释了杏仁味这种恐惧因子是如何进入试验小鼠的精子细胞的。其一,由于生殖细胞能够表达嗅觉受体,因此精子细胞中的Olfr151受体有可能会感受到血液中的气味分子,从而使得精子细胞DNA的甲基化修饰状态发生了相应的改变。
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其二,当试验小鼠经受了杏仁味和电击刺激之后,它们可能会表达一些RNA分子(也许是在大脑中表达),然后这些RNA分子会进入血液循环系统,与精子细胞接触,特异性地对精子细胞的Olfr151基因发挥作用。而且,很多植物研究也都发现了这种全身性的RNA穿梭现象和机制。比如植物叶片中表达的RNA分子就可以经由植物的脉管系统到达其他位置,并且影响该位置的基因表达水平。
这样的解释也得到越来越多的旁证。瑞士苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学的曼叙教授等人在2014年4月13日的《自然神经科学》杂志上发表的一篇文章称,他们对幼年经历过创伤事件的成年小鼠进行研究发现,在经历创伤事件之后,小鼠的行为发生了显著改变。例如,它们在一定程度上丧失了对开阔空间和强光的反感,并且出现类似抑郁症的行为。更重要的是,这些异常行为能通过精子传递到小鼠的下一代,甚至第三代,尽管这些后代并没有亲身经历任何创伤事件。
这种表观遗传的机理是什么呢?研究人员检测了经历过创伤事件的成年小鼠体内表达的微小核糖核酸(miRNA)的种类和数量。结果表明,创伤应激会在血液、大脑和精子中改变多种微小核糖核酸的数量,一些微小核糖核酸过量生产,而另一些微小核糖核酸的表达量减少。正是这些变化导致那些受微小核糖核酸控制的正常细胞出现问题,因此把恐惧和抑郁遗传给下一代,这正是表观遗传的机理之一。
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为什么母亲的恐惧不会遗传?
那么,为什么只有父亲能通过表观遗传把恐惧传递给下一代或好几代,母亲的恐惧经历为何不能传递下去呢?这似乎解释不通两性遗传的共同作用。
对此,参与了“大屠杀幸存者子女”研究的另一位研究者、加拿大麦克吉尔大学的迈克尔·米尼用另一项研究进行了解释。他们在2004年进行的一项研究发现,经常被小鼠母亲舔舐和清洁的小鼠体内糖皮质激素受体表达明显高于那些被冷落的小鼠,这些被关爱的小鼠成年后不容易出现攻击和焦虑等行为。这些小鼠的糖皮质激素受体表达明显较高的原因是,它们的糖皮质激素受体启动子甲基化水平比较低。糖皮质激素受体表达较高的结果是,生物个体对糖皮质激素更敏感,因而用不着分泌太多的糖皮质激素。
同样的情况也可能发生在人身上。虽然大屠杀幸存者母亲也会患创伤后应激障碍,但她们的后代的糖皮质激素受体对糖皮质激素更敏感,因此,只要有少量的糖皮质激素就能满足生理需求,经检测也表明这些后代的尿液中糖皮质激素水平较低。
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但是,大屠杀幸存者父亲患有创伤后应激障碍后,其后代的糖皮质激素受体对糖皮质激素不敏感,原因是,糖皮质激素受体启动子甲基化水平较高,抑制了受体基因的表达,糖皮质激素受体就会减少,于是需要分泌更多的糖皮质激素来维持生理功能,而这个过程又可能是通过精子细胞的微小核糖核酸来实现的。
这些解释可以归纳为一句话,从后天环境中经历的恐惧在母系的表观遗传效果上不明显,但在父系的表观遗传效果上很明显,因此人们才会从父亲那里遗传更多的恐惧。由此也提供了一种如何干预后代的恐惧和抑郁等应激反应的方式,即由母亲来干预,让母亲对孩子给予更多的关爱和心理支持。
当然,目前的研究还不足以完全说服反对拉马克生物获得性遗传假说的人们,但是,这些研究结果已经对获得性遗传起到恢复名誉的作用,或者说已经严重挑战后天获得的生物性状不能遗传到后代的理论。
【责任编辑】张田勘, http://www.100md.com(王一凡)
然而,这种解释显然还无法说服其他并不认同拉马克假说的研究人员,因为现在对表观遗传并不能从机理上做出更深刻而具有信服力的解释。例如,糖皮质激素受体基因启动子至少有6种类型,耶胡达等人的研究仅仅证明了一种受体基因启动子,即GR-1F被甲基化,一种变量并不足以说明是表观遗传导致了大屠杀幸存者可以把恐惧遗传给下一代或更多代。
而且,这项试验的志愿者乔茜的父亲、近80岁的葛森一直没有被诊断为创伤后应激障碍,因此,他并没有恐惧可以遗传。不过,在研究人员问及他是否有恐惧的经历时,他总是回答,“一直都有”。
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事实是,表观遗传涉及许多方面,而且机理也相当复杂,因此,研究人员现在能从动物试验的多个方面来解释。现在回到迪亚斯的让老鼠闻到杏仁味(苯乙酮)产生恐惧的试验上来也许能更让人们清楚表观遗传是什么。
小鼠对杏仁味的恐惧是因为它们鼻腔里的M71神经纤维球明显要比其他小鼠大一些,这些M71神经纤维球是鼻腔内专门感受杏仁味的,但是要感知杏仁味还需要有一种气味受体,这个气味受体就是Olfr151,是由Olfr151基因编码表达的。
迪亚斯等人对从试验小鼠中获得的精子样本进行研究,发现每100个精子中大约有86个存在Olfr151基因甲基化修饰的现象,在用另外一种气味进行试验的平行试验组中,每100个精子中大约有95个存在Olfr151基因甲基化修饰的现象。因此可以推论,这种表观遗传恐惧因子通过精子细胞遗传给了下一代,使子代小鼠鼻腔中Olfr151受体的表达量升高,因此对杏仁味更加敏感。
但是,对杏仁味感知的因子是如何进入动物生殖细胞的呢?迪亚斯等人从两个方面解释了杏仁味这种恐惧因子是如何进入试验小鼠的精子细胞的。其一,由于生殖细胞能够表达嗅觉受体,因此精子细胞中的Olfr151受体有可能会感受到血液中的气味分子,从而使得精子细胞DNA的甲基化修饰状态发生了相应的改变。
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其二,当试验小鼠经受了杏仁味和电击刺激之后,它们可能会表达一些RNA分子(也许是在大脑中表达),然后这些RNA分子会进入血液循环系统,与精子细胞接触,特异性地对精子细胞的Olfr151基因发挥作用。而且,很多植物研究也都发现了这种全身性的RNA穿梭现象和机制。比如植物叶片中表达的RNA分子就可以经由植物的脉管系统到达其他位置,并且影响该位置的基因表达水平。
这样的解释也得到越来越多的旁证。瑞士苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学的曼叙教授等人在2014年4月13日的《自然神经科学》杂志上发表的一篇文章称,他们对幼年经历过创伤事件的成年小鼠进行研究发现,在经历创伤事件之后,小鼠的行为发生了显著改变。例如,它们在一定程度上丧失了对开阔空间和强光的反感,并且出现类似抑郁症的行为。更重要的是,这些异常行为能通过精子传递到小鼠的下一代,甚至第三代,尽管这些后代并没有亲身经历任何创伤事件。
这种表观遗传的机理是什么呢?研究人员检测了经历过创伤事件的成年小鼠体内表达的微小核糖核酸(miRNA)的种类和数量。结果表明,创伤应激会在血液、大脑和精子中改变多种微小核糖核酸的数量,一些微小核糖核酸过量生产,而另一些微小核糖核酸的表达量减少。正是这些变化导致那些受微小核糖核酸控制的正常细胞出现问题,因此把恐惧和抑郁遗传给下一代,这正是表观遗传的机理之一。
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为什么母亲的恐惧不会遗传?
那么,为什么只有父亲能通过表观遗传把恐惧传递给下一代或好几代,母亲的恐惧经历为何不能传递下去呢?这似乎解释不通两性遗传的共同作用。
对此,参与了“大屠杀幸存者子女”研究的另一位研究者、加拿大麦克吉尔大学的迈克尔·米尼用另一项研究进行了解释。他们在2004年进行的一项研究发现,经常被小鼠母亲舔舐和清洁的小鼠体内糖皮质激素受体表达明显高于那些被冷落的小鼠,这些被关爱的小鼠成年后不容易出现攻击和焦虑等行为。这些小鼠的糖皮质激素受体表达明显较高的原因是,它们的糖皮质激素受体启动子甲基化水平比较低。糖皮质激素受体表达较高的结果是,生物个体对糖皮质激素更敏感,因而用不着分泌太多的糖皮质激素。
同样的情况也可能发生在人身上。虽然大屠杀幸存者母亲也会患创伤后应激障碍,但她们的后代的糖皮质激素受体对糖皮质激素更敏感,因此,只要有少量的糖皮质激素就能满足生理需求,经检测也表明这些后代的尿液中糖皮质激素水平较低。
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但是,大屠杀幸存者父亲患有创伤后应激障碍后,其后代的糖皮质激素受体对糖皮质激素不敏感,原因是,糖皮质激素受体启动子甲基化水平较高,抑制了受体基因的表达,糖皮质激素受体就会减少,于是需要分泌更多的糖皮质激素来维持生理功能,而这个过程又可能是通过精子细胞的微小核糖核酸来实现的。
这些解释可以归纳为一句话,从后天环境中经历的恐惧在母系的表观遗传效果上不明显,但在父系的表观遗传效果上很明显,因此人们才会从父亲那里遗传更多的恐惧。由此也提供了一种如何干预后代的恐惧和抑郁等应激反应的方式,即由母亲来干预,让母亲对孩子给予更多的关爱和心理支持。
当然,目前的研究还不足以完全说服反对拉马克生物获得性遗传假说的人们,但是,这些研究结果已经对获得性遗传起到恢复名誉的作用,或者说已经严重挑战后天获得的生物性状不能遗传到后代的理论。
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