作者:Ferguson-Smith 来源:《科学》 发布时间:2014-8-12 14:15:07
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饥饿母亲或在后代DNA中烙下印记

 

1944 年,“荷兰饥饿之冬”对当时出生的胎儿造成了健康影响。图片来源:荷兰国家档案馆

一项最新研究显示,如果一只怀孕的老鼠一直处于饥饿状态中,将会影响到雄性后代的精子,进而对孙辈的健康造成影响。该研究提供了强有力的证据证明,母鼠孕期所处的环境能够改变幼鼠的DNA表达,而这种改变会传递下去。

已经有一系列的研究表明,环境压力对胎儿健康的影响能够经由胎儿传给第三代。例如,1944年,处于二战期间的荷兰孕妇所生的孩子及孙辈在体型上会偏瘦小,且易于患肥胖症和糖尿病。动物研究也证实了环境压力确实存在影响,例如研究者将怀孕的老鼠置于有毒化学物质附近,导致一些老鼠患上不孕症或在行为上发生改变并一直延续了好几代——这些都不是基因突变能够解释的。

一些科学家怀疑这种影响之所以能够传递下去,是由于表观遗传变异,即DNA发生了化学改质,使得一些基因被关闭或打开。一个由英国剑桥大学遗传学家Anne Ferguson-Smith和美国哈佛大学医学院糖尿病研究员Mary-Elizabeth Patti共同领导的小组通过研究由营养不良的老鼠所繁衍的两代老鼠后代的DNA证实了表观遗传变异的观点。

该研究小组选取了处于妊娠期最后一周的老鼠(雄性胚胎的原始精子在这一期间会被消除并重新整合)作为实验对象,只为其提供所需卡路里总量一半的食物。营养不良导致老鼠后代以及第三代的体重过轻,且容易患糖尿病。

接下来,该小组检查了由营养不良的母鼠所繁衍的雄性后代的精子DNA。研究者将其与对照组的雄性精子DNA对比后发现,前者精子中的化学标记例如甲基原子团的含量较少。而甲基原子团与新陈代谢密切相关,对过度肥胖和糖尿病有重要影响。此外,甲基原子团的改变还会对一些身体组织造成影响。

尽管营养不良老鼠的孙辈胚胎组织也会发生相似的基因表达改变,然而这些组织中的DNA却不会发生同样的甲基化差异。这意味着祖辈受环境压力影响而发生的改变最终会消失,该小组将这一结果在线发表于近日的《科学》杂志。Ferguson-Smith认为,发生在子辈老鼠精子上的甲基化差异会对孙辈老鼠的胚胎造成影响,但这种影响不会一直存在,因此不能将它与孙辈老鼠的疾病直接挂钩。她说:“甲基化标记并不是一种长期记忆,不会一代代传递下去。”

哥伦比亚大学遗传学家Timothy Bestor认为该研究存在一些问题。其中最主要的一点是,该研究使用的并不是近亲繁殖的老鼠,而是具有不同基因的老鼠。尽管这样做能够让实验更加贴近人类社会的现实,但也会引发新问题,即在营养不良的情况下,只有特殊基因组合的老鼠才能生存下来。Bestor认为,因为基因同样也会改变对照组老鼠的甲基化模式,所以这些基因差异可以归因于精子DNA的甲基化模式的不同,而不是营养不良直接改变了甲基化模式。(来源:中国科学报 段歆涔)

《中国科学报》 (2014-07-17 第2版 国际)
 
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