Cell：三代相传的小RNAs

一些人类饥荒和动物研究的证据表明，饥饿可以影响挨饿个体后代的健康。但人们却一直并不清楚这样的一种获得性性状是如何从一代向下一代传递的。一项线虫新研究证实，饥饿可以诱导一些小RNAs发生特异性的改变，这些改变至少可以遗传三代，且这似乎没有任何DNA的参与。

　　

生物通报道  一些人类饥荒和动物研究的证据表明，饥饿可以影响挨饿个体后代的健康（延伸阅读：Science：祖母的表观遗传“原罪”）。但人们却一直并不清楚这样的一种获得性性状是如何从一代向下一代传递的。一项线虫新研究证实，饥饿可以诱导一些小RNAs发生特异性的改变，这些改变至少可以遗传三代，且这似乎没有任何DNA的参与。

由哥伦比亚大学医学中心(CUMC)的研究人员完成的这项研究，提供了有趣的新证据证明遗传生物学比以前认为的要复杂的多。相关论文发表在7月10日的《细胞》（Cell）杂志上。

获得性性状可以遗传，这一观点可追溯至Jean Baptiste Larmarck，其提出当个体适应他们的环境，并将获得性性状遗传给他们的后代时，物种发生进化。与之不同，达尔文认为是随机突变向生物体提供了一种竞争优势，驱动了物种进化。就长颈鹿来说，个别长颈鹿碰巧脖子稍长一些，得到了更好的机会来获取食物，因此能够有更多的后代。随后的遗传发现支持了达尔文的理论，Lamarck的观点逐渐为人们所淡忘。

论文的领导者、霍华德休斯医学研究所研究员、分子化学与分子生物物理学教授Oliver Hobert说：“然而，像二战期间荷兰饥荒这类的事件却迫使科学家们重新审视获得性遗传。”在饥荒期间产子的挨饿妇女她们的孩子特别容易罹患肥胖以及其他的代谢性疾病，她们的孙辈也是如此。一些对照动物实验也发现了类似的结果，一项大鼠研究证实：父亲长期高脂饮食可导致它们的雌性后代肥胖。

在2011年的一项研究中，Hobert博士实验室的博士后人员Oded Rechavi发现，对一种病毒形成抵抗的线虫能够将这种免疫连续多代传递给它们的后代。这种免疫不依赖于生物体的基因组，而是以一种沉默病毒的小RNAs形式进行传递。其他的一些研究也报告了类似的结果，但其中却没有任何的研究涉及这一问题：由自然环境如饥荒诱导的生物学反应是否能够传递给后代。

为了解答这一问题，Hobert博士研究小组让线虫饥饿了6天，随后检测了它们细胞的分子变化。他们发现，饥饿的线虫生成了一组特异的小RNAs（这些小RNAs涉及基因表达的各个方面，但并不编码蛋白质）。这些RNAs持续存在了至少三代，即便是线虫被喂给正常的饮食。研究人员还发现，这些小RNAs靶向了一些在营养摄取中起作用的基因。

自从这些小RNAs响应饥饿生成以来，它们就从一代传递至另一代。Hobert 博士说：“从其他一些研究中，我们知道小RNAs可以在全身的细胞之间传送。因此，可以想象得到饥饿诱导的小RNAs进入到了线虫的生殖细胞——即它们的精子或卵子中。当线虫繁殖之时，这些小RNAs可以独立于DNA，在生殖细胞的胞体中跨代传递。”

研究还发现，相比于对照线虫的后代，这些饥饿线虫的后代更为长寿。Hobert 说：“我们没有证实饥饿诱导的小RNAs导致了寿命延长——只是存在一种关联。有可能这些小RNAs为线虫提供了一种手段控制后代相关基因的表达。”

这些研究结果不能促成直接的临床应用。“然而，它们表明了我们应该认识到除了DNA改变，可能还有其他的一些事物对生物体的健康造成了长期的影响。换句话说，发生在一代身上的事情，无论是饥荒或是其他一些创伤性事件，都有可能与子孙后代的健康相关。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Starvation-Induced Transgenerational Inheritance of Small RNAs in C. elegans

Evidence from animal studies and human famines suggests that starvation may affect the health of the progeny of famished individuals. However, it is not clear whether starvation affects only immediate offspring or has lasting effects; it is also unclear how such epigenetic information is inherited. Small RNA-induced gene silencing can persist over several generations via transgenerationally inherited small RNA molecules in C. elegans, but all known transgenerational silencing responses are directed against foreign DNA introduced into the organism. We found that starvation-induced developmental arrest, a natural and drastic environmental change, leads to the generation of small RNAs that are inherited through at least three consecutive generations. These small, endogenous, transgenerationally transmitted RNAs target genes with roles in nutrition. We defined genes that are essential for this multigenerational effect. Moreover, we show that the F3 offspring of starved animals show an increased lifespan, corroborating the notion of a transgenerational memory of past conditions.