Science：环境对基因的影响可以传递给你的曾曾曾…孙子

　　生物通报道：西班牙巴塞罗那基因调控中心CRG的科学家发现，环境变化的影响可以传递到至少第14代，这是目前发现的在动物中受影响后代最久的基因改变。这一研究成果公布在最新一期（4月20日）Science杂志上。

这项研究由EMBL-CRG系统生物学小组组长，ICREA和AXA教授Ben Lehner博士与Josep Carreras白血病研究所的Tanya Vavouri博士等人合作完成， 研究人员发现环境变化的影响可以通过基因多代传递，这对于遗传生物学与表观遗传生物学都具有重要意义。

之前的研究显示，遗传风险可以传递给下一代，如那些具有高遗传风险的实验对象在青少年时代更容易染上烟瘾，并且更快地成为严重的烟瘾者而大量吸烟（每日一包或更多）。遗传风险加速了烟瘾的形成，具有高遗传风险的青少年只要尝试吸烟就会迅速成为严重的烟瘾者。还有特定污染物，包括农药、飞机燃料甚至一些普通塑料都会引发可导致疾病或生殖问题的表观遗传修饰，当这种表突变在生成卵子和精子的细胞中发生时，它们就会明显地固定下来，并与可能带来的健康风险一起传递给下一代。

近期的研究也显示饥饿或接触高温会改变秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中mRNA的表达，而这种表达的改变可持续三代之久。但是没想到在最新这项研究中，研究人员发现温度变化会在线虫中造成基因变异，这些突变会通过精子和卵子传递给其后代。这些变化可持续长达14代之久，这表明环境对生物体有着持久的影响。

Lehner说：“我们偶然发现了这种现象，虽然目前我们不知道为什么会发生这种情况，但它可能是一种生物前瞻性计划”，Vavouri补充说：“线虫的生命是非常短暂的，所以也许它们传递过去的条件回忆，帮助它们的后代预测未来环境可能是什么样的。”

在这项实验中，研究人员将一代秀丽隐杆线虫暴露于高温（25°C），结果发现，这导致其基因daf-21的表达增加。作者们认为，当线虫接触增高温度达5代之久时，它需要花14代的时间才能让某个多拷贝转基因的表达回复到基线水平。

通过对线虫进行交叉繁殖，研究人员确定这些基因变异是通过卵子和精子双双向下遗传的。最后研究人员还发现，基因表达的变化是由高温诱导的甲基转移酶SET-25的减少驱动的，这转而导致三甲基化组蛋白h3减少及受抑染色质减少。作为接触高温的遗传记忆，这一解除抑制的染色质令基因被启动达多个世代之久。

按照表观遗传学，我们的生活经历可以传递给我们的孩子和孙子。一些针对创伤事件幸存者的研究表明，承受压力也许确实会对后代造成持续的影响。此前的研究表明如果一名孕妇营养不良，由于所谓的“表观遗传”效应，她的孩子罹患肥胖症和2型糖尿病的风险要高于一般人。妊娠期的这种营养“记忆”还可通过雄性后代的精子传递给下一代，提高她们孙辈的疾病风险(Science：祖母的表观遗传“原罪” )。

但这些遗传“记忆”究竟是如何传递下去的呢？特拉维夫大学的一项研究明确地描述出了，开启和关闭环境影响遗传的精确机制。他们发现命名为“MOTEK”的特异基因参与开启和关闭了表观遗传传递。研究发现了在线虫中通过‘开启’和‘关闭’线虫利用来调控基因的小RNAs，操控表观遗传跨代持续时间的方法。基因调控的可遗传小RNAs之间的反馈互作控制了这些开关。MOTEK基因是跨代生成和传递这些小RNAs的必要条件。”（Cell揭示表观遗传“记忆”的传递机制 ）

（生物通：万纹）

原文标题：

Transgenerational transmission of environmental information in C. elegans