提升自己,惠及后代!父亲生育前运动和思维锻炼对后代具有积极影响

【字体: 时间:2018年04月12日 来源:生物通

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  Cell子刊《Cell Reports》文章报道,体力和脑力锻炼不仅有利你自己的大脑,还会影响你的后代,至少在小鼠身上科学家们已经得到证实。

  

德国神经退行性疾病中心(DZNE)的André Fischer教授团队和哥廷根大学医学中心(UMG)的同事提出证据反驳了一种在遗传学领域广为流传的信念——你获得技能不会造成DNA序列改变,因此不能传给后代。

近年来,越来越多科学家发现一些现象似乎都违背了这项古老原则。例如,不良饮食习惯不仅会增加自身患病风险,而且还会导致我们的后代患病风险升高;包括压力和创伤等生活方式因素也会影响下一代。科学家称这些现象为表观遗传(epigenetic),因为它们与DNA序列无关。

这种特殊形式的“继承”是通过特定RNA分子介导基因活性实现的,这些伴随运动和思想活动而产生的分子在大脑和生殖细胞中都有积累。

继承学习技能

众所周知,体力和脑力活动能提高人的学习能力,降低患阿尔兹海默症等疾病风险。科学家们发现,学习能力可以通过表观遗传继承给下一代。当André Fischer和同事把小鼠放在一个有很多体育锻炼刺激的环境中时,与对照小鼠相比,它们的后代的学习能力测试取得了更好成绩。实验组后代的海马(重要的学习区域)突触可塑性增强,鉴于突触可塑性是衡量神经细胞相关沟通的标准,细胞水平观察结果支持了小鼠们在学习测验中的优势。

接下来,研究人员继续调查究竟是哪种机制对此负责。他们关注的焦点是父亲的表观遗传,试图在精子内寻找相关物质基础(DNA和RNA)。

为了了解RNA分子在学习技能中所扮演的角色,研究人员从身体和精神活跃的小鼠精子中提取RNA,然后将提取物注射到受精卵中,如此发育的小鼠也表现为突触可塑性和学习能力增强。

结果表明,父亲身心健康活动对后代认知能力有积极影响,这种作用是通过精子中的RNA介导的。

追查对此负责的RNA

研究人员对实验中涉及的RNA提取物进行细致筛查,发现miRNA212和miRNA132这两种microRNA分子对后代学习能力继承至少有些关联:小鼠身心活动后,这两种RNA就开始在大脑和精子积累。以前,人们知道这些分子可以刺激大脑突触形成,从而提高学习能力。这项研究证明,它们亦可通过精子传给下一代。“推测它们将以某种细微方式改变大脑发育,改善神经元连接,使后代产生认知优势,”Fischer说。

microRNA有能力控制基因活性。“至此,我们首次发现了表观遗传现象与特定microRNAs之间的特异性关联,”文章通讯作者Fisher说。

体力活动和认知训练都能提高人的学习能力,这是一个常识性概念,然而,研究人类是否具备继承学习能力的表观遗传属性并不容易。尽管如此,Fisher和同事的小鼠模型实验工作已经为解答这个问题提供了一丝线索,接下来他们将试图在人类精子细胞中寻找miRNA212和miRNA132在不同运动和思维活动阶段的积累情况。

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原文检索:RNA-dependent intergenerational inheritance of enhanced synaptic plasticity after environmental enrichment

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