第九章表观遗传学说课.pptVIP

* 表观遗传学：承续的魅力  ? “表观遗传”使获得性遗传再次引起科学家的兴奋，短短数年，它已成为生命科学界最热门领域之一 ? 以DNA为载体的中心法则仍是传递遗传信息的主要方式；而表观遗传可作为它重要的有益补充，而非你死我活的针锋相对。 ? ■本报记者 吴昊 ? 孩子维特式的多愁善感，可能缠绕他今后的一生；瘾君子吸毒之后生出的婴儿，长大后也有步父母后尘的可能；甚至不经意的一些习惯，都会影响后代…… ? 这听起来有些可怕。 ? 不过，经典遗传学家斩钉截铁的“不”字会给你些许安慰。传统知识告诉我们，后天的行为方式不会在短时间内遗传，需要漫长世代的自我选择；而所谓的“获得性遗传”，更是一度被当做反例“批判”。 ? 进化论泰斗达尔文曾经希望他的物种演化理论能让即使十岁的孩子也看得懂，然而大自然不会给人类这样的机会。人类发现，自身获得的知识越多，越不得不感叹生命的精妙和复杂。 ? 近来，一门被称作“表观遗传”的学科引起科学家极大的兴奋。短短数年，它已成为生命科学界最热门的领域之一。 ? 花相似 人不同 ? 7岁的奥利维亚和伊莎贝拉来自英国，她们是一对同卵双胞胎，拥有近乎完全一致的遗传信息。不过，两个女孩的命运却迥然相异。 ? 2005年6月，1岁的奥利维亚忽然高烧不退。血液化验的结果让大家大吃一惊：奥利维亚患上了急性白血病。因为是同卵双胞胎，医生连忙对伊莎贝拉也进行了检查，结果让人松了一口气：一切正常。 ? 在医生们的帮助下，小奥利维亚最终恢复健康，但医学专家们却遇到了一个困惑多年的难题：既然是同卵双胞胎，为何奥利维亚不断生病，而伊莎贝拉却非常健康呢？ ? 随着研究越来越深入，困扰医生的答案也将渐渐浮出水面。这些经典遗传学无法解释的现象，表观遗传学有望部分揭示。 ? 2009年，西班牙和美国的科学家在全基因组水平分析了一对同卵双胞胎的基因组：他们一方正常，一方患有红斑狼疮。 ? 研究人员发现，虽为同卵双胞胎，但双方个体对遗传信息的“表观修饰”存在大量差异——DNA甲基化水平不同。 ? 事实上，很多例子证明了“表观修饰”的存在。 ? 同样是2009年，来自拉什大学医学中心和塔夫茨大学医学院的科学家对一些小鼠的遗传基因进行人为突变，使其智力出现缺陷。当这些小鼠被置于丰富环境中进行刺激、并频繁与各物体接触两周后，它们原有的记忆力缺陷得到了恢复。 ? 数月后，小鼠们受孕。虽然它们的后代也出现了和母亲同样的基因缺陷，但没有接触复杂丰富的环境并受刺激的新生小鼠丝毫没有记忆力缺陷的迹象。 ? 在这篇发表在《神经科学》的文章中，拉里·费格博士谈到，发生在小鼠身上、把对环境的感应遗传下去的现象，在理论上被称为“表观遗传学”。 ? “表观遗传学是指在基因组序列不变的情况下，可以决定基因表达与否、并可稳定遗传下去的调控密码。” 清华大学医学院表观遗传学与癌症研究所教授孙方霖曾向《中国科学报》如此介绍。 ? 也就是说，人类不仅有作为遗传物质的基因组信息，还有一套管理、调控、修饰基因组的密码指令系统。不同的个体，指令系统也不同。另外，这套密码指令还能在特定环境下发生改变。 ? 更神奇的是，改变后的指令很可能会遗传下去。然而，这套系统是如何发生改变并遗传，在相当长一段时间内并不为人知。 ? 神奇的开关 ? 事情慢慢有了转机。科学家们发现了一种甲基分子（-CH3），它就像一个帽子：带上它，基因关闭；摘掉它，基因表达——被分别称为甲基化和去甲基化。 ? 这些数以百万计的甲基有些直接附着在DNA上面，有些则附着在某些和DNA纠结在一起的组蛋白上。当机体不希望某些基因信息被读取时，基因的“启动子”DNA就被戴上很多甲基帽，使得基因无法从那里读取，启动功能。 ? 因此，即使携带遗传信息完全一样的两个个体，由于表达修饰上的差异，也可能会表现出完全不同的性状。 ? 2001年，科学家们做了这样一个实验。研究者采用遗传背景完全相同的小鼠作为实验对象,来观察其皮毛的颜色。结果发现，小鼠们皮毛的颜色各种各样，从黄色到各种杂合色都有。让人意外的是，皮毛颜色的不同竟取决于它们从母鼠中继承的“agouti基因”甲基化程度高低。 ? 2003年，美国杜克大学教授兰迪·朱特尔和罗伯特·沃特兰博士终于掀开了DNA甲基化的神秘面纱。 ? 人们此前认为，在形成精子和胚胎前的植入阶段，细胞中的DNA甲基化几乎会完全重新洗牌，也就是说“基因修饰”没有遗传下去的可能。近些年来，越来越多的研究证明，某些甲基化是可以遗传的。 ? 2007年，日本科学家在小鼠中发现，一种称为stella的蛋白质能够有效保护卵子中某些基因的甲基化修饰，并传给下一代。研究人员还得出结论，基因的甲基化或者去甲基化，和环境的改变息息相关。也就是说，虽然遗传信息没有改变，但环境的改变、丰富的经历、甚至不良的习惯，都有可能遗传给后代。