現(xiàn)在馬普研究所（MaxPlanckInstitute）的免疫生物學(xué)和表觀遺傳學(xué)研究人員提供了有力的證據(jù)表明，除了遺傳的DNA之外，表觀遺傳學(xué)指令也會(huì)影響后代的基因表達(dá)。此外，NicolaIovino的實(shí)驗(yàn)室也首次描述了關(guān)于這種遺傳信息所造成的生物學(xué)影響的新觀點(diǎn)。該研究證明，母親的表觀遺傳記憶對(duì)于后代的發(fā)育和生存是至關(guān)重要的。相關(guān)論文已于14日發(fā)表在了《Science》上。

　　人類擁有超過(guò)250種不同的細(xì)胞類型。它們都包含相同的DNA堿基，以完全相同的順序排列。然而，肝臟和神經(jīng)細(xì)胞則看起來(lái)不那么相同，而且有不同的功能。而造成這種不同的就是被稱為表觀遺傳的過(guò)程。表觀遺傳學(xué)修飾對(duì)DNA的特定位置進(jìn)行標(biāo)記，以吸引或者排斥激活某些基因的蛋白質(zhì)。因此，這些表觀遺傳學(xué)修飾會(huì)一步一步地為每種細(xì)胞生成活躍的和不活躍的DNA序列。此外，與DNA中“字母”順序固定相反的是，表觀遺傳標(biāo)記會(huì)在一生中與環(huán)境或生活方式相互作用的過(guò)程中發(fā)生變化。比如，吸煙會(huì)改變肺部細(xì)胞中表觀遺傳標(biāo)記，最終導(dǎo)致癌癥。其他的外部影響，比如壓力、疾病或飲食也會(huì)存儲(chǔ)在細(xì)胞的表觀遺傳記憶中。

　　長(zhǎng)期以來(lái)人們一直認(rèn)為，這些表觀遺傳修飾不會(huì)跨越代際?？茖W(xué)家們認(rèn)為，一生中所積累的表觀遺傳記憶不會(huì)出現(xiàn)在精子或卵細(xì)胞中。但是最近的一些研究質(zhì)疑了這一觀點(diǎn)，這些研究發(fā)現(xiàn)表觀遺傳標(biāo)記事實(shí)上是會(huì)被傳遞給下一代的，但是具體的機(jī)制，以及這些基因變化會(huì)對(duì)后代造成什么樣的影響，仍然不明確。這項(xiàng)新研究的通訊作者NicolaIovino說(shuō)：“自從上世紀(jì)90年代初表觀遺傳學(xué)的研究開(kāi)始興起，我們就觀察到了表觀遺傳信息在代際之間的遺傳影響。比如，流行病學(xué)研究揭示出，食物供應(yīng)情況與孫輩糖尿病和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)增加之間存在顯著相關(guān)性。從那時(shí)起，多項(xiàng)研究都報(bào)道過(guò)不同生物體的表觀遺傳，但是準(zhǔn)確的分子機(jī)制仍然不為人所知。”

　　代際之間的表觀遺傳學(xué)

　　Iovino和他的團(tuán)隊(duì)使用果蠅研究表觀遺傳修飾是如何從母體傳遞到胚胎的。該團(tuán)隊(duì)主要研究在人體中也存在的H3K27me3，。研究發(fā)現(xiàn)，H3K27me3會(huì)改變?nèi)旧w，主要與抑制基因表達(dá)相關(guān)。

　　馬普研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在母親卵細(xì)胞中標(biāo)記染色質(zhì)DNA的H3K27me3修飾也存在于受精后的胚胎中，即使在其他表觀遺傳標(biāo)記消失的情況下也是如此。該研究的第一作者FidesZenk說(shuō)：“這表明，母體會(huì)將表觀遺傳標(biāo)記傳遞給后代。但是我們感興趣的是，這些標(biāo)記是否在胚胎中也起到重要作用。”

　　帶有H3K27me3的果蠅卵細(xì)胞被染成綠色。這個(gè)卵細(xì)胞會(huì)和精子結(jié)合形成果蠅的下一代。圖的右上角描述了卵細(xì)胞和精子受精之前的融合過(guò)程。被染成綠色的H3K27me3只出現(xiàn)在母體的前核體中，這張圖表明表觀遺傳標(biāo)記被遺傳給了下一代。

　　繼承的表觀遺傳標(biāo)記對(duì)于胚胎發(fā)育非常重要

　　研究人員對(duì)果蠅使用了多種基因工具，移除放置H3K27me3標(biāo)記的酶，他們發(fā)現(xiàn)，在胚胎早期缺少H3K27me3的胚胎無(wú)法最終發(fā)育成型。NicolaIovino說(shuō)：“這表明，在繁殖過(guò)程中，表觀遺傳信息不僅僅是傳遞給后代，它們對(duì)于胚胎本身的發(fā)育也是非常重要的。”

　　當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步觀察這些胚胎，他們發(fā)現(xiàn)，某些在胚胎發(fā)育早期通常被關(guān)閉的發(fā)育相關(guān)基因會(huì)在沒(méi)有H3K27me3的胚胎中打開(kāi)。FidesZenk解釋說(shuō)：“我們認(rèn)為，在發(fā)育早期過(guò)早地激活這些基因會(huì)擾亂胚胎發(fā)育，并最終導(dǎo)致胚胎死亡。似乎可遺傳的表觀遺傳信息對(duì)于正確地處理和轉(zhuǎn)錄基因密碼是必要的。”

　　對(duì)于遺傳理論和人類健康的意義

　　馬普研究所的這些研究是重要的進(jìn)步，清晰地展示出了表觀遺傳信息的生物學(xué)作用。他們不僅僅提供證據(jù)表明果蠅的表觀遺傳修飾會(huì)被傳遞給后代，還揭示出，來(lái)自母體的表觀遺傳標(biāo)記是一種良好的機(jī)制，能夠在復(fù)雜的胚胎發(fā)育早期控制基因激活。

　　該研究團(tuán)隊(duì)相信，他們的發(fā)現(xiàn)有深遠(yuǎn)的意義。NicolaIovino解釋說(shuō)：“我們的研究表明，我們不僅僅從父母那里繼承基因。似乎我們還繼承了一種重要的調(diào)節(jié)機(jī)制，這種機(jī)制可以被環(huán)境和生活方式影響。這些新發(fā)現(xiàn)提供了新的觀點(diǎn)，至少在某些情況下，獲得的遺傳性適應(yīng)會(huì)被傳遞給后代。”此外，因?yàn)楸碛^遺傳機(jī)制會(huì)引起多種疾病，比如癌癥、糖尿病和自免疫疾病，這些新發(fā)現(xiàn)對(duì)人類的健康也有著重要意義。