生物通報(bào)道：近年來(lái)越來(lái)越多的證據(jù)表明，特定的獲得性性狀可以遺傳給下一代。不過(guò)，獲得性性狀的遺傳仍然存在爭(zhēng)議，因?yàn)槿藗冞€不了解這一現(xiàn)象背后的確切分子機(jī)制。
表觀遺傳學(xué)修飾可以在不改變DNA序列的情況下調(diào)控基因的活性，對(duì)于人類發(fā)育、人類疾病和環(huán)境影響有深遠(yuǎn)的意義，是生命科學(xué)領(lǐng)域最近的一大研究熱點(diǎn)。不少生物學(xué)研究表明，個(gè)體的表觀遺傳學(xué)改變都可以傳遞到下一代。
三月十四日的三月十四日Nature Genetics雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究證實(shí)，父母的行為會(huì)通過(guò)表觀遺傳影響孩子的健康。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，雖然不良飲食習(xí)慣沒(méi)有引入基因突變，但它的健康影響能通過(guò)卵子和精子延續(xù)到下一代。
德國(guó)科學(xué)家Peter Huypens及其同事將遺傳背景相同的小鼠分為三組，在六周時(shí)間內(nèi)給它們分別提供高脂、低脂和正常飲食?？上攵?，高脂飲食的小鼠越來(lái)越胖，并且表現(xiàn)出葡萄糖耐受不良（二型糖尿病的早期表現(xiàn)）。
研究人員收集這些小鼠的卵子和精子進(jìn)行體外授精（IVF），并將IVF胚胎移植到健康母鼠體內(nèi)。他們通過(guò)這種方式排除了包括微生物組在內(nèi)的各種混淆因素，IVF小鼠表現(xiàn)出的性狀或行為只可能來(lái)自于卵子和精子。
研究人員在IVF小鼠成年后為其提供高脂飲食。他們發(fā)現(xiàn)，父母都胖的小鼠更容易增重和葡萄糖耐受不良，父母都瘦的小鼠體重增加得最少。也就是說(shuō)，父母不良飲食對(duì)后代的健康影響是可以疊加的。
這項(xiàng)研究顯示，IVF小鼠之間還存在性別差異。在父母肥胖的情況下，雌性IVF小鼠更容易增重，而雄性IVF小鼠更容易葡萄糖耐受不良。此外，與父親的飲食習(xí)慣相比，母親的飲食習(xí)慣對(duì)孩子的代謝影響更大。此前的一些人類流行病研究也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。
那么，這些性狀究竟是如何傳遞下去的呢？目前人們提出的表觀遺傳機(jī)制主要有兩個(gè)：DNA甲基化和microRNA。DNA甲基化是最常見(jiàn)的一種表觀遺傳學(xué)修飾，廣泛參與了細(xì)胞對(duì)基因表達(dá)的控制，在細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞分化、細(xì)胞增殖和疾病狀態(tài)中起到了關(guān)鍵性的作用。MicroRNA是長(zhǎng)約22nt的非編碼RNA，廣泛存在于從病毒到人類的各種生物中。這些小RNA能夠與mRNA結(jié)合阻斷蛋白編碼基因的表達(dá)，防止它們翻譯成為蛋白。
研究人員就這兩種途徑展開(kāi)了研究。他們發(fā)現(xiàn)，肥胖小鼠和健康小鼠的甲基化模式和RNA轉(zhuǎn)錄本的確存在差異，但還不清楚這些差異是否就是IVF后代受到影響的原因。
自然界所有父母?jìng)兌寄軐⒆约旱腄NA留給后代，然而父母對(duì)孩子的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此，比如表觀遺傳、妊娠和分娩、母乳喂養(yǎng)以及育兒過(guò)程。正是這些超越基因的饋贈(zèng)讓孩子們得以健康成長(zhǎng)，應(yīng)對(duì)這個(gè)世界上的各種挑戰(zhàn)。Science雜志之前推出的育兒特刊通過(guò)一系列文章向人們指出，養(yǎng)孩子已經(jīng)不只是為孩子提供食物、住所、保護(hù)和教育，廣義上的育兒實(shí)際上從受孕之前就已經(jīng)開(kāi)始。（更多詳細(xì)信息參見(jiàn)：Science好父母養(yǎng)成攻略：超越基因的饋贈(zèng)）
2014年中科院孫青原研究組曾在PNAS雜志上發(fā)表文章指出，父親的糖尿病前期癥狀影響了后代的表觀遺傳學(xué)修飾，這樣的影響能遺傳好幾代。研究人員構(gòu)建了不涉及基因的小鼠糖尿病前期模型。他們發(fā)現(xiàn)，父本的前期糖尿病會(huì)通過(guò)精子的表觀遺傳學(xué)改變，提高后代對(duì)糖尿病的敏感性。如果小鼠具有糖尿病前期的癥狀，其后代會(huì)出現(xiàn)葡萄糖耐受不良和胰島素抵抗。這項(xiàng)研究不僅為獲得性性狀的遺傳提供了分子基礎(chǔ)，還揭示了肥胖癥、二型糖尿病和其他慢性代謝疾病如此普遍的原因。（更多詳細(xì)信息參見(jiàn)：中科院孫青原研究組PNAS解析糖尿病的跨代遺傳）
2015年Science雜志發(fā)表的兩篇文章表明，父親的飲食會(huì)影響精子中的小tRNA片段（tsRNA），實(shí)現(xiàn)獲得性代謝紊亂的跨代遺傳。近年來(lái)人們逐漸意識(shí)到，男性能通過(guò)多種途徑對(duì)自己的后代產(chǎn)生影響，比如精子表觀基因組、微生物組轉(zhuǎn)移和精液信號(hào)傳導(dǎo)。這兩項(xiàng)研究相輔相成地展示了父親飲食對(duì)精子RNA的重要影響，這種影響能改變后代的基因調(diào)控，引起相應(yīng)的代謝紊亂。（更多信息請(qǐng)參見(jiàn)：兩篇Science：父親飲食會(huì)通過(guò)精子RNA影響后代）
生物通編輯：葉予
生物通推薦原文：Epigenetic germline inheritance of diet-induced obesity and insulin resistance
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