人生這場戲，誰才是導(dǎo)演？

我愛戀戀 2016-09-01

展開全文

中學(xué)生物課上，我們都學(xué)過基因決定血型的原理（忘掉的小伙伴請去翻課本），你是否就此認(rèn)為，基因與性狀都是一一對應(yīng)的關(guān)系？

也許你知道許多性狀都是由多個基因共同決定的，但你是不是也覺得，只要一個人攜帶著容易導(dǎo)致肥胖、酗酒或痛風(fēng)的基因，TA就一定會是個胖子、酒鬼或者痛風(fēng)患者？

如果你認(rèn)為我們的生命和結(jié)局都早已寫在基因里，那后天的經(jīng)歷和環(huán)境還會產(chǎn)生影響嗎？我們的基因組，是一錘定音的藍(lán)圖？還是能指導(dǎo)生活的腳本？

Lily 翻譯的這一篇科普小文，就能給你解答上面的問題。你還能在文中看到蜂王養(yǎng)成記、會變性的Nemo，以及戒酒為什么這么難。

原文作者：Nessa Carey

原文標(biāo)題： The Genome in Turmoil

原文鏈接：http:///issue/2/uncertainty/the-genome-in-turmoil

。。。。

2009年，奧巴馬總統(tǒng)在MIT的一次演講中，用到了一個為人熟知的科學(xué)比喻：“我們一直在創(chuàng)新，我們一直在尋求發(fā)現(xiàn)。這寫在我們的DNA里?！盌NA包含著我們的遺傳信息，經(jīng)常被拿來隱喻人類的本質(zhì)和本性。美國學(xué)者Evelyn Fox Keller在《The Century of the Gene》一書中說到：“至少在大眾的想象中，基因組是生命的秘密，如同圣杯一樣?；蚴巧慕ㄔ煺?，是終極程序，是靈魂的回聲?！比欢谶^去的幾十年間，遺傳學(xué)家們發(fā)現(xiàn)基因和性狀的關(guān)系遠(yuǎn)沒有那么簡單。

不是藍(lán)圖，而是腳本

說到DNA，人們普遍認(rèn)為它們是機(jī)體的藍(lán)圖，在基因和性狀（即“表型”）之間有著一一對應(yīng)的關(guān)系，這是早期遺傳學(xué)留給我們的認(rèn)知。人們認(rèn)為基因就像是串在繩子上的珠子，整齊地排列進(jìn)染色體里，每一個基因決定著一個表型。然而，雖然某些基因確實(shí)直接對應(yīng)著特定的性狀，比如眼睛顏色或者血型，但大部分表型遠(yuǎn)比這復(fù)雜得多。許多表型不僅受多個基因的影響，而且也受生物體所處環(huán)境的影響。

事實(shí)上，遺傳密碼其實(shí)不是藍(lán)圖，而更像是電影腳本。腳本是可以被導(dǎo)演修改和重新解讀的；在基因?qū)用?，這個過程就叫做表觀遺傳修飾。修改腳本的時(shí)候，你可能會劃掉一些詞句或者場景；同樣的道理，表觀遺傳修飾可以激活或抑制一整段DNA。就像演員在舞臺上會根據(jù)指令做出各式各樣的表演，基因也可以被精細(xì)調(diào)控。（換句話說，表觀修飾可以改掉祖?zhèn)鞯幕蚪o你預(yù)設(shè)的情節(jié)。）

這些調(diào)控基因的指令通過特殊的化學(xué)物質(zhì)，被編碼進(jìn)我們的DNA和組蛋白里。最常見的表觀遺傳編輯形式是甲基化，表現(xiàn)形式是把甲基（—CH3）加到DNA或者組蛋白上。DNA的甲基化會引起基因的失活，而組蛋白的甲基化可能促進(jìn)或抑制基因的表達(dá)，具體要取決于甲基化的類型和位置。

蜂王和工蜂的基因是一樣的，但蜂王的個頭是工蜂的兩倍；蜂王能繁殖，工蜂卻不能；蜂王能活兩年，工蜂只能活六個星期。誰能變成蜂王？多吃蜂王漿的會變成蜂王。被選中的蜜蜂在幼蟲期會吃上六天的蜂王漿，而其他蜜蜂只能吃兩天。所以蜂王和工蜂的區(qū)別其實(shí)只在于他們的飲食。（插圖/Katie Scott）

涂改液與便利貼

這些修飾不會改變遺傳密碼本身，但會影響基因的表達(dá)。有一些基因修飾可能會持續(xù)人的一生，讓一些基因永遠(yuǎn)處于失活狀態(tài)，就好比用涂改液涂掉基因腳本上的一些場景。正因?yàn)镈NA甲基化的存在，你才沒有在牙上長只眼睛，或者在膝蓋上長個肝臟。還有一種修飾更像是便利貼，影響著基因表達(dá)的程度，這種影響取決于環(huán)境條件，幫助人體針對環(huán)境變化做出快速反應(yīng)。

表觀遺傳學(xué)加劇了先天決定論與后天培養(yǎng)論的分歧。然而先天與后天的界限其實(shí)并沒那么涇渭分明。比如在每個小丑魚（如上圖，就是Nemo那種魚）種群里，都有一個“女上司”和幾個“男下屬”。如果“女上司”死亡，其中一名“男下屬”會經(jīng)表觀修飾而產(chǎn)生激素變化，然后變成雌性，成為新的“女上司”。

與之相似，雌雄鱷魚的差異也不是寫在DNA里的。如果孵化溫度保持在32-33攝氏度，就會孵出雄性鱷魚；而當(dāng)溫度在30攝氏度及以下，就會孵出雌性。這也是表觀修飾在起作用。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)處于相同環(huán)境且基因相同的大鼠會出現(xiàn)明顯的體重差異，或者同卵雙胞胎中的一個會出現(xiàn)精神分裂而另一個完全健康，這些現(xiàn)象的發(fā)生都是因?yàn)楸碛^修飾的存在。壓力、飲食、環(huán)境毒素等都是能觸發(fā)表觀修飾的常見因素，只不過科學(xué)家對其完整過程還不夠了解。

水蚤是一種體型不到蚊子三分之一的甲殼綱生物，它們是自造堡壘方面的專家。每當(dāng)遇到危險(xiǎn)，比如有鯉魚、黃鱸魚等天敵逼近，水蚤會在表皮上長出尾椎、頭盔或者頸牙，就像長出一層外殼。經(jīng)過這一次武裝，水蚤看上去變大了，小一點(diǎn)的天敵也很難吃掉它們了。如果環(huán)境一直不太安全，水蚤一代長出的武裝可以傳遞給第二代、第三代……而一旦天敵消失，水蚤N代又會收起武裝，節(jié)省自身資源。（插圖/Katie Scott）

所有的生物體其實(shí)都在經(jīng)歷兩個版本的歷史故事：一個是由祖先在數(shù)萬年間遺傳下來的進(jìn)化歷史，一個是生物體在自己生命周期里完成的個人歷史。表觀遺傳學(xué)是這兩個版本之間的橋梁，會幫助人們根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，來調(diào)整遺傳下來的特征。遺傳哲學(xué)家Paul Griffiths和Karola Stolz建議我們不要把基因看成不能修改的信息，基因其實(shí)是基因組可以處理和操縱的元素。

就拿喝酒來說，剛開始喝酒的人很容易喝醉，但如果你經(jīng)常飲酒，你對酒精的耐受度可能會增加。養(yǎng)成持續(xù)飲酒的習(xí)慣以后，控制酒精代謝的基因會受到調(diào)控，這些基因的表達(dá)程度會被提高，以便肝臟可以更快代謝酒精。而一旦你開始降低飲酒量，那些基因的表達(dá)又會受到抑制，因?yàn)楹铣啥嘤嗟拇x酶會浪費(fèi)身體的資源。表觀修飾可能也與嗜酒有關(guān)：人們長期飲酒的時(shí)候，會促進(jìn)某個基因的表達(dá)，導(dǎo)致神經(jīng)肽Y的水平提高，而這種神經(jīng)肽會降低焦慮。但如果飲酒量開始下降，那個基因的表達(dá)會被關(guān)閉，神經(jīng)肽Y水平隨之下降，就會導(dǎo)致焦慮的產(chǎn)生。（原來“借酒澆愁”是有科學(xué)道理的，終于知道為什么戒酒那么難...）

云蘭屬植物可以開出幾種不同的花。兩株基因相同的植株可以長出性狀不同的花瓣，取決于控制花瓣對稱性的LCYC基因是否失活。如果LCYC基因啟動表達(dá)，花瓣會卷曲纏繞在雄蕊上，心皮也會柔軟得像舌頭一樣。當(dāng)LCYC發(fā)生甲基化而失活，花瓣就會變得像飛鏢一樣挺立。（插圖/Katie Scott）

隨著科學(xué)家對表觀遺傳學(xué)的了解進(jìn)一步加深，新的醫(yī)療手段也逐漸被開發(fā)出來。研究發(fā)現(xiàn)，有些慢性疾病在基因方面找不到明確根源，可能是因?yàn)橛行┗蛞驗(yàn)楸碛^修飾而被鎖定在異常的表達(dá)形態(tài)里。比如，伏立諾他是一種治療皮膚T細(xì)胞淋巴瘤的藥物，這種藥物會改變表觀修飾，通過抑制一些酶的作用而使得組蛋白乙?；?，進(jìn)而啟動某些抑癌基因。阿扎胞苷是一種治療骨髓增生異常綜合癥的藥物，和伏立諾他的作用類似，通過抑制DNA甲基化來啟動抑癌基因。

對腳本的修改也能遺傳？

但是表觀遺傳學(xué)背后的許多機(jī)制仍然與我們的認(rèn)知不符，表觀修飾的可遺傳性就是其一?？茖W(xué)家在荷蘭發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象。1944年開始，占領(lǐng)荷蘭的德軍封鎖了北部和西部區(qū)域，食物變得非常緊缺，荷蘭境內(nèi)出現(xiàn)饑荒。戰(zhàn)后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)饑荒期間出生的孩子，患上肥胖、心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)明顯增高，而饑荒之前和之后出生的孩子都沒有這種現(xiàn)象。饑荒中出生的孩子長大后，他們的后代卻跟他們一樣，肥胖、患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)也比一般人要高，而這些第二代孩子并沒有經(jīng)歷過饑荒，哪怕在娘胎里也沒挨過餓。在1968-1970年的尼日利亞比夫拉饑荒、1958-1961的中國饑荒里，也出現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。最恰當(dāng)?shù)慕忉尶赡苁牵?strong>饑荒期間導(dǎo)致的表觀遺傳改變，經(jīng)由父母傳給了后代。

表觀遺傳修飾為什么會傳給后代？這個傳遞是如何實(shí)現(xiàn)的？這些都是未解之謎。在形成卵子或者精子的過程中，大部分的表觀遺傳信息都會被我們體內(nèi)的酶抹去。卵子和精子保留下來的表觀修飾痕跡只夠維持這些細(xì)胞的正常功能而已。當(dāng)卵子與精子融合成為受精卵，又一波酶會抹掉卵子和精子的表觀修飾痕跡，在這個階段，雖然仍存在調(diào)控細(xì)胞表達(dá)的修飾信息，但也只是和胎兒早期發(fā)育過程有關(guān)。根據(jù)科學(xué)家們在饑荒幸存者后代基因組內(nèi)發(fā)現(xiàn)的信息，父母傳給后代的表觀修飾信息肯定還是存留在后代體內(nèi)的，只是我們不知道這些信息是什么，它們又保存在哪里。

基因相同的實(shí)驗(yàn)用大鼠可能有棕色、黃色或者斑點(diǎn)幾種不同體征，具體取決于一種Agouti基因的表達(dá)情況。如果這種基因只在大鼠毛囊部位被啟動表達(dá)，那大鼠就是棕色的；如果在大鼠全身每個細(xì)胞都被啟動表達(dá)，那大鼠就是黃色的。同時(shí)這種基因還會影響大鼠的食欲，黃色大鼠更容易患上肥胖癥、糖尿病和癌癥。如果黃色大鼠在懷孕前兩周到幼崽斷奶期間，都攝入葉酸、膽堿、維生素B12等富含甲基的補(bǔ)充劑，Agouti基因就會受到甲基化調(diào)控，就會有更多的幼崽變成棕色大鼠，體型更瘦，也不容易患上糖尿病和癌癥。（插圖/Katie Scott）

后天經(jīng)歷會傳遞給下一代的說法，其實(shí)不是什么新鮮事兒。希臘名醫(yī)希波克拉底描述過一種半神化的人種——巨頭人，他們會人為改變新生兒柔軟顱骨的形狀，于是漸漸整個族群都有了很長的腦袋。19世紀(jì)初期，法國博物學(xué)家拉馬克（Jean-Baptiste Lamarck）認(rèn)為機(jī)體后天獲得的特征可以遺傳給后代，盡管他的觀點(diǎn)受到達(dá)爾文支持者的抨擊。即使到了20世紀(jì)，許多支持表觀遺傳修飾的證據(jù)開始浮現(xiàn)，很多生物學(xué)家還是很抵觸這個概念。

一方面來說，在任何科學(xué)領(lǐng)域，每當(dāng)新觀點(diǎn)挑戰(zhàn)傳統(tǒng)理論，都會出現(xiàn)抵觸情緒。但對表觀遺傳的抵觸可能還與我們的文化意識有關(guān)。表觀遺傳學(xué)否定了關(guān)于基因的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，認(rèn)為人類并不存在穩(wěn)定不變的本質(zhì)和本性，我們可能再也沒法說“這寫在我們的DNA里”了。

（譯文完）

。。。。

DNA不是一成不變的藍(lán)圖，而是可以編輯修改的腳本。

出生前的溫度能決定鱷魚的性別，幼蟲期的飲食能決定蜜蜂的地位，而鱷魚和蜜蜂本身并沒有辦法做出選擇。作為人類，雖然我們的特征也受到環(huán)境的影響，但我們?nèi)匀豢梢灾鲃幼龀鲞x擇和改變。壓力、飲食、作息、生活習(xí)慣和經(jīng)歷都會影響表觀遺傳的結(jié)果，這些都是我們可以選擇的道具。不管腳本怎樣，你仍然有機(jī)會改寫結(jié)局。

說到底，你才是自己人生的導(dǎo)演。

人生如戲

記得帶上你的腳本

微基因

－《肉體研究所》－

嚴(yán)肅地聊聊肉體這件小事

編輯 by Lily

本站是提供個人知識管理的網(wǎng)絡(luò)存儲空間，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，不代表本站觀點(diǎn)。請注意甄別內(nèi)容中的聯(lián)系方式、誘導(dǎo)購買等信息，謹(jǐn)防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請點(diǎn)擊一鍵舉報(bào)。

轉(zhuǎn)藏 分享

QQ空間 QQ好友新浪微博微信

獻(xiàn)花（0） +1

來自：我愛戀戀 > 《個人！人生》

舉報(bào)/認(rèn)領(lǐng)