“历史”如何塑造了人们的DNA

时间:2022年11月23日
来源:PNAS

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表观遗传学研究发现,在历史性衰退期间出生的孩子在以后的生活中有加速衰老的迹象。人类在头九个月的经历可能会影响我们的整个人生。

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Unemployment demonstration during the Great Depression in front of the Capitol, 1931.          

1931年大萧条期间,人们在美国国会大厦前要求失业者的权利。

美国历史上最严重的经济衰退决定了人们的变老能力——甚至在他们出生之前。研究人员发现,在1929年至1939年的大萧条期间出生的人,其细胞有加速衰老的迹象。大萧条最严重的时候,约25%的美国劳动力失业。

该研究的作者测量了细胞表观基因组的这些变化。表观基因组是附着在DNA上的化学标记的集合,它决定了基因在每个细胞中的表达时间、地点和表达量。他们认为,他们发现的标记模式可能与较高的慢性病和死亡率有关。

这项研究发表在11月18日的《PNAS》上,它为一系列研究增添了新的内容,这些研究表明,在发育的最初阶段,暴露在诸如压力和饥饿等艰苦条件下,会影响人类几十年的健康。威斯康星大学麦迪逊分校的经济学家Lauren Schmitz说,这些发现突出了旨在帮助孕妇的社会项目如何成为对抗儿童健康差异的工具。

加州大学洛杉矶分校的环境表观遗传学家Patrick Allard说,尽管这项研究远不是第一个将重大历史事件与表观基因组变化联系起来的研究,但这种信号出现在从七八十岁的人收集的数据中这一事实“令人震惊”,这肯定会成为教科书的内容。

表观遗传变化

在发育的最初阶段,胚胎是一组潜力,包含构建身体分子成分的遗传指令。然而,随着时间的推移,细胞会在DNA上添加或移除被称为表观遗传标签的化学修饰物,这些修饰物会塑造这些细胞及其后代执行指令的方式。这些标签受到多种因素的影响,包括激素、饮食和人们的环境。

在这个关键时期所做的改变可以持续一生。2008年,研究人员发现,在第二次世界大战末期的荷兰饥荒期间怀孕的人,与在此期间以外出生的兄弟姐妹相比,具有不同的表观遗传标记。在饥荒期间出生的人在以后的生活中患代谢疾病的几率更高,这使科学家们怀疑,他们在早期发育期间所遭受的营养不良会永久地影响他们的身体处理食物的方式。

从那以后,大量的动物研究将早期暴露于污染物、压力和不良饮食与各种各样的表观遗传改变联系起来,这些表观遗传改变可以塑造从头发颜色到大脑发育的一切。但是,德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的生物人类学家Ainash Childebayeva说,只有少数研究成功地发现了人类的这些趋势。

部分原因是,让人们经历饥荒等有害事件来观察基因表达的形成是不道德的。相反,科学家必须回顾重大的历史事件,以确定这些事件是否影响了人们以后的生物学。

通过比较大约800名20世纪30年代出生的人的衰老标记,研究小组发现,那些出生在美国受经济衰退打击最严重的州——失业率和工资削减最严重的州——的人有一种标记模式,使他们的细胞看起来比实际年龄要老。对于那些出生在20世纪30年代经济状况较好的州的人来说,这种影响减弱了。

这些细胞可能在儿童早期或生命后期改变了表观遗传标签。但研究结果表明,大萧条时期出生的孩子在出生前就已经奠定了某种生物学基础,这种基础影响了他们日后在表观遗传学上的衰老。

Childebayeva说,目前还不清楚是饮食、压力还是其他因素导致了加速衰老,如果不能回到过去并梳理这些影响,就很难确定信号背后的生物机制。尽管如此,她说:“这类研究真的很重要,因为它们强调了早期发育对晚年的健康和疾病结果有多么重要。”

科学与社会

尽管自20世纪30年代以来,孕妇的医疗保健和经济理论都在不断发展,Schmitz认为像这样的研究可以揭示当今的社会问题。例如,今年早些时候,美国最高法院撤销了联邦堕胎权。几十年的研究表明,被拒绝堕胎的人在意外怀孕后比那些可以堕胎的人更有可能经历经济困难。

Schmitz说:“我们从这项研究中看到,社会经济结构的不平等使妇女难以获得她们需要的护理,这可能会产生长期的后果。随着世界各地社会不平等现象的加剧,研究结果还突显了带薪产假、福利支付和其他政策和计划如何有助于缩小未来的健康差距。我们在头九个月的经历可能会影响我们的整个人生。我认为,作为一个社会,我们可以同意,在你出生前经历一次衰退不应该影响你的寿命。”

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