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我们现在都知道精子会携带除了其基因组以外的更多表观遗传信息。而且在交配过程中,雄性精液也会携带蛋白质和其它分子,这些也许也具有重要的信号作用。
生物通报道:在过去的几十年里,科学家们越来越发现“获得性性状可以被遗传”这并不完全错了。一些表观遗传标记,基因组序列中未编码的信息,生物生命周期中对环境条件的应答都表明这些信息也许是可以遗传的。这些发现有助于现代科学深入到环境的跨代影响研究中,现在研究人员开始分析表观遗传的机制,寻找祖先影响后代的证据。
父亲的影响
我们现在都知道精子会携带除了其基因组以外的更多表观遗传信息。而且在交配过程中,雄性精液也会携带蛋白质和其它分子,这些也许也具有重要的信号作用。
此外,父亲也有可能会通过直接接触或粪便传递微生物给其伴侣和后代,甚至还有证据表明在一些物种中,妈妈对孩子的遗传影响是由爸爸决定的,因此雄性对其伴侣印象会改变其后代的未来。
研究人员为了确定父亲的经历是否会通过精子或者某种其他机制被传递给其后代,他们利用体外受精 (IVF)培育小鼠,用纯化精子对卵子受精,如果出现的影响很明显,那么这就表明表观遗传机制确实存在于精子本身,如果影响会消失,那么就表明相关信息可能存在于精子之外,比如精液。
哥本哈根大学的研究人员发现,男性体重会影响精子中的遗传信息。肥胖男性和精瘦男性的精子存在显著的表观基因组差异。
表观遗传学修饰能在不改变DNA序列的情况下调控基因的表达。据介绍,这项研究首次在肥胖男性的精子中鉴定了表观遗传学改变。这意味着男性可以通过精子将生活环境的信息传递给后代,甚至影响孩子的肥胖几率。这种机制在进化上很有意义,因为食物可用性信息能使后代具备一定的优势。
哥本哈根大学的Romain Barrès及其同事收集了13名肥胖男性(体重指数BMI为23)和10名肥胖男性(BMI为32)的精子样本,检测了精子基因组的多种表观遗传学标签,以及调控表观遗传学改变的小非编码RNA。研究显示,在肥胖男性和精瘦男性的精子中,小非编码RNA和甲基化模式存在显著差异。
近几年来人们逐渐意识到,父母的生活经历能使生殖细胞发生表观遗传学改变,决定其后代的身体健康和行为模式。宾夕法尼亚大学的科学家们日前发现,父亲经受的压力会改变精子中的miRNA,进而影响其后代的大脑发育。
Tracy Bale及其同事给雄性小鼠施加不同的压力,比如让它们接触狐狸的气味,把它们限制在管子里或者给它们听白噪声。这些小鼠的后代在面对压力条件时,释放出的皮质酮会变少。这一现象被称为下丘脑—垂体—肾上腺轴灵敏度下降。
研究人员发现,压力条件使父本小鼠精子中的九种miRNA增多。他们将这些miRNA注入正常小鼠的受精卵,并把受精卵植入雌性小鼠体内使其成熟。研究显示,受精卵生成的小鼠与压力小鼠的后代非常相似,在应激情况下释放的皮质酮都比较少。进一步研究表明,注入九种miRNA敲低了受精卵中特定基因的表达,将父亲感受到的压力传递给了后代。
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