科学家们关于线虫的一个研究结果表明,不仅环境可以影响基因表达,而且仅通过改变基因外的蛋白就可以开关基因功能,这一结果更首次证明了不需要改变基因,这种长寿也可以遗传。现在,科学家们正在确定这种不靠基因就可以遗传的长寿现象是否具有广泛性,为将来研究人类的长寿做准备。
几乎所有人都知道,遗传得考基因,这是唯一的途径。
但是,最近科学家们发现,有一种生长于泥土中的线虫,当其发生突变而成为长寿线虫后,即使其后代没能从基因水平上继承这一长寿突变,也会将这一长寿特质遗传给下一代。也就是说,在基因没有发生改变的前提下,只需改变外部的环境因素,长寿依然可以“遗传”。科学家们的这一相关研究结果已发表于近期《自然》(Nature)杂志网络版上。
神奇的发现
美国斯坦福大学和哈佛大学的科研人员以线虫为对象研究长寿的相关基因。这是一种研究细胞衰老和长寿最常用的模式生物之一。因为科学家对它的遗传系统非常熟悉,对其相关的基因和蛋白功能了如指掌,所以稍有变化就能清楚地检测到;而且,线虫寿命有限,一般就是两三周,倘若有基因或是因素影响到线虫的寿命,能随时观察到。
以往的常规研究一般都关注基因序列的变异对线虫寿命的影响,进而确定长寿相关的基因。科学家也确实发现了一些基因的变化会改变线虫寿命。然而在这次实验中,科学家运用了特殊的手段,于是有了意外的发现。
这项研究始于2010年,斯坦福大学的安妮·布鲁内特(Anne Brunet)带领的小组专门研究一种名为ASH-2的蛋白质。他们发现,这种蛋白在老化基因的开放与关闭中扮演着很重要角色,它会通过影响组蛋白和DNA的复合体,从而决定基因是否正常表达:当有这种蛋白存在时,基因会呈现一种开放状态,也就是一种表达增强的状态,线虫会正常衰老死亡;而缺乏这种蛋白时,基因就是一个封闭结构,抑制表达,从而延长寿命。实验观察结果表明,当线虫缺乏ASH-2时,其寿命平均可延长30%。
在此研究的基础上,安妮·布鲁内特的学生艾瑞克·格里(Eric Greer)继续深入。他首先从基因水平上进行改造,阻断了ASH-2的形成,再次证实了线虫寿命有所延长;然后,他进一步培育这个长寿线虫的后代,跟踪观察后代、再后代的寿命。结果他发现了一个很意外的现象:虽然后代线虫的基因都已恢复正常,但是它们的老化基因都没有被正常表达,这些线虫保留了祖先的长寿记忆,仍旧都是长寿线虫。这一现象一直持续到第四代。
这一结论非常有趣。以往,科学家们都是通过改变基因来影响线虫的寿命,而这次的研究结果不仅表明环境可以影响基因表达,而且仅通过改变基因外的蛋白就可以开关基因功能,这一结果更首次证明了不需要改变基因,这种长寿也可以遗传,尽管目前看来这种遗传仅仅持了四代,并不能持续太久,但这也从另一个角度证实,与此相关的遗传病可能并不来源于基因的改变。
拉马克再现?
科学家的这一发现,也同时让人费解。
说起来,其实,这种不改变基因的遗传方式,并不是首次发现。科学家以前就曾观察到,一些花的颜色改变并不是由基因导致的,但这种变色却能够遗传。在生物学上,这被称之为“表观遗传学”。这一理论的主要代表人物就是我们熟知的拉马克(Jean-Baptiste Lamarck),也就是我们中学课本中,和达尔文比较对立的那个家伙。还是让我们先把关于遗传和进化的观点梳理一下吧。
人尽皆知,我们星球上如今存在的物种是经过亿万年进化而来,主要理论就是达尔文的进化论——不同物种的不同性状在自然选择之下,处于竞争优势的,其存活和繁衍能力就更强,久而久之,物种通过生存竞争,经过自然的选择淘汰,不利的基因最终将被剔除,存在下
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