根据基本的遗传学原理,如果某些基因有助于父母的生存和繁殖,父母就会把这些基因传给他们的后代。而最近的一些研究表明,真实情况要复杂得多:基因可以在环境或其他因素的作用下被关闭或沉默,而这些变化有时可以从一代传到下一代。这种现象被称为表观遗传,它还没有被很好地理解。
据PhysOrg.com网站2月3日报道,马里兰大学的遗传学家首次提出了一种特定的机制,父母可以将沉默的基因传递给他们的后代,而且这种沉默可以维持25代以上。这一发现可能会改变人们对动物进化的理解,并有助于在未来设计出广泛的遗传疾病治疗方法。马里兰大学细胞生物学和分子遗传学副教授安东尼-何塞(Anthony Jose)说:"生物学家长期以来一直想知道有多少来自环境的信息会传递给下一代,而这一机制首次显示了这种情况是如何在动物组织层面发生的。
他们研究了一种叫做Cryptobacterium hidradenum的蛔虫,让它的神经细胞产生与特定基因相匹配的双链RNA分子(dsRNA)。dsRNA分子可以在体细胞之间移动,当它们的序列与相应的细胞DNA相匹配时,就会使该基因沉默。他们这次发现,dsRNA也可以进入生殖细胞,并使其中的基因沉默。更令人惊讶的是,这种沉默可以维持25代以上。
如果这种机制也存在于其他动物(包括人类)中,这表明物种有一种完全不同的方式来应对它们的环境而进化。"这种机制给了动物一个工具,使其进化得更快"。何塞说,我们仍然需要进一步证实,如果动物利用这种RNA运输来适应它们的环境,这意味着我们必须重新理解进化的机制。
长期稳定的沉默效应对于开发遗传疾病的治疗方法至关重要。十多年来,研究人员一直在关注一种名为 "RNA干扰"(通常称为RNAi)的过程,作为一种潜在的基因疗法,它可以用成对的dsRNA针对任何疾病基因。最大的障碍是实现稳定的沉默,以便患者不必反复使用高剂量的dsRNA。
"RNAi作为一种治疗方法是有希望的,但疗效会随着时间和细胞分裂而下降。"何塞说,蛔虫神经细胞中的特定dsRNA可能具有某些化学修饰,使基因沉默稳定了许多代。对这种分子的进一步研究可能有助于解决RNAi疗法的疗效。
何塞还指出,蛔虫和人类之间存在着巨大的差异。与简单的动物不同,哺乳动物在遗传上能够每一代都对沉默的基因进行重新编程。从表面上看,这似乎是为了防止表观遗传,而以前的证据表明,环境也能导致哺乳动物的一些代际遗传。他们的研究有助于发现这种代际遗传的原因。
某些基因可能真的很平淡,沉默了25代以上。因此,在观众看来,巨帅的父母生出的孩子不那么好看,不应该总是怀疑人们做了整形手术。美国科学家的这项新研究很重要,不仅因为它为治疗遗传疾病提供了新的思路,而且还为我们解释了生物的强大适应能力。为了应对不可预知的、生物性的继承,你不能仅仅依靠DNA这套魔法。你必须要有几只手的配合。