不靠基因 也能遗传


  居于土中的线虫,当发生可以使其长寿的特定突变时,即使其后代没有继承这一突变,也可以将长寿这一特性传下去。这一发现发表在今天的《自然》杂志网络版上。这相当于现代版的“拉马克遗传学说”(Lamarckian inheritance),该学说中曾提到,后天获得的特征可以不改变基因密码而传给后代。

  尽管许多进一步的研究尚待进行,这一发现还是使以下事件发生的可能性大幅提高:一位祖母的饮食严控热量摄入,这影响了长寿基因的表达,她的后代也可能会长寿。

  遗传是通过“外生”实现的:DNA(即普遍存在的A、T、C、G)中发生改变的并非编码序列,而是DNA发生了化学变化,这影响到基因是否能够表达。这种变化之一就包括组蛋白,它在细胞中为一长串DNA充当轴线。一些著名的长寿基因,如Sir2家族基因产生的蛋白质,就能够改变组蛋白。

  去年,斯坦福大学的安妮·布鲁奈特(Anne Brunet)和她的同事们的报告称,另一种名为ACH-2的蛋白质化合物也能改变线虫的组蛋白,将组蛋白和DNA的复合体改造成为一个“开放”的状态,从而增强基因的表达。缺乏ACH-2可以使线虫的寿命延长30%。

  布鲁奈特表示,这是很有可能的。因为没有这种蛋白质,DNA就是一个封闭的结构,和表达基因的细胞结构的互联性很低。“这样,老化基因可能不会得到充分表达,从而延长了寿命。”她说。

  在这项新研究中,布鲁奈特的研究生埃里克·格瑞尔(Eric Greer)通过基因变异的方式,阻断了三种构成ASH-2的关键蛋白质。和预想一样,线虫的寿命比通常20天的实验室寿命延长了7天。然后,格瑞尔用普通线虫来培育变异后的线虫,直到后代的基因变异消失为止。但这些后代仍旧长寿,就像是变异线虫自己的后代一样。即便它们的关键蛋白质的基因已经恢复正常,但对于长寿的外遗传记忆却得以持续。其结果是,它们的DNA彼此紧紧缠绕,将本该具有的老化基因挤没了位置。

  阿德莱德大学的一位科学家艾玛·怀特洛(Emma Whitelaw)表示:“跨代外遗传是一个颇富争议的领域。”,她没有参与这项研究。“这项研究将会激励研究人员使用其他的生物体进行试验,以更加认真地对待跨代外遗传。”

  这项关于长寿的发现的适用范围有多大,现在仍不明朗。从酵母菌到人类,都与线虫一样有自身的ASH-2。然而,许多关于无脊椎动物老化的研究,尚待在更复杂的动物身上复制。

  这已经不是科学家首次指出获得性特征能够遗传了,让·巴普蒂斯特·拉马克(Jean-Baptiste Lamarck)在两个世纪前就已提出了这一假定。一项2003年的研究显示,当雌性老鼠食用了甲基化的食物后,其后代的毛色和其他特征会发生改变。一篇发表于2010年的论文发现,当雄性老鼠食用高脂肪食物,其雌性后代会变胖并患有2型糖尿病。同年的另一篇论文发现,通过饮食来改变雄性老鼠的胆固醇代谢,会改变其后代体内的胆固醇和脂肪含量。这些案例中,都没有基因改变,只是双亲之一获得了某项特征,就世代传了下去。怀特洛称之为“一种双亲经验的结构性记忆”。