Cell：三代相傳的小RNAs

日期：2014-07-21 09:23:57

一些人類饑荒和動物研究的證據表明，饑餓可以影響挨餓個體后代的健康。但人們卻一直并不清楚這樣的一種獲得性性狀是如何從一代向下一代傳遞的。一項線蟲新研究證實，饑餓可以誘導一些小RNAs發生特異性的改變，這些改變至少可以遺傳三代，且這似乎沒有任何DNA的參與。

由哥倫比亞大學醫學中心(CUMC)的研究人員完成的這項研究，提供了有趣的新證據證明遺傳生物學比以前認為的要復雜的多。相關論文發表在7月10日的《細胞》（Cell）雜志上。

獲得性性狀可以遺傳，這一觀點可追溯至Jean Baptiste Larmarck，其提出當個體適應他們的環境，并將獲得性性狀遺傳給他們的后代時，物種發生進化。與之不同，達爾文認為是隨機突變向生物體提供了一種競爭優勢，驅動了物種進化。就長頸鹿來說，個別長頸鹿碰巧脖子稍長一些，得到了更好的機會來獲取食物，因此能夠有更多的后代。隨后的遺傳發現支持了達爾文的理論，Lamarck的觀點逐漸為人們所淡忘。

論文的領導者、霍華德休斯醫學研究所研究員、分子化學與分子生物物理學教授Oliver Hobert說：“然而，像二戰期間荷蘭饑荒這類的事件卻迫使科學家們重新審視獲得性遺傳。”在饑荒期間產子的挨餓婦女她們的孩子特別容易罹患肥胖以及其他的代謝性疾病，她們的孫輩也是如此。一些對照動物實驗也發現了類似的結果，一項大鼠研究證實：父親長期高脂飲食可導致它們的雌性后代肥胖。

在2011年的一項研究中，Hobert博士實驗室的博士后人員Oded Rechavi發現，對一種病毒形成抵抗的線蟲能夠將這種免疫連續多代傳遞給它們的后代。這種免疫不依賴于生物體的基因組，而是以一種沉默病毒的小RNAs形式進行傳遞。其他的一些研究也報告了類似的結果，但其中卻沒有任何的研究涉及這一問題：由自然環境如饑荒誘導的生物學反應是否能夠傳遞給后代。

為了解答這一問題，Hobert博士研究小組讓線蟲饑餓了6天，隨后檢測了它們細胞的分子變化。他們發現，饑餓的線蟲生成了一組特異的小RNAs（這些小RNAs涉及基因表達的各個方面，但并不編碼蛋白質）。這些RNAs持續存在了至少三代，即便是線蟲被喂給正常的飲食。研究人員還發現，這些小RNAs靶向了一些在營養攝取中起作用的基因。

自從這些小RNAs響應饑餓生成以來，它們就從一代傳遞至另一代。Hobert 博士說：“從其他一些研究中，我們知道小RNAs可以在全身的細胞之間傳送。因此，可以想象得到饑餓誘導的小RNAs進入到了線蟲的生殖細胞——即它們的精子或卵子中。當線蟲繁殖之時，這些小RNAs可以獨立于DNA，在生殖細胞的胞體中跨代傳遞。”

研究還發現，相比于對照線蟲的后代，這些饑餓線蟲的后代更為長壽。Hobert 說：“我們沒有證實饑餓誘導的小RNAs導致了壽命延長——只是存在一種關聯。有可能這些小RNAs為線蟲提供了一種手段控制后代相關基因的表達。”

這些研究結果不能促成直接的臨床應用。“然而，它們表明了我們應該認識到除了DNA改變，可能還有其他的一些事物對生物體的健康造成了長期的影響。換句話說，發生在一代身上的事情，無論是饑荒或是其他一些創傷性事件，都有可能與子孫后代的健康相關。”