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人的性格主要是遗传还是后天经历塑造的?那么猫的性格差异该如何解释?

文章发布时间:2015/5/26 13:03:39


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性格

网友回答:


人的性格主要是遗传还是后天经历塑造的?那么猫的性格差异该如何解释?典型的nature与nurture的问题,基因和环境是相互作用的,没有单一条件就可以控制性格的。


答友:经历决定的,很可能就是一件当初没有留意过的小事儿,比如小猫刚睁眼爬出窝的时候摔了一跤
猫咪从幼猫到成猫就一年功夫不到,性格形成的时间段更短暂,不可测因素更多的


答友:人的每一秒都在成长为不一样的性格。这过程从受精卵开始到死亡时结束。
猫也是~喵~~\(≧▽≦)/~

昨天看了这么一篇。手机不方便贴链接。全文搬啦~
《如果人生重来,你也不再是你》
(文/Helen Pilcher)孕育双胞胎,通常会令人欣喜。有两个同卵双胞胎女婴,在母亲的腹中健康成长,直到足月,然后出生在荷兰的一家医院里。然而,孩子出生后,医生注意到了一些不对劲的地方——其中一个女婴完全正常,另一个却拥有两个阴道、两个结肠和一条朝背下部呈分裂状的脊椎。



这是两条新生命的开始,也是学者花费数十年时间解开一个生物谜团的第一步。医生曾对胎盘进行过检查,知道到这是一对同卵双胞胎,那么是什么原因导致拥有相同基因组的双胞胎,差异会如此悬殊?



众所周知,同卵双胞胎可以成长为完全不同的成年人——不仅仅是个性,随着年龄的增长,生理差异也会越来越明显。这通常归因于环境的不同,然而,那对双胞胎拥有相同的环境——母亲的子宫,她们的差异却如此显著,并且与生俱来,究竟发生了什么?



解决这一谜团,不仅有助于解释为何同卵双胞胎会变得不同,也能解释我们何以成为我们自己。在长达一个世纪的时间里,正统观念认为我们是基因组与环境的产物,尽管在两者谁更重要这个问题上,仍然存在激烈争论(先天与后天之争),生物学家已经达成共识——他们是在共同发挥作用。但是,最新发现暗示事实更为复杂,如果我们重置时间,回到你被怀上那一刻,不断重演你的生命,即使拥有相同的基因组与环境,每次你都会成长为不同的自己。这是如何做到的?在先天与后天之外,还有什么在发挥着作用?



自达尔文的表弟——科学家弗朗西斯·高尔顿(Francis Galton)在一个世纪前开启这一争议以来,双胞胎便成了先天与后天之争的关键。现在,全球有超过150万对双胞胎参与了旨在评估基因组与环境相对作用的各种研究,从衰老到疾病,从恐惧到宗教信仰,无不涉及。



双胞胎研究基于极少的假定:双胞胎通常一起成长,因此共享相同的环境;同卵双胞胎由一个受精卵分裂而来,因此他们的DNA完全一致;异卵双胞胎由两个不同的受精卵形成,因而DNA存在差别。如果同卵双胞胎在一些特定特征上比异卵双胞胎更为相似,这一逻辑便成立,比如头发颜色必定由基因组决定。如果同卵双胞胎在一些特征上与异卵双胞胎差异不大,比如所使用的语言,就表明这取决于环境。



荷兰双胞胎的例子却驳斥了先前的双胞胎研究。于是,研究者极力想要寻找,到底是什么因素使得她们在出生前就有了如此巨大的生理差异。他们首先想到的是,这对双胞胎或许并非完全同卵双生。研究那对荷兰双胞胎的团队成员之一、阿姆斯特丹自由大学(VU University)的多尔特·布姆萨马(Dorret Boomsma)说:“你能找到遗传不一致的同卵双胞胎,但他们都属极端个案,而非自然规律。”



两种情况可导致同卵双胞胎出现基因差异,有时受精卵分裂时会产生错误,极端情况下,整条染色体可留存在双胞胎其中的一个人中,而在另一个人中缺失。1983出生的三胞胎便是例子,当受精卵分裂时,其中一个缺失了整条Y染色体,因此三胞胎发育成了两男一女。



双胞胎疑云



就算受精卵分裂时不发生基因错误,后续变异也可导致差异。如果一个变异发生在发育极早期,那么双胞胎之一体内的所有细胞都可能遗传这一变异,在另一个体内则不会出现。绝大多数变异没有可供辨识的效应,但有时会影响关键基因。那对荷兰双胞胎中分裂的脊椎这一特征,指向一个特定的基因,因为她们与拥有紧致分叉尾部的不正常小鼠相似。这些小鼠在被称为轴素(Axin)的基因中存在变异,该基因在发育过程中起到使身体平展的作用。



因此,研究者对女孩体内的轴素基因进行了测序,却惊讶地发现她们之间没有任何差异。这让研究者思考,是否有其他东西抑制了轴素基因的表达。



我们早已熟知的表观遗传标记(epigenetic mark),是一种附属于DNA、影响其活性、却不改变其序列的化学记号。确切地说,如果一段DNA附属了许多甲基群,它附近的基因活性将被抑制。(参见《祖先的经历,也能遗传给你?》)因此,研究团队对双胞胎血液细胞中的轴素基因,进行了更为详细的观测。



正如预料,脊椎分裂的那个女孩,轴素基因周围甲基化水平很高。因此,在其他因素尚没有被排除的情况下,研究者认为,女孩体内的某种因素促使其甲基化水平升高,进而导致基因表达关闭,最终影响生理发育。



谜团被解开了吗?还差得远呢。是什么导致,而且是仅仅导致双胞胎中的一个,甲基化水平远高于临界阈值?澳大利亚昆士兰医学研究所的尼克·马丁(Nick Martin)说:“这是个大问题!”



不仅如此,双胞胎之间的许多其他差异,也与甲基化程度有关。研究甲基化水平如今既便宜又简单,因此最近几年相关研究甚多,关注的重点仍是:像荷兰双胞胎那样的同卵双生儿,为什么其中一个会出现特定性状,另一个却没有。研究者已经在那对荷兰双胞胎身上发现了癌症、类风湿关节炎和孤独症等多方面的甲基化差异。



令人感兴趣的是,研究者正把不同的甲基化水平与行为差异关联起来。例如,在一对同卵双生女性中,其中一位是不惧危险的战地记者,另一位则是规避风险的办公室经理,研究者发现她们体内与压力和焦虑相关的基因存在差异。没有人能够断言这个差异能够解释她们行为的不同,但至少有助于解释那位记者在危急情况下为什么不那么焦虑,而这恰恰能影响她的职业选择。



然而,办公室经理与战地记者之间甲基化水平的差异,也可能是她们不同行为与环境的结果,而非原因。没有一项双胞胎研究能证明,甲基化水平差异会引起疾病,或者改变行为。在英国伦敦国王学院精神病学研究所从事相关研究的表观遗传学家乔纳森·米尔(Jonathan Mill)提醒说:“研究结果都是相对的。”



表观差异确实多数(绝非所有)受到了我们生存环境的驱使。研究表明,所有的环境因素,从杀虫剂和污染物到食物、从吸烟到酗酒,都能改变甲基化模式。一旦甲基化模式改变,就可能产生持久的影响。例如,当吸烟者戒烟后,他们的甲基化模式会快速恢复至正常水平,但有些变化却可持续长达几十年的时间——这解释了为何一些烟民在踩熄他们的最后一个烟头后,癌症与呼吸道疾病的患病风险仍然会长年居高不下。许多研究表明,特定的甲基化变化能诱发癌症。



一些甲基化变化既是诱因,也是结果。环境在塑造我们的表观形态中起到了关键作用,继而也能进一步影响基因活性,从而改变我们的行为、对生活方式的选择以及健康状况,从而改变我们的生活环境,如此循环往复。正如2012年一项研究指出的,这可能解释了为何同卵双胞胎的表观基因组(epigenomes)能在数年后产生差异。



可辨识差异



荷兰莱顿大学医学中心的巴斯蒂安·赫吉曼斯(Bastiaan Heijmans)说:“同卵双胞胎的甲基化模式差异,随着他们经历越来越多的不同环境而变得愈发明显。”这正是他领导的一项研究的成果。我们的表观特征似乎与个体、发育路径、环境及经验相映,它们与我们一样,都是唯一的。



但是如果这么多都与环境有关,那为什么共享同一个子宫及诸多生命早期经历的同卵双胞胎,能够在出生前就出现差异呢?来自澳大利亚墨尔本的默多克儿童研究所的双胞胎学者杰夫·克雷格(Jeff Craig)和理查德·沙福瑞(Richard Saffery),在怀孕仅32周的同卵双胞胎中就发现了罕见的甲基化情形。



这可部分归因于微妙的生理区别,如他们脐带尺寸的差异,也有可能是由偶然事件引起,如细胞分裂时表观遗传标记复制的失败。发育早期一个细胞的改变,能够影响成年人的许多器官。



美国约翰霍普金斯大学医学院的安德鲁·范伯格(Andrew Feinberg)认为,个体间的一些表观差异并非仅仅是偶然事件的结果,这些偶然性是内置的,是演化的结果。他的研究暗示,在我们基因组内存在成百上千的区域,这些区域的甲基化模式既不是由基因安排,也非由环境决定,而是在个体间存在广泛的差异。这些区域中包括许多关键的发育基因。



那么,到底发生了什么呢?范伯格认为,这是为了规避演化风险的一种方式。许多动物必须在时常变化的环境中生存,他声称,偶然的表观改变在基因相似的后代中会产生更多的变化,从而增加它们的存活率。



如果你开始头疼了,赶快振作起来。大量偶然的表观改变能够依据环境而发生自身变化,在食谱给定的小鼠体内,甲基化模式也会变得越来越多样(参见《公共科学图书馆—遗传学》,第7卷,e1001380页)。



目前仍不清楚偶然变化究竟有多重要。理想的研究是,培养一组相同环境下的克隆体来观察它们如何成长——这明显不能用在人类身上,但可用小鼠进行实验。在一个这样的实验中,40只被放射性标记的小鼠共同生活在一个布置有花瓶、管子和玩具的5层笼子中,研究者记录了它们的每一步行动(参见《科学》,第340卷,756页)。



在最初阶段,小鼠的表现很相近,但它们的探索方式随着时间开始改变。研究团队成员之一、德国神经变性疾病中心的格尔德·肯佩尔曼(Gerd Kempermann)说:“它们发展出了不同的个性。”



这项研究为“动物能够在相同基因组与环境的情况下成长为不同个体”的观点增添了证据。它同样表明,差异能够在一个动态的、交互的过程中产生。一个稍微活跃些的小鼠可能会比不活跃的个体多探索那么一点点,它就有可能碰到更多笼子中的同伴,有可能体会到从塑料管中滑下的乐趣,这可能加强它游玩的癖好,继而使它更善于攀爬,同时更愿意也更有能力去探寻更多新的经历。甚至,肯佩尔曼还发现,最具探险精神的小鼠在它们的海马体(大脑中与学习记忆相关的区域)中长出了更多新的神经细胞。当初微小的差异被放大,反馈于生理及行为上,继而塑造了个体。


此项研究并没有关注那些微小差异的原因,但是作为基因组与环境(先天与后天)之间的协调者,表观遗传一定是引起这些微小差异的主要因素。肯佩尔曼说:“表观遗传是解释我们研究结果的潜在机理。”表观遗传差异最初可能偶然出现,也可能归因于子宫生理差异,或是二者的综合产物。克雷格说:“双胞胎可能共享同一个子宫,但在其中的经历可以差别很大。”



这些初期微小的表观遗传差异可能影响基因活性,改造我们与环境的交互活动,继而向表观遗传基因提供反馈,放大之前的信号。之后,基因表达受到影响,我们的生理与行为以及认识世界的方式得到重塑。英国伦敦精神病学研究所的基因学家罗伯特·普洛明(Robert Plomin)说:“并不是环境发生在我们身上,而是我们创造自己所处的环境。”举个极端的例子,假如双胞胎之一遭遇车祸或者病痛,这样的经历就会将他们送上不同的人生轨迹。



当然,我们中的绝大多数都不用担忧是什么造成我们的独一无二,因为我们并没有双胞胎那样的克隆体围绕在身边。但是这些研究表明,我们的独一无二并非仅由基因组和养育环境造就,就算只是成千上万个克隆体中的一个,我们也会是独一无二的。换句话说,像科幻电影里那样组成一支克隆军队,绝非易事。



那么,先天与后天之争又有何意义呢?很显然,一些特征(如头发颜色)由基因组控制,而另一些特征(如所用的语言)则由环境决定。但是,你也可以说,第三因素,我们称之为机遇或意外,以身体或环境中的偶然事件的形式而存在,它可能就是那对荷兰双胞胎如此不同的原因。



不仅如此,我们身体及行为的许多方面,看起来都是基因组与环境复杂交互作用的结果,表观遗传及诸多偶然事件也同时掺杂其中。由此来看,先天与后天之争似乎是没有意义的。西班牙巴塞罗那贝尔维吉生物医药研究所的表观遗传学家马尼尔·埃斯特尔(Manel Esteller)说:“争论已经过时,不再具有任何意义了。”



编译自:《新科学家》,The third factor: Beyond nature and nurtural








《你祖先的经历,也能遗传给你?》

你祖先苦逼的童年或牛逼的冒险,可能会改变你的个性,因为它们会改变你大脑中基因的表观遗传表达。

(文/Dan Hurley)达尔文和弗洛伊德走进酒吧。有两只醉醺醺的老鼠,一位是母亲,另一位是她的儿子,正坐在两张酒吧凳上,舔食着两个顶针帽里的杜松子酒。

老鼠妈妈抬起头来问道:“天才们,我儿子怎么变得这么伤不起呀?”

“遗传不好。”达尔文说。

“没管教好。”弗洛伊德说。

天性使然还是后天教养,生物因素还是心理因素?100多年来,对于行为如何在个体内发展和延续,甚至在代际间传递,这两种观点给出了完全相反的解释。

然后,到了1992年,两位年轻科学家追随弗洛伊德和达尔文的脚步,走进了一家真实存在的酒吧。在喝了一些啤酒走出酒吧后,他们开始酝酿一种新的革命性综合思想,这种思想能解释生活经历如何直接影响你的基因——不仅仅是你的个人生活经历,还包括了你母亲、你祖母,甚至更远的先人的生活经历。

这个酒吧位于马德里,当时西班牙最古老的神经生物学研究中心——卡哈尔研究所正在举办国际会议。默什·史扎夫(Moshe Szyf)是一名来自加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的分子生物学家和遗传学家,从未学过心理学和神经病学,但他的一位同事认为他的研究可能会派上用场,说服他来参加这次会议。同样来自麦吉尔大学的神经生物学家迈克尔·米尼(Michael Meaney),也被同一位同事说服参加会议,因为那位同事认为,米尼关于母亲忽视的动物模型研究可能会从史扎夫的观点中受益。

“我的眼前仍能浮现出那个地方——那是一个专门做比萨的转角酒吧,”米尼说,“默什是一个遵守犹太教饮食规范的人,而啤酒是符合规范的。默什可以到处喝啤酒。而我是爱尔兰人。所以我们俩挺投缘的。”

这两人在酒吧里找到了共同话题,那就是遗传学研究的新热点。从20世纪70年代起,研究者就已经知道,在每个细胞核内紧密缠结的DNA链,需要一些额外的东西来精确地告知它们,哪个基因需要转录,是要成为心脏细胞、肝脏细胞,还是脑细胞。

甲基(methyl group)便是额外因素之一,它是有机分子的常见组分。甲基就像食谱中的占位符,连接到每个细胞内的DNA上,使它只选择特定细胞的蛋白质所必需的菜谱——或者说基因。由于甲基是连接到基因上的,位于DNA双螺旋编码的旁边,却又相对于它们独立存在,因此这个领域被称为表观遗传学(epigenetics),它的英文名来自于前缀epi-(希腊语,意为“在什么之上的,外部的”)。

最初人们认为,这些表观遗传改变仅在胚胎发育期出现。但是一些开创性的研究显示,在成年期,这些分子小玩意儿也能添加到DNA上,引起一系列细胞改变,从而导致癌症。有时DNA甲基化是由于饮食改变引起的;有时,暴露于某些化学物下似乎是甲基化的原因。史扎夫指出,用药物修正表观遗传改变,能治愈动物的某些癌症。

令遗传学家特别惊讶的是,他们发现,表观遗传改变能够从父母遗传给孩子,一代一代传递下去。美国杜克大学兰迪·杰托(Randy Jirtle)的一项研究指出,当雌性老鼠被喂以富含甲基的食物后,后代的皮毛色素会发生永久改变。在DNA没有任何改变的情况下,甲基能被加上或者减去——这种改变会像基因突变那样遗传下来。

现在,在马德里的那家酒吧里,史扎夫和米尼提出了一个貌似不可能却恐怕有重大意义的假说:如果饮食和化学物质能改变表观遗传,那么一些特定的经历,比如童年期遭受忽视、滥用毒品,或者承受其他严重的压力,是否也能改变人脑内神经元的DNA表观遗传呢?这个问题后来成为了行为表观遗传学这个新领域的基础。这个领域现在十分活跃,涌现出了很多研究,还提出了一些意义深远的治愈大脑的新疗法。

根据行为表观遗传学的新见解,我们过去的创伤经历,或我们最近几代祖先过去的经历,会在我们的DNA上留下分子伤痕。一些犹太人的曾祖父母在俄国犹太人小村中被追捕;一些中国人的祖父母经历了文化大革命的蹂躏;非洲裔年轻移民的父母在大屠杀中幸存;与酗酒或者虐待孩子的父母一起长大的成年人,无论他属于哪一个民族,他们身体承载的都不仅仅是记忆。

就像海啸退去之后沉积在精密校准的机器齿轮上的淤泥,我们的经历及我们祖先的经历是不会离去的,即使他们已经将这些经历遗忘。这些经历变成了我们的一部分,一种紧贴在我们遗传骨架上的分子遗迹。DNA仍是一样的,但是心理和行为倾向将被遗传。你可能不止遗传了你祖母那骨节分明的膝盖,还遗传了她在初生时因为被忽视而导致的抑郁倾向。

也可能不是这样。如果你的奶奶被好心的养父母收养,你可能会享受到她所收获的正能量,而这些正能量正是源于她养父母的爱与支持。行为表观遗传学的机制不仅仅作用于缺陷和弱点,同时也作用于力量与忍耐力。对于那些不幸有着悲惨经历或心境抑郁的祖父母的人,新出现的药物治疗不仅能恢复心情,还能改变表观遗传本身。就像奶奶留下的高档晚礼服,你可以选择穿它或者改变它。很久以来,基因组被认为是生命的蓝图,但是表观基因组是生命的“素描刻蚀”:只要你摇得够猛,就能清除家族的诅咒。

巫毒遗传学

在开启这一革命的20年后,米尼坐在了自己宽大的胡桃木办公桌的后面。他的办公室位于道格拉斯研究所4层的转角处。这个研究所隶属于麦吉尔大学的精神健康分部。1月的暴风雪在办公室的大型落地窗外留下了15公分的积雪。他面容粗犷英俊,头发蓬乱花白如同滑雪者沾雪的乱发——正巧,这个周末他计划要去滑雪。地板上有一堆氦气球,干瘪的程度各不相同。其中一个气球上写着:“60岁快乐!”

“我一直有兴趣知道,是什么使人们彼此不同,”他说,“我们的表现方式,我们的行为方式——一些人是乐观的,一些人是悲观的。是什么产生了这种差异?”

米尼追寻着个体差异这个问题的答案。他所用的手段是,研究母老鼠的养育习惯,观察这种习惯如何对后代造成终身的影响。20世纪50年代的研究就已经发现,在出生后的前3周每天被人拨弄5到15分钟的大鼠,比起未被拨弄的同窝伙伴,长大后要更加安静,对应激环境的反应也更小。为找出这种持续性效果后面的机制,米尼和其他研究者证实,这种好处不是直接通过人为拨弄传递的。相反,这是因为拨弄会激起大鼠妈妈的“母爱” ,让它们给幼崽提供更多的舔舐和梳理,同时也会更多地实施一种被称为“弓背看护”(arched-back nursing)的行为——这种行为是指,母鼠在给幼崽喂奶时,会在身下给幼崽留出更多的空间。

“这一切都与触觉刺激有关,”米尼说。

他在1997年发表于《科学》杂志的那篇里程碑式的文章中指出,幼崽期接受的舔舐和梳理在自然状态下的数量差异,会直接影响到成年期包括皮质酮在内的应激激素的表达方式。幼崽时接受到的舔舐越多,长大后应激激素就越低。可以说,大鼠妈妈的舔舐就相当于一个遗传调节的开关。但这篇论文没有解释这个情况是怎么出现的。

“到那时为止,我们所做的,只是识别出了母亲的照料对特定基因的影响,”米尼说,“但是那时我对表观遗传学知道得不多。”

之后他遇见了史扎夫。

出生后遗传

“我原来打算当一个牙医,”史扎夫笑着说。他有点瘦,面色苍白,有些秃顶,坐在他那忙碌的实验室后面的小办公室中。这个房间很简朴,仅有一幅照片,照片上显示着两个胚胎位于子宫当中。

在20世纪70年代末,由于要在耶路撒冷希伯来大学撰写关于牙医学的博士论文,史扎夫开始接近一名年轻的生物化学教授阿亥龙·拉辛(Aharon Razin)。拉辛那时刚在一些世界顶级的学术期刊上发表了自己最初的几项研究。这些研究第一次指出,基因行为可以通过被称为甲基的结构进行调节。史扎夫那时完全不知道这个学科,但是他需要一位论文导师,而拉辛正好在那儿。于是,史扎夫一下子就被甩到了表观遗传学这一热门新领域的最前沿,再也没有回头。

在拉辛这类学者的研究问世之前,细胞内基因转录的基本故事情节是简单明了的。DNA是主要的编码者,位于每个细胞的细胞核内;RNA转录这些编码来构建细胞所需要的所有蛋白质。后来,拉辛教授的一些同事指出,甲基能连接到胞嘧啶上,这是DNA和RNA的一种化学碱基。

正是拉辛,在与生化学家同事霍华德·塞达(Howard Cedar)的合作研究中指出,这些连接并不只是短暂的、无意义的事件。甲基可以与DNA永久结合,与DNA一起复制上百代。而且,正如任何良缘佳偶一样,甲基的连接能显著改变任何“嫁”给它们的基因,方法是抑制基因的转录——这种情形确实很像一个吃醋配偶的行为。拉辛和塞达证明,甲基会缠绕在细胞核内被称为组蛋白的分子卷轴上,将DNA链紧扣其上,从而抑制基因的转录。这种缠绕越紧密,这个基因产生蛋白就越困难。

连接在DNA链上的甲基,能够影响这个DNA的表达。

想想这意味着什么吧:DNA编码本身没有突变,与它连接的甲基却导致了长期的、可遗传的基因功能改变。另一类被称为乙酰基的分子,则起着相反的作用,能将DNA链从组蛋白卷上解开缠绕,使其上的特定基因更容易被RNA转录。

到20世纪80年代末,史扎夫去麦吉尔大学任职时,他已经成了一名表观遗传改变机制的专家。但在遇见米尼之前,他听都没听说过,这些改变会在大脑中发生,而原因仅仅是母亲的照料。

“这种事,乍一听就像是巫毒术,”史扎夫承认,“对于一名分子生物学家,任何没有清晰分子途径的东西都不是严肃的科学。但是我们聊得越久,我就越是意识到,母亲照料很可能会导致DNA的甲基化,尽管这听起来很疯狂。因此我和迈克尔决定做点儿实验来证明它。”

事实上,他们完成了一系列精巧的实验。在博士后研究人员的支持之下,他们开始挑选大鼠妈妈,其中一些是高度负责任的母亲,另一些是极度漫不经心的母亲。一旦幼崽长到成年,研究团队就检查它的海马区,这是大脑中调控应激反应的关键区域。他们在漫不经心的母亲的幼崽上发现,调控糖皮质激素受体产出的基因高度甲基化,这种受体能调控对应激激素的敏感度;而尽责母亲的幼崽,糖皮质激素受体基因几乎没有甲基化。

甲基化只会把事情搞砸。受此影响的基因转录得到了“越少越好”的指令。在这种情况下,与糟糕母亲抚育相关联的甲基化,将阻止正常数量糖皮质激素受体在婴儿海马区中的转录。缺乏足够的糖皮质激素受体,导致大鼠长大会变得极度神经质。

为了证明这个结果完全是由于母亲的行为而非基因所导致,米尼与他的同事开展了第2个实验。他们把不负责任的母鼠生产的幼崽交给负责任的母鼠,反之亦然。正如他们所预期的,由不负责任的母亲养大的大鼠,即使是由负责任的母亲所生,其海马区的糖皮质激素受体水平也比较低下,表现得容易受惊。同样的,由好妈妈养大的大鼠,即使是坏妈妈所生,在长大后也是冷静而勇敢,有着高水平的糖皮质激素受体。

在发表他们的研究之前,米尼和史扎夫开展了第3个关键实验,希望能顶住那些不可避免会站出来质疑他们结果的怀疑者。毕竟也可以这样认为:在大鼠脑中观察到的表观遗传改变不会直接造成成体的行为改变,这两者仅仅是共同发生而已。

为了验证这种可能性,米尼和史扎夫又选择了另外一窝由坏妈妈养大的大鼠幼崽。这一次,在通常的破坏已经完成之后,他们向大鼠的脑中注入曲古抑菌素A(trichostatin A),这是一种可以去甲基化的药物。这些动物没有显示出任何在相同后代中经常观察到的行为缺陷,它们的大脑也没有任何表观遗传改变。

“把药物直接注射进大脑能起作用,这个想法太疯狂了,”史扎夫说,“但是的确起作用了,就像是重启电脑一样。”

尽管有这些看起来无可辩驳的证据,当两个人把所有东西写到论文里时,一位顶级科学期刊的审稿人却拒绝相信一切,声称以前他从来没有看到过母亲的行为会导致表观基因改变的证据。

“他当然没见过,”史扎夫说,“我们不会费力去报道一项已经被证明的研究。”

最后,他们的里程碑式论文——《抚育行为的表观遗传编码》,于2004年6月发表在《自然·神经科学》上。

米尼和史扎夫证明了一些不可思议的事,它就是“出生后遗传”:基因编码虽然没有改变,但大鼠幼崽仅仅由于它们被养育的经历就获得了遗传连接物,这些表观遗传附加物(即甲基)粘附到它们的组蛋白上,就像捣出电梯门外的雨伞,把事情搞砸,并改变了大脑功能。

大鼠母亲养育幼崽的方式,会影响大鼠脑中基因的甲基化程度。

代代相传

米尼和史扎夫一起继续发表了20多篇论文,找到了大脑中许多其他活跃基因表观遗传改变的证据。其中最为重要的,也许当数弗朗西斯·香槟(Frances Champagne)领导的研究。她当时是米尼实验室的研究生,现在则在纽约哥伦比亚大学做副教授,并有了自己的实验室。她和同事发现,啮齿动物在不负责任的母亲照管下,大脑中雌激素受体基因发生了甲基化。当这些幼崽长大后,随之减少的雌激素受体会使它们在照管婴儿时减少负责度。因此,这种情况会代代相传。

随着动物实验继续在快速进行,史扎夫和米尼已经迈进了行为表观遗传学研究伟大的下一步:人体研究。在2008年的一篇论文中,他们比较了自杀者的大脑和死于突发原因的非自杀者的大脑。他们发现自杀者大脑中海马区的基因有过量的甲基化现象,这个区域对于记忆获取和应激反应至关重要。他们还发现,如果自杀者在儿童时期曾经受到过虐待,他们的大脑甲基化程度会更高。

为什么你的朋友就是不能从易怒的、冷淡的母亲抚育他长大的经历中恢复过来?为什么她就是不能振作起来?这可能要归罪于童年时期添加到她脑中基因上的甲基,是它们束缚了她的心情,只能感知恐惧和绝望。

当然,对活人大脑取样一般是不可能的。但是验血是常规检查,因此史扎夫开始在血样中搜寻表观遗传甲基化的标志物。果然,2011年他报道了40个男子血样的全基因组分析,这些男子参加了一项英国的研究,研究专门针对1958年生于英格兰的人。

这些男子曾经都处于社会经济的极端状态,不是巨富就是赤贫——而他们处在这种状态的时期,则介于幼童到中年之间。史扎夫总计分析了大约20000个基因的甲基化状态。其中,6176个基因由于贫富分化而表现出明显差异。但是,最为惊人的发现是,幼童时期家庭收入引起的基因甲基化改变,是成年后经济状况引起的甲基化改变的两倍还多。

换句话说,时间是有影响的。你的父母在你两岁时中了彩票或者破产,更有可能影响你脑中的表观基因组,而你随之产生的心理倾向,要远远强于你在中年发大财所带来影响。

2012年,史扎夫和美国耶鲁大学的研究者发表了另一项人类血样的研究,对比了14个在俄罗斯孤儿院长大的儿童和14个亲生父母养大的俄罗斯儿童。他们发现,孤儿的基因有更多的甲基化现象,包括许多在神经交流、大脑发育和功能中起重要作用的基因。

“我们的研究显示,早期与亲生父母分离的压力会影响基因组功能的长期编码;这可能解释了为什么收养的孩子面对严酷的养育方式时,在生理和心理健康上显得特别脆弱,”史扎夫的合作者、耶鲁大学儿童研究中心的心理学家艾琳娜·格里格伦科(Elena Grigorenko)说,“收养儿童的父母可能需要给孩子们更多的关怀,来逆转他们身体中基因组调控的改变。”

由人类养育引起表观遗传影响的案例研究,可以在史扎夫和米尼过去的合作者弗朗西斯·香槟(Frances Champagne)身上看到。“我的母亲过去研究催乳激素,一种与母亲行为有关的激素。她是鼓励我从事科研的驱动力,”她回忆道。作为目前研究母亲影响的领军人物,香槟刚有了她的第一个孩子,是个女孩儿。表观遗传研究教给她了一些在《期待什么》(What to Expect,一本孕期指导书)或她母亲工作过的实验室里所不知道的东西。

“我从自己的研究中得知,压力是母亲行为中的一大抑制物,”她说,“我们在动物实验中已经看到了这些,在人类中也是这样。所以你能做的最好的事情,就是不要成天担心你是否做了正确的事情。放轻松才是关键。同时进行触觉互动——这正是好的大鼠母亲对她们的孩子所做的事情。感觉输入、触碰,对于大脑发育非常重要。”

你遗传到的基因组,可能会受到你祖辈们生活经历的影响。图片来源:《发现》杂志

该隐的印记

母爱能使孩子的生命完全不同,这观点已经不新鲜了。但是,表观遗传改变能否代代相传,仍是一个备受争议的命题。是甲基化直接通过受精卵传递,还是每个婴儿生下来都是纯净的、没有甲基化,在出生后单纯由于父母才大量覆盖上甲基?

来自纽约西奈山伊坎医学院的神经科学家埃里克·内斯特(Eric Nestler),多年来致力于探寻上述问题的答案。在一项研究中,他将雄性老鼠置于更大的、更富有侵略性的老鼠的恐吓之下熬了10天。实验结束时,这些被威胁的老鼠变得孤僻了。

为了证实这些影响是否能传递到下一代,内斯特选择了另一组被恐吓的老鼠与雌鼠繁殖后代,并彻底杜绝它们与后代相见。

尽管完全没有与它们抑郁的父亲相见,这些后代长大后也对压力过于敏感。“这些后代显然更容易发展出抑郁症状,这个效应不可忽视,”他说。

在进一步的实验中,内斯特提取了“失败者”雄性的精子,通过体外受精使雌性怀孕。它们的后代并没有显示大多数的行为异常,暗示表观遗传传递可能不是根源。内斯特提出了替代观点,来解释这个试验结果:“雌性可能知道她是在和一个失败者交配。她知道跟她交配的是个窝囊废,因此对待幼崽的方式也完全两样。”

尽管有了内斯特的新发现,学界的观点并没有达成一致。最新的证据发表在2013年1月25日的《科学》杂志上,暗示表观遗传改变在老鼠身上通常会被清除掉,但也不是总被清除。这种清除是不完美的,有时受影响的基因可能会被遗传给下一代,从此开始代代相传。

下一步是什么?

相关研究滚雪球般不断积累。一个研究方向是追踪老年失忆症的大脑神经元表观遗传改变。另一个方向则将创伤后应激障碍与编码神经营养因子(一种调控大脑中神经元生长的蛋白)基因编码的甲基化联系起来。

如果大脑中在某些特定区域活跃的基因的表观遗传改变,真能引起我们的情绪和智力(我们冷静或恐惧的倾向、学习或遗忘的能力),那么就会产生一个问题:为什么我们不能使用某些药物,来清洗掉不想要的甲基?

行动已经开始。大型制药公司和较小的生物技术公司都在寻找可以提高学习和记忆能力的表观遗传复合物。在今天这些精神药物都无计可施的情况下,表观遗传药物恐怕可以成功治愈抑郁症、焦虑症和创伤后应激障碍,它的魅力明眼人一望便知。

但是,这将是一场冒险。我们如何才能确定表观遗传药物只会擦除有害的标记,而让有益的——可能是关键的——甲基不受损?我们是否要创造一种足够强大的药片,来擦除所有历史写下的表观遗传记录?如果这样的药物能够清除所有由于战争、强奸、你祖先那被遗弃和欺骗的童年在你脑中留下的表观遗传残余物,从而解放你的基因,你会愿意去服用吗?



编译自:《发现》杂志,Grandma's Experiences Leave a Mark on Your Genes

来自果壳网(guokr.com)。显示全部


答友:美国科学家克隆了一只猫。这只猫用来代替原先主人死去的那只。外形一样,性格却迥然不同,原先那只性格内向,后来这只性格活泼。


答友:就我看来是天生的。家里母猫下的同一窝小猫、在相同环境下长大都会产生不一样的性格啊,有的很粘人有的就很怕人。不过也不排除后天的喵生经历会对它的性格造成改变。


[db:标题]叶璇在娱乐圈里是个神奇的所在,叶璇的故事特别多,我们慢慢讲。曾全额奖学金被宋氏三姐妹的母校录取。

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