基因密碼的另一種形式---表觀遺傳

發現表觀遺傳

(資料圖片)

生命“涂抹”的色彩也可傳代

“生命之書”擁有眾多編碼各種蛋白質的基因，生物體必須精準地控制這些基因，以便在需要時制造出特定的蛋白質。為此，生命在基因到蛋白質合成的過程中增加了一個中間步驟，稱為“轉錄”——把基因的堿基序列之信息轉錄到一條稱為“信使RNA”（mRNA）的堿基序列之上，然后用mRNA作為模板指導蛋白質合成。也就是說，生命通過轉錄方式選擇性地“閱讀”基因。

近年來的研究發現，DNA上的許多堿基序列通常被化學基團修飾，其中最常見的是甲基化修飾。而DNA甲基化修飾的主要功能正是促進或抑制某個基因的轉錄活動。由于DNA堿基序列上的化學修飾通常受到機體內外環境的調節，這就成了生命響應環境變化來控制基因轉錄的重要手段。

最重要的是，這些控制基因轉錄活動的化學修飾往往可以通過細胞分裂的過程，傳遞給子代細胞。顯然，在這一過程中，DNA堿基序列本身并沒有發生改變。人們把這種在DNA堿基序列上的化學修飾信息傳遞現象稱為表觀遺傳，并由此產生了一門新學科：表觀遺傳學。

如果把DNA堿基序列的各種化學修飾比喻為不同的顏色，那么“生命之書”就不再是最初人們認識到的單色印刷本，而是一本五顏六色的彩色圖書——不僅用堿基序列寫出的“文字”可以被復印和傳遞，用化學基團涂抹在這本“書”里的各種“顏色”也可以被復印和傳遞。

經典遺傳學觀點認為，生命只采用多核苷酸鏈上的堿基序列保存和傳遞所有可以遺傳的信息，且只有DNA堿基序列上發生的改變才能夠遺傳給下一代。而環境等外部因素導致的個體性狀之改變，不論好壞，都不會遺傳給后代。

比如，個體因膳食不平衡導致的肥胖是不會遺傳給后代的。也就是說，個體在身體內建了一道無形的“墻”，機體在環境作用下后天所獲得的性狀信息，無法隔“墻”傳遞到其生殖細胞的DNA序列上，因此后代是不會受到親代生存環境之影響。而表觀遺傳現象的發現不僅打破了堿基序列是生命遺傳活動唯一載體的教條，而且一系列研究證明，表觀遺傳信息在某些情況下可以從親代遺傳給子代。

由此可見，表觀遺傳活動把生命的開放性提升到了一個新的高度，使得從外部環境獲得的信息通過表觀遺傳修飾與機體內的DNA堿基序列上的信息進行整合，不僅能夠影響個體當下的生理和病理活動，還能夠傳遞給下一代。

（吳家睿，中國科學院生物化學與細胞生物學研究所研究員）

來源：基因谷

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