我们能否继承祖先所受的环境破坏?[视频]

一些生物学家将啮齿动物表观遗传研究的发现推断到人类身上,但其他人仍然持怀疑态度

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迈克尔·斯金纳是华盛顿州立大学的生物学教授,2005年,当他和同事发表了一篇发表在《科学》杂志上的论文,描述了怀孕大鼠一次短暂地暴露于常见的农业化学物质中,如何导致其后代(包括曾曾孙代)的可遗传变化时,引发了一场激烈的辩论。争议的焦点在于他们声称这些变化不是通过DNA突变传递下来的,而是通过所谓的表观遗传标记(例如附着在DNA上并调节基因工作方式的小分子)传递下来的。根据传统的教条,所有这些标记——除了一些值得注意的例外——在胎儿在子宫中发育时会被擦除和重置两次,因此任何获得的表观突变都应该在下一代中被清除干净。

自2005年的那篇文章以来,斯金纳小组和其他人发表的众多研究报告了后天获得性状的跨代遗传,主要是在植物、小鼠和大鼠中,但也包括在果蝇、蠕虫和其他物种中。这些发现引发了一个显而易见的问题:同样的现象是否发生在人类身上?

在他的学术著作和2014年8月刊的《大众科学》杂志上的一篇文章中,斯金纳表示,答案几乎肯定是肯定的。他认为,考虑到我们物种与其他物种之间共享的生物学方面的无数相似之处,这些研究表明,从杀虫剂到航空燃料的污染物在一定程度上是造成疾病的原因,即使是那些从未直接接触过这些化学物质的人——仅仅是从他们的父母或祖父母那里继承了表观遗传损伤的人,也会患上这些疾病。


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其他科学家在科学文章新闻报道中指出,为了明确地将实验室大鼠的结果与普通人的经历联系起来,还有许多点需要连接起来。例如,几乎所有的啮齿动物研究都以非常高的剂量并通过注射方式给药有毒化学物质,而人类通常只通过皮肤、口腔和鼻子接触到痕量。而且,实验室动物的培育是为了使其遗传背景、饮食和日常习惯异常同质。

如果表观遗传在更多样化的人群中确实发生,那么它的影响是否会上升到可检测到的水平?为了找出答案而进行的研究充满了困难,无论是出于伦理还是实际原因,例如将遗传原因与生活方式的改变和大量其他混杂因素区分开来。也许最大的挑战是:跨代效应只有在第四代才能显现出来,对于人类来说,这意味着要将孕妇的暴露与她们的曾孙在约75年后出现的健康问题联系起来。

在下面的短视频中,该视频由史密森尼频道在他11月获得史密森尼美国创意奖后制作,斯金纳总结了他关于表观遗传学的思考以及他引发的争议。

W. Wayt Gibbs是《大众科学》杂志的特约编辑,常驻西雅图。他还在Intellectual Ventures担任科学编辑。

更多作者:W. Wayt Gibbs
大众科学 Magazine Vol 311 Issue 2这篇文章最初以“我们能否继承祖先所受的环境破坏?[视频]”为标题发表于《大众科学》杂志第311卷第2期(
doi:10.1038/scientificamerican082014-7CtWYwHp37cPkFmT1FXDx4
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