来自 自然杂志
一项对小鼠进行的具有争议性的研究报告称，某些恐惧可以世代遗传。作者认为，类似的现象可能会影响人类的焦虑和成瘾。但一些研究人员对此研究结果持怀疑态度，因为尚未确定解释该现象的生物学机制。
按照惯例，DNA中包含的遗传序列是跨代传递生物信息的唯一方式。当随机的DNA突变有益时，可以使生物体适应不断变化的环境，但这个过程通常需要经过许多代才能缓慢发生。
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然而，一些研究暗示，环境因素可以通过“表观遗传”修饰更快地影响生物学，这些修饰会改变基因的表达，但不会改变其核苷酸序列。例如，在20世纪40年代荷兰残酷的战时饥荒期间受孕的儿童患糖尿病、心脏病和其他疾病的风险增加，这可能是由于与这些疾病相关的基因发生了表观遗传改变。然而，尽管已知表观遗传修饰对于诸如发育和女性中一条X染色体的失活等过程很重要，但它们在行为遗传中的作用仍然存在争议。
位于佐治亚州亚特兰大的埃默里大学的神经生物学家和精神病学家，也是最新研究的合著者凯里·雷斯勒（Kerry Ressler）在与生活在城市贫民窟的穷人合作后，对表观遗传产生了兴趣，这些地方的吸毒成瘾、神经精神疾病和其他问题似乎经常在父母和他们的孩子身上反复出现。他说：“有很多轶事表明存在风险的代际转移，而且很难打破这个循环。”
可遗传性状
研究这些影响在人类中的生物学基础会很困难。因此，雷斯勒和他的同事布莱恩·迪亚斯选择研究实验室小鼠的表观遗传，这些小鼠被训练成害怕苯乙酮的气味，这种气味被比作樱桃和杏仁的气味。他和迪亚斯在一个小房间里挥动着这种气味，同时对雄性小鼠进行轻微的电击。这些动物最终学会了将气味与疼痛联系起来，即使没有电击，在苯乙酮存在的情况下也会颤抖。
迪亚斯和雷斯勒今天在《自然神经科学》1上报告说，这种反应被传递给了它们的幼崽。尽管它们一生中从未遇到过苯乙酮，但幼崽在接触到这种气味时表现出更高的敏感性，与那些习惯于被其他气味吓到或没有经历过这种习惯的小鼠的后代相比，在气味存在的情况下颤抖得更明显。第三代小鼠（即“孙子”）也遗传了这种反应，通过体外受精受孕的小鼠，使用对苯乙酮敏感的雄性精子也是如此。类似的实验表明，这种反应也可以从母亲那里传递下来。
这些反应与处理气味的大脑结构的变化相对应。与对照组小鼠及其后代相比，对苯乙酮敏感的小鼠及其后代拥有更多产生已知可检测该气味的受体蛋白的神经元。接收来自苯乙酮检测神经元的信号并将气味信号发送到大脑其他部分（例如参与处理恐惧的部分）的结构也更大。
研究人员认为，DNA甲基化——一种对DNA的可逆化学修饰，通常会在不改变其序列的情况下阻止基因的转录——解释了这种遗传效应。在恐惧的小鼠中，精子细胞的苯乙酮感知基因的甲基化标记较少，这可能导致在发育过程中气味受体基因的表达增加。
但是，气味与疼痛的联系如何影响精子仍然是一个谜。雷斯勒指出，精子细胞本身会表达气味受体蛋白，并且一些气味会进入血液，这提供了一种潜在的机制，就像小的、血源性的 RNA 片段（称为 microRNA）一样，它们控制基因的表达。
有争议的发现
不出所料，这项研究引起了研究人员的分歧。“压倒性的反应是‘哇！但它是怎么发生的？’”迪亚斯说。伯明翰阿拉巴马大学的神经生物学家大卫·斯威特（David Sweatt）没有参与这项工作，他称之为“迄今为止发表的最严谨和令人信服的研究，证明了实验室模型中获得的跨代表观遗传效应”。
然而，研究表观遗传修饰的纽约哥伦比亚大学的分子生物学家蒂莫西·贝斯特（Timothy Bestor）对此表示怀疑。他说，DNA甲基化不太可能影响检测苯乙酮的蛋白质的产生。已知受甲基化控制的大多数基因在被称为启动子的区域具有这些修饰，该区域位于DNA序列中的基因之前。但贝斯特说，苯乙酮检测基因不包含可以在此区域被甲基化的核苷酸。他补充说：“他们提出的主张是如此极端，以至于有点违反了特殊的主张需要特殊的证据这一原则。”
费城宾夕法尼亚大学的神经科学家特雷西·贝尔（Tracy Bale）说，研究人员需要“确定将父亲的经历与能够导致生殖细胞表观遗传标记发生特定变化的特定信号联系起来的部分，以及这些标记如何被维持”。
她说：“认为我们的生殖细胞在对环境变化做出反应时可能如此可塑和动态，这真是令人不安。”
雷斯勒怀疑，人类也会遗传影响行为的表观遗传改变。他推测，父母的焦虑可能会通过对压力激素受体的表观遗传修饰影响后代。但雷斯勒和迪亚斯不确定如何证明这一观点，他们计划暂时专注于实验室动物。
研究人员现在想确定对苯乙酮的敏感性持续多少代，以及是否可以消除这种反应。雷斯勒说，对遗传机制是真实性的怀疑可能会持续存在，“直到有人真正用分子方式解释它为止，”雷斯勒说。“不幸的是，它可能很复杂，并且可能需要一段时间。”
本文经自然杂志许可转载。它最初于 2013 年 12 月 1 日出版。