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如果我们能遗传到父母基因之外的东西呢？这听起来似乎有些不可思议 。 更准确地说 ， 如果我们可以遗传那种激活和关闭特定基因的能力呢？
在一项近期发表在《自然·通讯》上的研究中 ， 这些可能性已经浮出水面 。 在小鼠身上进行的研究表明 ， 除了基因本身之外 ， 还有一些信息从母亲那里传递给了后代 ， 影响着后代的骨骼发育 。 它们被称为表观遗传信息 。 先前通常认为 ， 这类信息大多会在代际间重置 。
这是哺乳动物中发现的第一个案例表明 ， 来自母亲卵子的长期表观遗传效应被传到了下一代 ， 它对后代的健康产生了终生的影响 。
表观遗传学
表观遗传学是目前一个快速发展的科学领域 ， 它研究的正是我们的基因如何激活和关闭的 ， 从而让遗传指令在我们的身体里创造出各种各样不同的细胞类型 。
我们的基因 ， 也就是DNA的“包裹” ， 就像我们生命的说明书 ， 它们会告诉我们的身体需要制造某些蛋白质 。 但我们的细胞还需要一些指令 ， 才能知道一个基因是否应该被使用（激活） ， 或者并不需要它的参与（关闭） 。
这些指令会以化学或者叫“表观遗传”的标签（小分子）的形式出现 ， 它们通常位于DNA的顶端 。 你在一生中会不断积累下这些标签 。
未激活的DNA上的表观遗传标签（橙色和蓝色） 。 （图／WEHI）
我们可以想想标点符号是如何在阅读时帮助我们理解一句话的 。 表观遗传标签就是类似的功能 ， 它能帮助细胞理解一段DNA序列 。 如果没有这些标签 ， 细胞可能会在错误的时间制造一种蛋白质 ， 或者根本就不制造出它们 。
表观遗传的变化会受到环境的影响 ， 比如我们的饮食、身体活动水平或者接触的污染物 ， 都可能影响基因如何表达 。 但这些变化不会改变DNA本身 。
目前 ， 我们仅仅知道非常少量的“印记”基因可以跨代携带表观遗传信息 ， 而几乎没有其他基因被证明会受到父母表观遗传状态的影响 ， 换句话说 ， 表观遗传的变化通常不会从父母遗传给后代 。 这是因为 ， 在代际之间会出现一次“出厂重置”的过程 ， 卵子中几乎所有表观遗传标签在受孕后不久就会被清除 。
但反过来说 ， 这也意味着 ， 在卵子发育和非常早期的胚胎发育期间 ， 表观遗传的状态会经历最多变化 ， 胚胎在这个发育窗口期更容易受到表观遗传的影响 。
惊人的发现
但是 ， 这项新发现却改变了我们对遗传的理解 ， 它表明 ， 表观遗传信息的传递可能比先前认为的更经常发生 。
研究人员对了解小鼠卵子中一种名为SMCHD1的蛋白质的功能非常感兴趣 。 这是科学家于2008年发现的一种表观遗传调节物 。
细胞分裂过程中 ， 胚胎里留下的母亲制造的SMCHD1（绿色） 。 （图／Wanigasuriya et al.eLife 2020）
【我们从母亲那里遗传到了更多】通过从小鼠卵子中移除SMCHD1 ， 他们发现 ， 从缺乏SMCHD1的卵子中发育而来的小鼠的骨骼发生了改变 ， 脊柱中的一些椎骨被破坏 。 这只能用卵子中SMCHD1的丢失导致的表观遗传变化来解释 。
此外 ， 他们还着重研究了一组被称为Hox的基因 。 这些基因编码了一系列已知的蛋白质 ， 控制着哺乳动物的骨骼如何发育 。 从苍蝇到人类 ， 所有动物都有Hox基因 ， 而且对于构建我们的脊柱至关重要 。 进化对Hox基因在胚胎发育过程中的表达时间进行了微调 ， 确保骨骼的正确组装 。
研究表明 ， 母亲的SMCHD1在卵子中建立的表观遗传标签 ， 可以影响这些Hox基因在后代中的表达方式 。 卵子中SMCHD1的数量会影响Hox基因的活性 ， 并影响胚胎的模式化 ， 防止这些基因过早地被激活 。 如果卵子中没有母体的SMCHD1 ， 后代出生后的骨骼结构就会发生变化 。
虽然卵子中的这些SMCHD1仅仅会在受孕后持续存在两天左右的时间 ， 但它对后代却会产生终身的影响 。
巨大的惊喜
对研究人员来说 ， 这一发现是一个很大的惊喜 ， 他们花了很长时间确认并理解它 。
这意味着 ， 从母亲卵子中携带的表观遗传信息会传递给她的后代 ， 并塑造着他们的成长方式 。 这种遗传的发生可能远比我们原先认为的更频繁 。
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