研究人员发现线虫交配可带来持续300代的表观遗传学变化

马里兰大学研究人员一项新研究为揭开经验如何导致动物可遗传性变化这一谜团提供了一个潜在工具。通过线虫交配，他们产生了持续300多代的永久性表观遗传学变化。这项研究于2021年7月9日发表在《自然通讯》杂志上。

研究人员在繁殖线虫时发现，一些交配导致后代的表观遗传学变化，随着科学家们继续繁殖，这些变化会继续传到很多代。这一发现将使科学家们能够探索表观遗传变化是如何传递给后代的，以及什么特征使基因容易受到永久性表观遗传变化的影响。

何塞和他的团队在2013年开始这项工作，当时他们使用的是线虫，这是一个经常被用作理解动物生物学模型的物种。科学家们注意到，携带T基因的蠕虫，该基因产生荧光蛋白，有时发光，有时不发光。这令人费解，因为发光和不发光虫子的DNA几乎完全相同。

为了更好地了解这一现象，研究人员进行了育种实验，其中只有母亲或父亲携带荧光基因。研究小组预计，无论父母哪一方携带该基因，其后代都会发光。相反，他们发现，当母亲携带荧光基因时，后代总是发光，这意味着该基因总是被打开的。但是当父亲携带该基因时，后代通常会微弱地发光或根本不发光。

研究人员发现基于RNA的信号控制着基因的表达，这些信号中有些使基因沉默，有些是防止沉默的保护信号。这些信号在后代的发育过程中进行着决斗。当基因来自母亲时，保护性信号总是获胜，但当基因来自父亲时，沉默信号几乎总是获胜。

当沉默信号获胜时，该基因就永远沉默了，或者至少沉默了300代，这就是研究人员在实验室培育蠕虫的跟踪时间。以前表观遗传学变化例子更加复杂，或者它们没有持续超过几代。研究人员还不知道为什么沉默信号只在某些时候获胜，但这一新发现使他们在探索表观遗传的细节方面比以往任何时候都更有优势。

虽然我们已经发现了一组几乎可以永久沉默的基因，但大多数其他基因并没有受到同样的影响，在沉默之后，它们会反弹，并在未来几代中成为表达者。有了他们的新发现，研究人员现在认为一些基因可能更容易受到永久性表观遗传变化的影响，而其他基因则在几代之内就会恢复。尽管对蠕虫的研究与对人类的研究不一样，但这项研究提供了一个窗口，让人们了解所有动物可能共享的生物过程。

研究人员现在从这项工作中获得的两大优势是，这种持久的表观遗传变化很容易通过交配诱发，而且它发生在一个单一基因的水平上。现在研究人员可以操纵这个基因并控制关于它的一切，这将使研究人员能够确定什么特征使一个基因对可遗传的表观遗传变化具有敏感性或抵抗性。研究人员预计，未来的研究可能会帮助科学家确定容易受到长期表观遗传变化影响的人类基因。