导语：基因会改变吗？哪些外界因素会让基因表达或不表达？你的创伤会“遗传”给后代？
关键词：表观遗传学；慢性疾病；创伤经历；压力调节；老年性痴呆
一个迅速典范迁移背后的科学
当第一个人类基因组被解码时，当时流行的想法是：“如果我们了解了这个人的基因，那么我们就能了解这个特定的人”。现如今，也就不到15年的光景，科学正处于令人激动的新研究时代，这个领域用令人兴奋的（如果不总是严肃的）标题取悦大众中对此感兴趣的人们。这个领域宣称创伤经历可以跨代传递给后代，并且可以显著地影响孙子辈的生活。事实上，基因不仅会控制性状，而且也可以被控制。这就是表观遗传——基因是如何被控制的，并且什么因素会影响它们？
表观遗传学指的是基因调控的元级别。在外部因素影响下，表观遗传学机制调节哪些基因被开启，哪些基因被关闭。这就让我们固定的遗传物质变得更加灵活。在生化微水平，表观遗传调节子负责单个基因组区域包装的紧实程度，并因此决定了该基因组区域的可接近性（包装越松散越容易接近，包装越紧密则其他因子越不容易接近）。这是通过粘附或分离小化学基团得以实现。结果是，基因组的标记被特异的酶所识别，然后导致基因的开或关。
果蝇的一个包含组蛋白的核小体结构（图片来源：维基共享资源(Sponk)）
这看起来如此科学，导致的结果之一是我们将告别一个长期建立的法则：基因在生物体的创造过程中是不变的。而且当我们回顾科学史，我们不禁会问：到底法国博物学家拉马克（Lamarck）是正确还是错误的？19世纪的法国生物学家提出：生物体获得性状，并且传递给后代。这个机制恰恰是当今表观遗传学家们所追踪的。用小鼠进行的实验显示，个体基因的特定、靶向编码，会将发生的改变传递给后代。然而，表观遗传的改变，是所谓的“软变化”，因为这种改变可以被逆转。并且这是医学界的巨大希望——能够从外部干涉控制机制，从而可以对抗像老年性痴呆这样的疾病。
PET扫描显示正常年长成年人的大脑（左）及患有阿尔兹海默症的成年人的大脑（右）之间的区别 （图片来源：Wikimedia Commons (美国卫生与公共事业部，国立卫生研究院，国家老龄化研究所）
从这点来看，围绕着这个新研究领域，其可能存在压力的程度显而易见。另一方面，“我们人类的状态可以被环境影响所强烈地操控”——这样的看法可能十分让人困扰。的确如此。在以前，我们可能有这样乐观的预期——希望虽然我们经历了痛苦，但是我们的下一代可以有更好的生活。然而在今天，我们不得不假设如果我们这一代经历苦难、暴力或诸如此类的困苦，不止我们自己要挣扎着忘记这些艰难的时期，连同我们的基因也会记住这些痛苦并携带这痛苦的记号传递给下一代甚至是之后的若干代。
在这个理论中经常会提及一项研究，该研究是对1944-1945年荷兰饥荒时期所收集数据进行分析，在那个饥荒年代，人民大众遭受了格外严峻的生存环境的考验。在当时出生的儿童不仅更加瘦小，而且当他们成年以后，肥胖，心血管问题和神经精神疾病的风险比起其他人群有所增加。接下来，他们的后代仍然比平均水平要瘦小——尽管食物供应充足，生活环境也有极大的改善。
来自哥廷根的神经学家André Fischer 解释到：“一个可能的原因是：胰岛素样生长因子2（insulin-like growth factor 2，IGF2）基因的DNA甲基化修饰发生了改变。我自己的研究团队的研究成果表明IGF2对认知功能很重要，并且在焦虑症中起到关键作用。”今年的二月份，科学美国人报道了有一个针对大屠杀幸存者后代的研究：“他们最新的结果解释了(二战期间纳粹对犹太人的)大屠杀幸存者的后代与他们的同辈相比有着不同的压力激素分布水平，这可能是他们患上焦虑症的诱因。”
诺贝尔奖得主Elizabeth H. Blackburn（图片来源：US Embassy Sweden, 维基共享资源）
Elizabeth Blackburn凭借其关于染色体端粒的研究获得了2009年诺贝尔医学奖。在2013年时，她就已经指出压力可以改变遗传物质。她和同事Elissa Epel确证了暴力，虐待和贫困减少了基因组上的“保护罩”。
现在的问题是：一个表观遗传机制实际上有什么进化意义？负面经历的遗传仅仅会导致下一代额外的损伤吗？而最近，研究的焦点转向了发掘负面经历造成的遗传变化是否能够导致后代拥有更高的抗压性。这样的调节过程很可能精确地出现，因为它们修正了基因不变地遗传的刻板概念，转而认为基因在必要的位置发生敏感的代际间的适应性改变来应对不断变化的艰难环境条件。然而，在我们考虑研制解决慢性疾病的药物之前，我们还需要进一步地研究诸如遗传性压力调节的内在调控过程之类的问题。从这个方面说，治疗药物的研发是一个长期目标，而不是下一步要做的事情。
在另一个领域里，针对阿尔兹海默症的药物研发进程则有望更加迅速地成功。在阿尔兹海默症的患者体内，负责学习的基因被抑制。动物研究已经表明药物治疗可以阻断对这些认知能力的抑制。药物不仅可以阻止神经元被破坏，而且还能促进形成新的神经元。另一个让人充满希望的事实是目前已有获批的治疗癌症的表观遗传药物，这些药物可能也适用于神经退行疾病的治疗。
不管结果如何，我们一定都会对表观遗传学充满好奇——不论是从该领域获得新认识的巨大潜能，还是表观遗传学将对我们的思想和生活带来的影响。
（翻译：夏璐；审校：林清）
作者简介：Stephanie Hanel，记者、作家，是AcademiaNet的在线编辑。
原文链接[科学博客Scilogs]：
http://www.scilogs.com/lindaunobel/epigenetics-how-the-environment-influences-our-genes/
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