神奇！Science重要发现：母爱竟会改变孩子DNA

2018 年 3 月 30 日 生物探索 Chen

生物探索

编者按

父母对子女的影响有多大？继不久前有论文证实“父母有些基因即便没遗传给子女，也会通过其他形式影响到孩子”的论断后，最新发表在Science杂志上的一项研究又发现，妈妈的关爱会改变孩子的DNA！

图片来源：Science（DOI: 10.1126/science.aah3378）

在这篇题为“Early life experience drives structural variation of neural genomes in mice”的论文中，来自Salk研究所的科学家们证实，雌性小鼠的育儿方式真的能改变后代的DNA。这项成果支持了先前关于“儿童环境如何影响人类大脑发育”的相关研究。

论文的共同通讯作者Rusty Gage教授说：“我们一直被灌输了一种观念，即，我们的DNA是稳定的、不变的，但事实上，它们比我们认为的更有活力。”

1跳跃基因L1

先前，科学家们已经知道，哺乳动物大脑中的大多数细胞都经历了DNA改变。这带来的影响包括使每个神经元与它的“邻居”略有不同。有研究已经证实，其中一些DNA改变是由“跳跃基因”（“jumping” genes，也被称为LINEs）引起的。这类基因能够从基因组中的一个位点移动到另一个位点。

2005年，Gage教授的实验室发现，一个名为L1的跳跃基因能够“跳”到发育的神经元脑细胞中。研究小组推测，这种变化可能会在大脑细胞中产生多种潜在的有益影响，但也可能会导致神经精神疾病。

论文的第一作者兼共同通讯作者Tracy Bedrosian说：“虽然我们知道细胞能够改变它们的DNA已经有一段时间了，但我们推测，这可能不是一个随机过程。也许在大脑或者环境中，有一些因素会影响DNA改变发生的频繁程度。”

图片来源：16sucai

2母亲的关怀影响DNA

为了找到这一问题的答案，Gage、Bedrosian及他们的同事开始观察鼠妈妈照顾其后代的天然差异，然后，分析后代海马体（与情感、记忆有关的大脑区域）中的DNA。

结果显示，母亲的关怀（maternal care）与L1拷贝数量之间存在相关性：拥有细心母亲的小鼠携带的L1拷贝数较少，而拥有疏忽大意母亲的小鼠拥有更多的L1拷贝。

Pictured are cells in the mouse hippocampus (whose nuclei are stained blue) that underwent mobilization of the L1 gene (green). Credit: Salk Institute

为了确保，这种差异并不是一种巧合。研究小组进行了一系列的对照实验，包括检查小鼠父母的DNA，以确保后代并不是从父母那里继承了他们的L1数量；同时，也验证了这些额外的DNA确实是基因组DNA，而不是来自细胞核外的遗传物质。最后，科学家们还进行了交叉培养（cross-fostered）研究，即，由疏忽大意的母亲生出的后代让细心的母亲来抚养，反之亦然。结果显示，“生母疏忽大意但养母细心的小鼠”比“生母细心但养母疏忽大意的小鼠”拥有更少的L1拷贝。

研究人员推测，拥有疏忽大意母亲的后代会更有压力，这可能会以某种方式导致基因复制和移动地更频繁。值得一提的是，母亲的关怀与其他已知跳跃基因的数量之间没有相似的相关性，这表明，这种因素对L1有独特的作用。

3背后机制与甲基化有关

研究中，科学家们还调查了甲基化——DNA上的一种化学标记模式，能够被环境因素所影响。结果发现，其他已知跳跃基因的甲基化在所有后代中都是一致的，但L1的情况就不同了。具体来说，“拥有疏忽大意母亲的小鼠”比“拥有细心母亲的小鼠”拥有显著更少的甲基化L1基因，这表明，甲基化是负责L1基因流动性的机制。