我们从母亲那里遗传到了更多

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）

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。

研究人员认为，随着更多例子的发现，很有可能会出现母亲的饮食或其他环境变化影响下一代的情况，从而真正转变我们对表观遗传的理解。

但是，目前科学家还无法确定，在人类中同样的表观遗传变化是否同样会遗传，并对我们骨骼发育的方式和疾病带来潜在的影响。

此外，这一结果还可能对带有 SMCHD1 蛋白质对应的基因变异的女性和她们的后代产生影响。人体中 SMCHD1 的基因变异有可能导致人类疾病，比如一种肌肉萎缩症。随着研究的深入，SMCHD1 可能成为新药的标靶，从而改变蛋白质的功能，并帮助那些由变异引起的疾病患者。