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        性格形成中的表觀遺傳機(jī)制

        2017-08-08 01:39:56王華峰
        生物學(xué)教學(xué) 2017年11期
        關(guān)鍵詞:差異實(shí)驗(yàn)

        王華峰

        (山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院與現(xiàn)代文理學(xué)院 臨汾 041000)

        劉 玲

        (山西省太原市新力惠中學(xué)校 030002)

        孫瑞嫻

        (山西省呂梁市高級(jí)中學(xué) 033000)

        蘆榮勝

        (山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院與現(xiàn)代文理學(xué)院 臨汾 041000)

        1 表觀遺傳學(xué)

        1.1 概念 研究表觀遺傳變異的遺傳學(xué)分支學(xué)科稱為“表觀遺傳學(xué)(epigenetics)”。而表觀遺傳變異是指DNA編碼序列不改變的情況下,基因的表型效應(yīng)發(fā)生可逆的、可遺傳的改變[1]?!癳pigenetics”一詞最早由英格蘭生物學(xué)家沃丁頓于1942年提出,他指出表觀遺傳與遺傳是相對(duì)應(yīng)的,主要研究基因型和表型的關(guān)系。

        1.2 表觀遺傳機(jī)制 表觀變異的作用實(shí)質(zhì)是“調(diào)控”,調(diào)控機(jī)制涉及DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑和非編碼RNA等方式。其中,DNA序列好比是琴鍵,而表觀遺傳則決定哪一個(gè)鍵何時(shí)、何處發(fā)聲[2]。這類調(diào)控所引起的表型改變有以下特點(diǎn):①非編碼。即不依賴核和細(xì)胞器的DNA信息。③可遺傳。表觀遺傳的變異可通過(guò)有絲分裂和減數(shù)分裂傳遞給子細(xì)胞和后代。③可塑性。表觀遺傳所涉及的DNA甲基化和組蛋白的乙酰化過(guò)程都是可逆的。④多層次,多途徑。表觀變異的作用可發(fā)生在DNA和染色質(zhì)水平,也可發(fā)生在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后以及翻譯后[1]。

        2 大鼠幼崽性格形成中的表觀遺傳機(jī)制

        一個(gè)人小時(shí)候的性格一旦形成后,很難發(fā)生改變。“江山易改,秉性難移”,說(shuō)的就是這個(gè)現(xiàn)象。研究者通過(guò)一系列的大鼠模擬實(shí)驗(yàn)[3],以研究大鼠幼崽性格是如何形成的以及其中的機(jī)理。

        2.1 大鼠幼崽早期性格形成的系列模擬實(shí)驗(yàn) 大鼠模擬實(shí)驗(yàn)由親子撫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、交叉撫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)和第三方撫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 大鼠幼崽撫養(yǎng)方式的不同造成后天性格的差異

        分析:①在大鼠親子撫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中,大鼠成年后性格的“好”與“壞”似乎是天生的。因?yàn)椤昂谩毙愿竦拇笫蠛⒆邮怯韶?fù)責(zé)任的“好”媽媽(其特點(diǎn)是善于舔觝和清潔幼崽,使幼崽能夠得到足夠的關(guān)愛(ài))生下的,“壞”性格的大鼠孩子是由不負(fù)責(zé)任的“壞”媽媽(其特點(diǎn)恰好與“好”媽媽相反,對(duì)幼崽缺乏關(guān)愛(ài))生下的。②交叉撫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)似乎暗示,孩子性格形成的“好”與“壞”跟其生母無(wú)關(guān),而是跟其養(yǎng)母有關(guān)。③第三方撫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步證實(shí),當(dāng)遺傳背景相同的幼崽被不同的大鼠媽媽撫養(yǎng)后,性格出現(xiàn)了差異。

        2.2 大鼠性格的差異與基因表達(dá)的表觀遺傳差異有關(guān) 進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),大鼠幼崽的性格發(fā)育與海馬區(qū)皮質(zhì)醇受體基因表達(dá)水平有關(guān)。在上述一系列實(shí)驗(yàn)中,不同組的大鼠幼崽個(gè)體,其海馬區(qū)皮質(zhì)醇受體基因相同,但是負(fù)責(zé)任的“好”大鼠媽媽對(duì)幼崽的關(guān)愛(ài),如舔舐和清潔,刺激了幼崽體內(nèi)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)[4],造成海馬區(qū)皮質(zhì)醇受體基因DNA甲基化修飾水平降低,導(dǎo)致皮質(zhì)醇受體基因的高水平表達(dá),抑制了應(yīng)激反應(yīng)的強(qiáng)度,使大鼠保持一個(gè)相對(duì)放松、安靜的狀態(tài)[3]。

        在大鼠幼崽成長(zhǎng)的早期,身體的器官組織中的細(xì)胞往往具有很強(qiáng)的可塑性,海馬區(qū)皮質(zhì)醇受體基因修飾就是在這個(gè)時(shí)期完成的。母鼠對(duì)幼崽的關(guān)愛(ài)(如舔舐和清潔),造成該基因修飾一旦自童年(可塑期)發(fā)生,就能通過(guò)有絲分裂,可穩(wěn)定地傳遞給下一代細(xì)胞,導(dǎo)致海馬區(qū)皮質(zhì)醇受體基因能夠在以后的一生中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、持續(xù)的高水平表達(dá)。所以,在大鼠撫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中,幼崽在是否“關(guān)愛(ài)”的環(huán)境條件下,基因表達(dá)會(huì)發(fā)生穩(wěn)定的改變,最終導(dǎo)致表型的差異并影響其一生。當(dāng)然,這種基因表達(dá)的差異并不是因?yàn)镈NA序列的差異,而是由基因DNA修飾的差異(表觀遺傳差異)造成的。

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