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《科学》颠覆性发现:缺乏母爱竟会改变基因组,影响大脑神经元遗传多样性

图片来源:CC0 License,Pexels

近日,《科学》杂志上刊发了一项重量级研究:来自 Salk 研究所的团队发现,缺乏母爱的小鼠基因组会出现明显改变,且这种改变集中在影响情感和记忆的海马体中。这一发现支持了“童年环境会影响人类大脑发育”的观点。该研究通讯作者、Salk 研究所所长Rusty Gage教授表示:“教科书上说 DNA 是稳定不变的,它造就了我们。但实际上,DNA 要动态得多,基因能够自我复制,并且到处移动,并发生一定程度的变化。”

十多年前,科学家们就发现大脑的神经元之间的DNA 序列存在微小差异,这背后的部分原因在于“跳跃基因”--这些 DNA 序列能从基因组的一个位点跑到另一个位点,给神经元的遗传信息带来多样性。Gage 教授正是这一领域的专家,2005 年他的团队发现一种叫做 L1 的跳跃基因可以在发育中的神经细胞里“跳来跳去”,造成影响。

这究竟是自发的随机现象,还是会受到外界的影响?为了回答这个问题,研究人员们决定将生命早期的一大环境因素--母爱纳入考量。在实验中,刚出生的小鼠先与它们的母亲共度 2 周时光,好让研究人员对母亲的舔舐和梳毛行为进行量化。随后,这些小鼠又被分为两组,一组接受的舔舐和梳毛行为较多,另一组则较少。研究发现了一个有趣的现象:那些得到母亲关注较少的小鼠,其影响情感和记忆的海马体神经元中,L1 基因的拷贝数有显著上升,大脑神经元的遗传多样性因此也更多样。

不问不顾的母亲(左),会对后代造成基因层面上的影响(图片来源:《科学》)

研究人员们排除了单纯由遗传造成的影响:他们比较了母亲与后代的 L1 拷贝数,发现这一现象并不是简单来自遗传。此外,它们也分析了来自后代额叶皮层和心脏的组织,发现 L1 的拷贝数并没有出现类似的改变。这进一步表明这些变化是由后天环境所引起的。

也许是由于结果太具有颠覆性,谨慎的研究人员们又做了另一项实验来确认他们的发现:他们让那些缺乏母爱的小鼠去抚养有母爱的小鼠生下的后代,也让那些有母爱的小鼠去抚养缺乏母爱小鼠产下的后代。研究再一次表明,海马体中的 L1 拷贝数只和小鼠出生后得到的母爱多少有关,和它们的亲生母亲无关

从机理上看,缺乏母爱小鼠的 L1 基因甲基化水平有明显下降,这或许增加了其自我复制和跳跃的能力。在其他已知的跳跃基因上,甲基化水平并没有出现明显变化。研究人员们猜测,母亲对后代的关爱越少,小鼠的压力就越大,这些压力会特异性地影响 L1 基因的甲基化,让它们在海马体神经元细胞里不断复制并频繁跳跃。

“之前一些研究表明,得不到足够关爱的孩子在 DNA 的甲基化上会展现出不同,本研究的结果是一致的,” Gage 教授补充说:“如果我们理解了机制,就可以开发出干预的策略。”

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