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是谁“篡改”了你的基因?

作者:    

关键词: 201312基因遗传

基因和环境,到底哪一个因素对我们的影响最大?这种争论似乎已经有点过时了,因为还有神秘的第三种力量会影响我们的性格、健康、外表、行为。

不一样的同卵双胞胎
著名的基因测序公司23andme,最近为他们的新技术“家族遗传特征计算器”(family traits inheritance calculator)申请了专利。夫妻二人只需要把唾液样本寄给23andme,就可以得到一份报告,预测出他们的孩子会长什么样,身体状况如何。对于这一专利,23andme公司表示,他们会谨慎使用,以免引发“设计婴儿”等道德纷争。掌握了基因真的就如同掌握了新生命的一切吗?似乎也不尽然。
据《新科学家》杂志报道,荷兰的一位母亲生下的双胞胎女儿中,一个健康正常,一个有很严重的先天缺陷:双阴道、双直肠、脊椎骨分叉。而令人吃惊的是,这对姐妹是同卵双胞胎。同卵双胞胎是同一个受精卵分裂成的双胞胎,异卵双胞胎是两个卵子分别受精发育成的双胞胎。也就是说,在基因上,异卵双胞胎与普通的兄弟姐妹无异,而同卵双胞胎则完全共享了100%的基因。再加上新生儿几乎不受环境因素影响,同卵双胞胎姐妹却出现了如此巨大的差异,研究者们吃惊不已:到底是什么在环境和基因之外,造成了如此严重的先天缺陷?

双胞胎基因出现意外?
生物学家已经达成共识,我们的健康、行为、性格等都受到基因和环境的双重影响。双胞胎则是研究基因和环境影响孰轻孰重的关键工具。在不同环境中长大的同卵双胞胎(例如,被两个家庭领养),他们出现的差异应该归结于环境,他们出现的共同点则应该归结于基因。这对荷兰双胞胎姐妹刚刚出生,出生前也在同一个子宫中发育,几乎没有受不同的环境影响。于是研究者猜测,可能她们的基因并非100%一样。
即使是同卵双胞胎,也有可能在受精卵分裂时出现问题,导致其中一个胚胎有缺陷。例如,1983年出生的同卵三胞胎,原本三个孩子应该是同一种性别,但因为受精卵在分裂的时候出现了错误,其中一个胚胎缺少了y染色体,所以三胞胎中有2个男孩和1个女孩。就算受精卵分裂的时候一切正常,如果一个胚胎在发育的早期阶段发生了有害突变,那孩子就可能在出生时出现严重的缺陷。针对这两种可能性,研究者仔细查看了荷兰双胞胎姐妹的基因,结果并没有相关发现。

表观遗传才是幕后黑手
最后,研究者们的目光投向了表观遗传(epigenetic marks)。这是一种附在dna上,使dna甲基化的物质,它能够在不改变dna序列的情况下改变基因的表达。如果一条dna链上甲基化的修饰太多,那么它上面的基因表达就有可能被抑制。根据荷兰双胞胎姐妹的情况,研究者猜测,可能是缺陷女婴的axin基因的表观遗传出现了问题。依照这个思路进行检查后,果然发现了其axin基因有很严重的甲基化。在基因和环境以外,是我们忽略了表观遗传,从而造成了如此可怕的后果。
然而,这并不是最终的答案,什么造成了严重的甲基化才是关键。许多同卵双胞胎都会出现较大的健康差异,例如一个患了癌症,一个没有患;一个患了关节炎,一个健康;一个有自闭症,一个正常。其中一些差异都与基因的甲基化水平有关。除了疾病,表观遗传还会影响到人的性格。例如同卵双胞胎可能因为特定基因的甲基化水平不同,抗压的能力也不同,从而其择业和人生道路相异。虽然这种联系随处可见,但是却无法判断,到底是甲基化导致了差异,还是经历和环境差异导致了甲基化。即使荷兰双胞胎姐妹的差异在出生时就有,但这也无法说明她们在同一个子宫里有完全相同的环境。胎儿位置的不同、脐带供血的不同等细微差异,也有可能导致表观遗传的差异,最终造成了其中一个新生儿出现了明显的畸形。

难以控制的表观遗传
环境影响表观遗传也只是因素之一,这些表观遗传差异也有可能是随机出现的,根本无法控制。在动物和人类漫长的进化史中,环境条件有时候会突然出现剧烈的变化,无法适应的动物会因此死去。同一个家族中,成员的基因总是相似的,所以很有可能在这样的剧烈变化中“全军覆没”。如果表观遗传随意出现的变化让基因相似的家族成员呈现出不同的特征,那在遇到剧烈变化的时候,其中某些成员活下来的几率就增加了。所以,表观遗传随意出现的变化可能是进化中的一种“风险分散”机制。在动物实验中,拥有完全相同基因和环境的小鼠,的确会因为表观遗传因素而出现明显差异。
于是在基因和环境以外,科学家们又有了新的研究目标。看来在疾病的检查和预防方面,仅仅控制好环境因素和计算基因因素是不够的,还需要考虑表观遗传的影响力。另外,这也让研究者们意识到,在克隆技术中,掌握了基因并不代表就掌握了一切,表观遗传很有可能打破他们的完美设想。

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