2013年12月3日 星期二

禍延子孫:如果一個人十一歲前就開始抽菸, 他的兒子在九歲時就會出現肥胖的情況,

Epigenomics 表基因遺傳學

奧佛卡利克斯(Overkalix)的一個小社區發生過一些怪事這地方位於挪威北部偏遠地區氣候嚴寒19世紀時此地的居民只能靠著當地農業自給自足這意味著豐收時居民會盡可能填飽肚子一旦農作物嚴重欠收饑荒就會來臨
然而預防醫學專家畢格林(Lars Olov Bygren)檢視該社區過去的紀錄時注意到糧荒過後時期的奧佛考利克斯居民壽命比較長但奇怪的是這一些人的一生當中並沒有遭遇過食物短缺的情形倒是他們的祖父母在年幼時經歷過饑荒
畢克林的研究顯示如果某人在童年時期經歷了環境的變化(在這一個例子中是糧食供給)他們的子孫也會受到影響很明顯後代承襲了祖先對環境的反應但這是怎麼發生的呢?基因變異是一種永久性的變化因此我們很難用它來解釋奧佛卡利克斯所發生的事該地居民並非一直很長壽而是只有在祖父輩遭逢饑荒時子孫這一代才會明顯較長壽
現在遺傳學家認為他們已經解開了這一個謎環境暫時改編(reprogrammed)了該地居民的基因這個現象被稱為表基因遺傳學(epigenetics)它也解釋了為什麼染色體相同的同卵雙胞胎成長過程有時候會不一樣(例如只有其中一人罹患某種疾病)

表基因組是細胞的軟體

雖然表遺傳學的作用眾所週知但是表基因體學這門新興的科學卻是在一項快速發展被用來解讀人類基因組的技術(DNA完整定序)摧生之下才誕生的它是一門研究環境如何影響我們基因組的科學美國加州聖地牙哥薩克生物研究中心(Salk Institute for Biological)的約瑟夫.崖可(Joseph Ecker):「以電腦來比喻的話基因組等於硬體而表基因組(epigenome)就是軟體軟體位在基因組之上並且調控著基因的表現。」
人體雖擁有200多種不同的細胞但他們都具有相同的基因組(只有少數例外)以及22,000個相同的基因然而建構並維持眼睛細胞功能所需的基因跟肝臟細胞神經細胞及皮膚細胞所需的基因組合並不一樣因此我們的細胞需要表基因下達指令指示它們變成哪裡一種細胞比方說眼睛的感光細胞就需要有一個表基因組來啟動那些負責製造感光性蛋白質的基因群
DNA的雙股螺旋結構中包覆著一種稱為組蛋白(histones)的巨型蛋白質而表基因組可以透過酵素來增加或移除DNA或組蛋白中的甲基(methyl group,一種化學標記)並藉此控制基因群
如果把基因表現的過程當成製造蛋白質的生產線那麼掌握工廠命脈的就是表基因組DNA和組蛋白受到標記(甲基化)他們的結構就會產生變化這樣一來細胞的基因讀取機制便會受到阻礙也就無法順利製造蛋白質換言之甲基化會阻礙DNA的讀取機制因為它會使DNA的雙股螺旋結構更緊密地包住組蛋白
如果科學家能繪製出每一種細胞的甲基化過程與型態那麼這項成就將不亞於人類基因組的定序」。

親代的行為的怎麼影響子代

動物實驗顯示經驗與環境所造成的改變也可以遺傳

杜克大學(Duke University)的及爾托(Randy Jirtle)在研究阿古提基因(agouti此基因會讓小鼠產生黃色的毛)後發現即將生產的母鼠的飲食習慣會影響其後代的性狀當該基因總是處於開啟狀態便會產生過量的某種蛋白質這一種蛋白質會阻礙大腦釋放出飽足的訊號導致肥胖與糖尿病餵食小鼠富含葉酸和維他命B12的食物時這些養分會轉化成表基因標記並使該基因不活化這些母鼠的子代會出現棕色的皮毛擁有正常的體重也不容易得到糖尿病

充滿壓力的環境

如果你總是不知道下一餐在哪兒你的子代將會喜愛速食雞在光亮的環境中只會吃有營養的食物他們會透過啄食來挖掘蚯蚓瑞琳克平大學(Linkopin University)的行為生物科學家把雞養在光照不規律的環境下時雞群開始使用一些容易取得的高熱量食物而這一種懶惰的覓食習慣還會遺傳給下一代甚至下下一代即使讓小雞在孵化前和其雙親分離(以確定他們都無法模仿其雙親的行為模式)這些小雞仍會出現與雙親相同的覓食習慣他們腦中透過遺傳而來的活動模式和其雙親依舊非常類似

虐待與忽略

父母惡劣的管教方式不僅會在你的心中留下傷痕還會在大腦中留下的影響深遠的表基因標記使得子代出現同樣惡劣的管教方式阿拉巴馬大學(University of Alabama)的大衛史威特(David Sweett)和塔尼亞蘿絲(Tania Roth)發現當雌鼠處於壓力的環境中牠們會冷落並忽略自己的子代而子代之後也會出現一模一樣的行為如果把受到冷落的幼鼠託給正常的其他母鼠撫養其日後的行為也只會些微改善這個發現顯示母親的養育方式甚至可以在幼鼠出生之前就改變牠們的體基因」。麥吉爾大學的麥克米尼(Michael Meaney)研究團隊也發現關愛子女的母親也會生出關愛子女的子代

記憶

充滿益智型活動的童年生活可以彌補天生較差的記憶能力特佛茲大學(Tufts University)的萊瑞菲格(Larry Feig)在研究一種記憶力有缺陷的小鼠後發現如果把青少年時期的動物置於刺激豐富的環境(例如當中可能有些嶄新的物體跑輪以及可探索的空間等)他們會比較能記住先前學習過的某種電擊代表什麼意義記憶力有缺陷的小鼠被放入之前曾電擊過他們的房間時不會因恐懼而手腳僵硬然而如果記憶力有缺陷的小鼠是在刺激豐富的環境中成長其子代就會有較佳的記憶表現

拜表基因遺傳學之賜:「拉馬克的遺傳理論又活了過來

表基因遺傳學救回了一個曾被人摒棄的演化理論習得的生物特徵可以遺傳根據這個理論生物可以在有生之年改變自己去適應環境並把適應後產生的生物特徵遺傳給後代
由兩位著名的法國生物學家曾替習得的特徵可以遺傳的這一個現象背書1776布豐(Comte de Butfon)主張物種的演變(也就是演化)主要是環境所致1809拉馬克(Lamarck)把這個論點發揚光大進一步擴大而成一個能夠解釋地球多樣物種的融貫理論」:相關聯的物種都是源於同一個祖先當他們移居到新環境後演化便會發生
這個理論在19世紀晚期就不再受到重視因為奧地利神父暨植物學家孟德爾透過植物遺傳實驗發現子代的特徵並非由雙親遺傳的物質所決定(後來人們把這種物質稱做基因)這項發現顯示同一物種中的個體變異其實可透過其祖先的不同基因遺傳組合而產生孟德爾式的遺傳學後來和達爾文的天擇理論結合後者主張只有天生具備優越適應特徵的個體才能生存下來一般認為這些優劣特徵來自雙親的遺傳基因和偶發的DNA突變這兩個過程都是不可逆且永久的是長期的改變
然而表基因遺傳學認為新的性狀可以在短期內產生生物因此得以暫時且快速的在短短幾個世代後就藉由改變特徵來適應環境變化

如果一個人十一歲前就開始抽菸, 他的兒子在九歲時就會出現肥胖的情況,
~個人習慣會影響子孫的基因

    由於奧佛卡利克斯的歷史紀錄有限,畢格林和潘布瑞便分析英國「亞文雙親與兒童直系研究」(Avon Longitudinal Study of Parents and Children, ALSPAC)的資料。它追蹤了一萬四千名在一九九一年及一九九二年懷孕生產的準媽嫣及其子女的健康與發展情況(研究仍在進行中)。在「抽菸對健康的影響」方面,有一項有趣的結果:有一百六十六位在十一歲前就開始抽菸的人,他們的兒于在九歲時就已出現肥胖的情況。看來父親抽菸似乎會影響兒子的成長狀況,而這也是他們後來小小年紀就發胖的原因.
研究人員回頭分析奧佛卡利克斯的資料時發現,隔代的男性(祖父與孫子), 在糧食供給與長壽之間的關聯性最為強烈:暴食的祖父會使孫子的壽命最多減少三十二年。
    儘管動物實驗結果顥示這種對於環境的「跨代反應」與表基因遺傳有關(見<親代的行為怎麼影響子代?>一欄),但人類身上所產生的「跨代反應」背後的機制尚未獲得證實。目前,畢格林和潘布瑞正和西弗合作,希望描繪出「亞文雙親與兒童直系研究」中吸菸者的表基因圖譜。

    對表基因體學的了解將會改變我們的生活方式:我們原本以為飲食過量和抽菸只是個人的選擇:頂多對「自已的」健康造成影響。但現在我們知道,這些習慣可能會使後代子孫產生基因缺陷。準爸媽們或許會把它記在心上,但其他人是否準備好承擔這責任了呢?潘布瑞說:「社會大眾都知道,還在媽媽子宮裡成長的胎兒兒需要小心呵護。我們之所以要重視懷孕及幼兒時期,不只是為了眼前這個小孩的健康,也是為了未來的子孫著想.。因為,我們必須培育我們的基因。」

https://www.google.com.tw/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&cad=rja&ved=0CFcQFjAD&url=http%3A%2F%2Fwww.futuremedicine.com%2Floi%2Fepi&ei=FradUgyJnZEFmu2BkA4&usg=AFQjCNElerox7kM3ONnkZUjawf9S9nDwzw&sig2=XXGrg_Ruf9LPxXhoFfYM8g
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8 則留言:

  1. 我覺得這一篇的標題只是在講述整篇大文章中最後的一個小實驗,會讓衝著這個標題點進來看的人在看了很久以後感到:奇怪?標題說的東西到底在哪裡啊,該不會點錯篇了吧~~
    一點小建議,我覺得可以在標題對整篇文章的內容做一點小小的概述,這樣會讓讀者更加清楚。

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    1. 標題這樣下是要誘拐大家進來看
      內行人看門道
      才看得出有趣之處

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    2. 不過科普跟新知的意義不就是希望推廣正確又有趣的科學觀念嗎?
      所以我認為新知還是要寫的親民易懂,如果是需要給內行人看才會覺得有趣的話,似乎就達不到這種效果了

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  2. 看第一段會對這個現象產生興趣
    讓人想繼續讀下去
    但是內文有點太長了讀起來有點辛苦,也會覺得有點離題
    如果內容經過篩選可能會好一點(個人建議)

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  3. 很有趣的一篇研究,標題的部分可以再精簡一些
    看完第一段真的讓我非常有興趣看完整篇研究,想要了解這種現象的導因
    經由小標題的部分讓全文稍微易讀了,但應該還可以再精簡些

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    1. 這已經是最精簡的了
      這個系統的概念我大約只寫出了十分之一不到的部分
      而且是取其中較淺顯易懂且有趣的部分而已
      看得懂的就會說有趣
      看不懂的就會沒興趣

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  4. 這是從我的腦袋中的記憶裡,所寫出來的文章.第一次是在科學人雜誌上看到的,因為那時還沒訂閱該雜誌,所以找不到相關鏈結.
    上網站查了一下,全都是英文學術網站,都是要錢的.
    後來在補習班生物講義裡找到相關的文章,
    就參考著寫下這篇文章了!

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  5. 沒關係 無論如何 我讀得津津有味 我一直在思考 人有沒有可能從基因上改變得不要那麼自私殘忍 這篇文章給我希望...有可能嗎?作者?

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