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第七章 拉马克 谁动了我的进化论（第2页）

证明奥利维亚患上了急性白

血病。因为是同卵双胞胎，医

生连忙对伊莎贝拉也进行了检

查，但她一切正常。经过治

疗，小奥利维亚最终恢复健

康，但医学专家们却遇到了一

个困惑多年的难题：既然是同

卵双胞胎，为何奥利维亚不断

生病，而伊莎贝拉却非常健康

呢？这些经典遗传学无法解释

的现象，表观遗传学有望部分

揭示其中的秘密。2009年，西班牙和美国的科学家在全基因组水平分析了一对同卵双胞胎的基因组：他们一方正常，一方患有红斑狼疮。研究人员发现，虽为同卵双胞胎，但双方个体对遗传信息的“表观修饰”存在极大差异——DNA甲基化水平不同。

同样是2009年，来自拉什大学医学中心和塔夫茨大学医学院的科学家对一些小鼠的遗传基因进行人为突变，使其智力出现缺陷。当这些小鼠被置于丰富环境中进行刺激、并频繁与各物体接触两周后，它们原有的记忆力缺陷得到了恢复。

数月后，小鼠们受孕，虽然它们的后代也出现了和母亲同样的基因缺陷，但没有接触复杂丰富的环境、也未受刺激的新生小鼠丝毫没有出现记忆力缺陷的迹象。

因此，即使携带遗传信息完全一样的两个个体，由于表达修饰上的差异，也可能会表现出完全不同的性状。

2001年，科学家们做了这样一个实验。研究者采用遗传背景完全相同的小鼠作为实验对象，来观察其皮毛的颜色，结果发现，小鼠们皮毛的颜色各种各样，从黄色到各种杂合色都有。让人意外的是，皮毛的颜色竟取决于它们从母鼠中继承的“agouti基因”甲基化程度高低。

2003年，美国杜克大学教授兰迪·朱特尔和罗伯特·沃特兰博士终于掀开了DNA甲基化的神秘面纱。人们此前认为，在形成**和胚胎前的植入阶段，细胞中的DNA甲基化几乎会完全重新洗牌，也就是说“基因修饰”没有遗传下去的可能。近些年来，越来越多的研究证明，某些甲基化是可以遗传的。

2007年，日本科学家在小鼠中发现，一种称为stella的蛋白质能够有效保护卵子中某些基因的甲基化修饰，并传给下一代。研究人员还得出结论，基因的甲基化或者去甲基化，和环境的改变息息相关。也就是说，虽然遗传信息没有改变，但环境的改变、丰富的经历、不良的习惯，都有可能遗传给后代。

然而，这些对基因的表观修饰是通过怎样的方式进行，它们又是靠怎样的机制遗传下去的呢？这一切曾经是个谜。不过近年来，科学家们已经获得了一些信息。

英国伦敦国王学院与韦尔科姆基金会桑格研究所合作，发现了一组“老化”

基因，这组基因的开关是由表观遗传因素的作用所控制，相关论文发表在《公共科学图书馆·遗传学》上。该研究调查了两组双胞胎，一组是172对年龄在32岁到80岁之间的双胞胎，另一组是44对年龄在22岁到61岁之间。他们对双胞胎进行了表观遗传基因组范围关联扫描，分析其DNA中的表观遗传变化和逐渐老化之间的关系，发现了490个与老化相关的表观遗传变化。通过分析老化特征中的DNA修饰，还发现了4个基因的表观遗传变化与胆固醇、肺功能和生育寿命有关。而且，在490个与老化有关的表观遗传变化中，许多也出现在更年轻的双胞胎组。

研究人员解释说，表观遗传过程受到饮食、生活方式、环境等外部因素的影响。

这些结果表明，在人的一生中，老化造成的外表改变随年龄增长而自然发生，这在生命早期就开始了，并持续终生。

事实上，除了这些，小RNA分子也能够进行表观遗传。

第三节　我们吃的不是“食物”，是“信息”

美发现获得小RNA进行遗传：哥伦比亚大学医学中心的研究人员通过RNAi（RNA干扰）首次发现，获得性性状可以通过小RNA进行遗传，而不需要基因组DNA的参与。该发现表明长期以来遭受人们误解的生物学家拉马克的观点并非完全错误。该研究报告的主要作者乌迪德·瑞卡维教授说：“在我们的最新研究中，具有抗病毒病免疫力的线虫能将这一性状传给它们连续几代的后代。免疫力通过RNA干扰的方式遗传，而不依赖于DNA遗传。”

为了进一步研究这些现象，CUMC研究人员转向研究线虫，因为线虫有利用RNAi抗病毒的不寻常的能力。在目前的研究中，研究人员利用一种昆虫病毒感染线虫，发现线虫通过RNA干扰的方式沉默病毒基因，从而获得了针对这一病毒的免疫力。当它们的后代被暴露在病毒中，它们仍然能够用免疫力保护自己。科学家利用1年的时间对超过100代的线虫进行了追踪，发现它们持续地保有了这一免疫特性。实验被设计成使线虫无法通过基因突变获得抗病毒性。研究人员由此得出结论，抵御病毒的能力是通过某些病毒RNA分子而非DNA储存的形式传递到了后代体细胞中。

CUMC研究团队现正研究其他性状是否也通过小RNA继承。瑞卡维博士说：“在一项实验中，我们在培养皿里复制了荷兰饥荒事件，我们让蠕虫挨饿，由于饥饿，我们看到小RNA分子正在生成，并传递给了下一代。”通过这些研究，哥伦比亚大学医学中心的研究人员验证了拉马克的“获得性遗传”理论。

在2011年9月20日出版的《细胞研究》（Cellresearch）的一篇研究中，南京大学生命科学学院张辰宇教授团队展示了一项非常令人惊奇的发现——植物的微小核糖核（miA）可以通过日常食物摄取的方式进入人体血液和组织器官。并且，一旦进入体内，它们将通过调控人体内靶基因表达的方式影响人体的生理功能，进而发挥生物学作用。该研究证明植物微小核糖核酸可能是食物中的“第七种营养成分”（其他六种分别是水、蛋白质、脂肪酸、碳水化合物、维他命和稀有元素）

微小核糖核酸是一类长约19至24个核苷酸的非编码小分子RNA，它通过与靶基因的信使RNA（mRNA）结合的方式抑制相应的蛋白质翻译。该课题组之前的研究成果表明微小核糖核酸可稳定存在于哺乳动物的血清和血浆（循环微小核糖核酸）中，是由组织和细胞主动分泌的（分泌型微小核糖核酸）。因此，循环微小核糖核酸是一类新型的疾病标志物，可应用于疾病，如肿瘤的早期诊断、个体化治疗的指证等方面，分泌型微小核糖核酸也是新的一类重要的信号分子，调控细胞间和组织间的信号传递。

在研究中该课题组发现：外源性的植物小RNA以在多种动物的血清和组织内检测到，并且它们主要是通过进食的方式摄入体内的。其中编号为168a的植物小RNA（MIR168a）是富含在一种稻米中、同时也是中国人血清中含量最为丰富的一种植物小RNA。体内和体外的功能性研究表明：植物MIR168a可以结合人和小鼠的低密度脂蛋白受体衔接蛋白1的mRNA，从而抑制其在肝脏的表达，进而减缓低密度脂蛋白从血浆中的清除。这些发现证明食物中的外源性植物微小核糖核酸可以通过调控哺乳动物体内靶基因表达的方式影响摄食者的生理功能。

为了测试植物微小RNA在被人吃下后，能否再活着进入人体，张辰宇和他的研究团队找到了31名健康的中国人血液中的微小RNA，吃惊的是，他们发现了大约40种类型的植物RNA在这31个人的血液中循环流通！在这些血液中的微小RNA中，浓度最高的是156a和168a。它们在大米、白花菜、包心菜和西兰花之类的十字花科蔬菜中大量存在！而且实验证明：即使米饭煮熟后，这种编号为“168a”

的植物微小RNA也是“活”的，它煮不死（生米中最多，米饭煮熟大约还能剩下近4成）。这两种微小RNA在大米和大白菜中最为丰富。除了稻米等，在小麦中MIR156a也含量不菲。

随后，进入到动物实验阶段，研究人员在小鼠的血液、肺、小肠和肝脏中检测到这两种浓度可变的微小RNA，当用糙米喂食小鼠（已证实煮熟的米饭也含有168a）后，它们的浓度显著上升。这一发现颠覆了科学界此前普遍认为食物中调控基因的微小RNA是不太可能被“吃”进人体的观点。

张辰宇认为：“从某种意义上来说，我们吃的不仅仅是食物，还有信息。”

这个发现，让“吃什么补什么，一方水土养一方人”这些老话似乎有了理论依据。此信息即是微小RNA的序列特征，因为来源于不同食物的多种多样的微小RNA一旦被人体吸收，将导致潜在的不同类型的基因对人体产生不同的影响。

与DNA不同，RNA更像一个工人，能主动将DNA中的内容“翻译”出来，行使各种生理功能。以前科学家一直以为各种RNA均是生命体“自产自销”，但这次却发现RNA家族中的微小RNA竟能“跨界”工作，在植物中产生，被动物吃下肚后，还能“兴风作浪”。