经验留下了遗传物质中的表观遗传痕迹

生物学中正在发生意识形态争议。而这是一个关注一切的重大话题：遗传。在他的划时代的着作“1859年的物种起源”中，达尔文写到了对于个体差异如何产生的统治无知。只有在20世纪40年代的“现代进化综合”中，人们才确信遗传通过遗传学发挥作用 - 换句话说，生物的特征通过其遗传物质DNA传递给下一代。

这种观点有助于为随后几十年的研究提供重点，从而带来非凡的发现。因此，现在可以解释生物形式和功能的许多方面。但是在20世纪50年代，不同的观察结果质疑了对基因的看似排他性的控制。例如，玉米籽粒即使其DNA序列相同也可以具有不同的颜色。

植物记得干旱

进一步的研究揭示了这样一个事实，即当具有相同遗传物质的个体具有不同的外观时，这可以追溯到基因部分的不同程度的活动。DNA的特定部分是否有活性 - 即，是否被读取 - 取决于DNA密集程度的决定性程度。

这种填充密度受几种所谓的表观遗传机制的影响。它们形成了一种复杂的机器，可以将微小的化学附着物附着或分离到DNA上。在这里，规则适用于DNA越紧密，读取就越困难 - 这意味着特定基因将更加不活跃。

生物可以通过控制它们的表观遗传机制来适应不稳定的环境。以这种方式，例如，表观遗传机制可以确保植物能够更好地处理炎热或干旱的气候，如果它们在某些时候已经不得不经历类似的情况。因此，从这个意义上说，遗传物质中的表观遗传标记形成了植物的一种“压力记忆”。今天这是生物学家们共识的问题。

怀疑世世代代的遗传

然而，一些研究表明，受胁迫植物的后代也能更好地应对其祖先已经面临的危险。“然而，这些研究是一个有争议的争论问题，”苏黎世大学植物与微生物生物学系主任Ueli Grossniklaus说。像许多其他涉及破译这些机制的表观遗传学家一样，他认为，“由于证据不完整，我们还不能说获得的特征可以在几代人的稳定形式下传播到什么程度。” 因此，表观遗传学是否真正为生物体带来了持久的优势，从而在进化中发挥作用仍有待证明。Grossniklaus认为这是一个很有吸引力的想法，但它还有待证明。

不仅在植物中导致表观遗传标记的遗传引起了轰动 - 小鼠也是如此。例如，苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院神经表观遗传学教授Isabelle Mansuy领导的研究小组为了研究严重的儿童创伤可能产生的长期影响，一直在将母鼠的后代从母亲手中夺走每天三小时，就在出生后几天。

雄性老鼠传递创伤

当它们到达成年期时，经历困难婴儿期的小鼠在其遗传物质中显示出行为障碍和相应的化学痕迹。例如，当与总是被允许留在母亲身处的对照小鼠相比时，受创伤的小鼠在笼子的明亮部分比在黑暗部分花费的时间要多得多。

这些老鼠的行为让研究人员推断出受创伤的动物表现出抑郁症的症状，但同时也减少了恐惧。“他们似乎寻求危险，例如我们经常在遭受创伤后压力的美国退伍军人中观察到，”曼苏说。

令人惊讶的是，Mansuy的研究团队在这些受创伤的雄性小鼠的后代中观察到了相同的行为异常 - 即使年轻小鼠从未与未受创伤的母亲分开。显然，精子含有表观遗传信号，该信号也能够对其后代的基因活动进行编码。

消除表观遗传记忆

这正是造成许多专家最大不安的原因。他们认为遗传物质在精子成熟过程中经历了如此高程度的表观遗传重编程，然后在受精卵中进行，这消除了在小鼠生命中获得的大部分表观遗传标记。

“我同意”，Mansuy说，“但也证明了一些标记能够在这种重新编程中存活下来。” 还有其他表观遗传机制。除了来自DNA的遗传物质外，精子还含有复杂的小RNA和微RNA分子集合，可以干预表观遗传机制，从而在基因活动的代际调节中发挥重要作用。

Mansuy认为，她的实验以及其他人的实验至少在原则上证明了表观遗传机制的存在。她还认为表观遗传学可能部分解释了为什么存在许多复杂疾病(如糖尿病，癌症和精神疾病)的家族倾向，即使这些遗传模式不能用经典遗传学来解释。

与其他基因突变相比，突变发生的频率大约是其频率的一千倍，正如马克斯普朗克发育生物学研究所的Detlef Weigel小组在2011年对30代拟南芥(Arabidopsis thaliana)的调查中所显示的那样。

此外，表观突变从根本上是可逆的。也许这就是为什么我们的遗传物质中的表观遗传痕迹传递给下一代，有时也传递给后一代，但随后通常会再次消失。正是这种暂时性和不确定性的特征培育了当前的争议 - 并且可能会继续培育它们，直到生物学最终完全理解了遗传的复杂表观遗传机制。