來自 自然雜誌
一項對小鼠進行的具有爭議性的研究報告稱，某些恐懼可以世代遺傳。作者認為，類似的現象可能會影響人類的焦慮和成癮。但一些研究人員對此研究結果持懷疑態度，因為尚未確定解釋該現象的生物學機制。
按照慣例，DNA中包含的遺傳序列是跨代傳遞生物資訊的唯一方式。當隨機的DNA突變有益時，可以使生物體適應不斷變化的環境，但這個過程通常需要經過許多代才能緩慢發生。
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然而，一些研究暗示，環境因素可以透過“表觀遺傳”修飾更快地影響生物學，這些修飾會改變基因的表達，但不會改變其核苷酸序列。例如，在20世紀40年代荷蘭殘酷的戰時饑荒期間受孕的兒童患糖尿病、心臟病和其他疾病的風險增加，這可能是由於與這些疾病相關的基因發生了表觀遺傳改變。然而，儘管已知表觀遺傳修飾對於諸如發育和女性中一條X染色體的失活等過程很重要，但它們在行為遺傳中的作用仍然存在爭議。
位於佐治亞州亞特蘭大的埃默裡大學的神經生物學家和精神病學家，也是最新研究的合著者凱里·雷斯勒（Kerry Ressler）在與生活在城市貧民窟的窮人合作後，對錶觀遺傳產生了興趣，這些地方的吸毒成癮、神經精神疾病和其他問題似乎經常在父母和他們的孩子身上反覆出現。他說：“有很多軼事表明存在風險的代際轉移，而且很難打破這個迴圈。”
可遺傳性狀
研究這些影響在人類中的生物學基礎會很困難。因此，雷斯勒和他的同事布萊恩·迪亞斯選擇研究實驗室小鼠的表觀遺傳，這些小鼠被訓練成害怕苯乙酮的氣味，這種氣味被比作櫻桃和杏仁的氣味。他和迪亞斯在一個小房間裡揮動著這種氣味，同時對雄性小鼠進行輕微的電擊。這些動物最終學會了將氣味與疼痛聯絡起來，即使沒有電擊，在苯乙酮存在的情況下也會顫抖。
迪亞斯和雷斯勒今天在《自然神經科學》1上報告說，這種反應被傳遞給了它們的幼崽。儘管它們一生中從未遇到過苯乙酮，但幼崽在接觸到這種氣味時表現出更高的敏感性，與那些習慣於被其他氣味嚇到或沒有經歷過這種習慣的小鼠的後代相比，在氣味存在的情況下顫抖得更明顯。第三代小鼠（即“孫子”）也遺傳了這種反應，透過體外受精受孕的小鼠，使用對苯乙酮敏感的雄性精子也是如此。類似的實驗表明，這種反應也可以從母親那裡傳遞下來。
這些反應與處理氣味的大腦結構的變化相對應。與對照組小鼠及其後代相比，對苯乙酮敏感的小鼠及其後代擁有更多產生已知可檢測該氣味的受體蛋白的神經元。接收來自苯乙酮檢測神經元的訊號並將氣味訊號傳送到大腦其他部分（例如參與處理恐懼的部分）的結構也更大。
研究人員認為，DNA甲基化——一種對DNA的可逆化學修飾，通常會在不改變其序列的情況下阻止基因的轉錄——解釋了這種遺傳效應。在恐懼的小鼠中，精子細胞的苯乙酮感知基因的甲基化標記較少，這可能導致在發育過程中氣味受體基因的表達增加。
但是，氣味與疼痛的聯絡如何影響精子仍然是一個謎。雷斯勒指出，精子細胞本身會表達氣味受體蛋白，並且一些氣味會進入血液，這提供了一種潛在的機制，就像小的、血源性的 RNA 片段（稱為 microRNA）一樣，它們控制基因的表達。
有爭議的發現
不出所料，這項研究引起了研究人員的分歧。“壓倒性的反應是‘哇！但它是怎麼發生的？’”迪亞斯說。伯明翰阿拉巴馬大學的神經生物學家大衛·斯威特（David Sweatt）沒有參與這項工作，他稱之為“迄今為止發表的最嚴謹和令人信服的研究，證明了實驗室模型中獲得的跨代表觀遺傳效應”。
然而，研究表觀遺傳修飾的紐約哥倫比亞大學的分子生物學家蒂莫西·貝斯特（Timothy Bestor）對此表示懷疑。他說，DNA甲基化不太可能影響檢測苯乙酮的蛋白質的產生。已知受甲基化控制的大多數基因在被稱為啟動子的區域具有這些修飾，該區域位於DNA序列中的基因之前。但貝斯特說，苯乙酮檢測基因不包含可以在此區域被甲基化的核苷酸。他補充說：“他們提出的主張是如此極端，以至於有點違反了特殊的主張需要特殊的證據這一原則。”
費城賓夕法尼亞大學的神經科學家特雷西·貝爾（Tracy Bale）說，研究人員需要“確定將父親的經歷與能夠導致生殖細胞表觀遺傳標記發生特定變化的特定訊號聯絡起來的部分，以及這些標記如何被維持”。
她說：“認為我們的生殖細胞在對環境變化做出反應時可能如此可塑和動態，這真是令人不安。”
雷斯勒懷疑，人類也會遺傳影響行為的表觀遺傳改變。他推測，父母的焦慮可能會透過對壓力激素受體的表觀遺傳修飾影響後代。但雷斯勒和迪亞斯不確定如何證明這一觀點，他們計劃暫時專注於實驗室動物。
研究人員現在想確定對苯乙酮的敏感性持續多少代，以及是否可以消除這種反應。雷斯勒說，對遺傳機制是真實性的懷疑可能會持續存在，“直到有人真正用分子方式解釋它為止，”雷斯勒說。“不幸的是，它可能很複雜，並且可能需要一段時間。”
本文經自然雜誌許可轉載。它最初於 2013 年 12 月 1 日出版。