邁克爾·斯金納是華盛頓州立大學的生物學教授,2005年,當他和同事發表了一篇發表在《科學》雜誌上的論文,描述了懷孕大鼠一次短暫地暴露於常見的農業化學物質中,如何導致其後代(包括曾曾孫代)的可遺傳變化時,引發了一場激烈的辯論。爭議的焦點在於他們聲稱這些變化不是透過DNA突變傳遞下來的,而是透過所謂的表觀遺傳標記(例如附著在DNA上並調節基因工作方式的小分子)傳遞下來的。根據傳統的教條,所有這些標記——除了一些值得注意的例外——在胎兒在子宮中發育時會被擦除和重置兩次,因此任何獲得的表觀突變都應該在下一代中被清除乾淨。
自2005年的那篇文章以來,斯金納小組和其他人發表的眾多研究報告了後天獲得性狀的跨代遺傳,主要是在植物、小鼠和大鼠中,但也包括在果蠅、蠕蟲和其他物種中。這些發現引發了一個顯而易見的問題:同樣的現象是否發生在人類身上?
在他的學術著作和2014年8月刊的《大眾科學》雜誌上的一篇文章中,斯金納表示,答案几乎肯定是肯定的。他認為,考慮到我們物種與其他物種之間共享的生物學方面的無數相似之處,這些研究表明,從殺蟲劑到航空燃料的汙染物在一定程度上是造成疾病的原因,即使是那些從未直接接觸過這些化學物質的人——僅僅是從他們的父母或祖父母那裡繼承了表觀遺傳損傷的人,也會患上這些疾病。
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其他科學家在科學文章和新聞報道中指出,為了明確地將實驗室大鼠的結果與普通人的經歷聯絡起來,還有許多點需要連線起來。例如,幾乎所有的齧齒動物研究都以非常高的劑量並透過注射方式給藥有毒化學物質,而人類通常只通過皮膚、口腔和鼻子接觸到痕量。而且,實驗室動物的培育是為了使其遺傳背景、飲食和日常習慣異常同質。
如果表觀遺傳在更多樣化的人群中確實發生,那麼它的影響是否會上升到可檢測到的水平?為了找出答案而進行的研究充滿了困難,無論是出於倫理還是實際原因,例如將遺傳原因與生活方式的改變和大量其他混雜因素區分開來。也許最大的挑戰是:跨代效應只有在第四代才能顯現出來,對於人類來說,這意味著要將孕婦的暴露與她們的曾孫在約75年後出現的健康問題聯絡起來。
在下面的短影片中,該影片由史密森尼頻道在他11月獲得史密森尼美國創意獎後製作,斯金納總結了他關於表觀遺傳學的思考以及他引發的爭議。