客座文章:我是我母親的嵌合體

本週的文章是來自 Chimera 部落格 I AM MY MOTHER'S CHIMERA 的優秀 E.E. Giorgi 的客座文章。你很可能也是如此 多年來,“遺傳嵌合體”的概念激發了作家的想象力:一個人可能擁有他/她自己的雙胞胎的想法既令人毛骨悚然又引人入勝 […]

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


本週的文章是來自 E.E. Giorgi 的客座文章,她在以下網址撰寫部落格:http://chimerasthebooks.blogspot.co.uk/

我是我母親的嵌合體。你很可能也是如此

多年來,“遺傳嵌合體”的概念激發了作家的想象力:一個人可能擁有他/她自己的雙胞胎的想法既令人毛骨悚然又引人入勝。迄今為止的所有虛構作品都利用了四配子嵌合體的概念,它是由兩個或多個基因不同的生物體組合而成的。在人類中,這種情況發生在兩個受精卵在子宮內的最初幾個小時內融合在一起時。


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然而,大自然母親發明了許多其他形式的嵌合現象。

一些遺傳缺陷/突變會導致個體體記憶體在基因不同的細胞。通常,這些缺陷涉及染色體數量的異常,但也存在無症狀的情況,例如,動物的毛色是不同顏色的拼接,如玳瑁貓。這種型別的嵌合現象稱為鑲嵌現象。與來自兩個或多個個體融合在一起的四配子嵌合體相反,鑲嵌現象起源於單個個體。眼睛顏色不同的人也是遺傳鑲嵌現象的一個例子。

科學家聲稱嵌合體比我們想象的要常見得多。你很可能就是你自己的雙胞胎。但是,如果我告訴你,你實際上更有可能成為你母親的嵌合體,而不是你未出生的兄弟姐妹的嵌合體,你會感到多麼驚訝呢?

“微嵌合是指由一個個體攜帶的少量細胞(或DNA),這些細胞起源於基因不同的個體”(Gammill 和 Nelson,2010)。

接受供體移植或輸血的個體是微嵌合的一個例子。然而,最常見的微嵌合形式發生在懷孕期間。胎盤上存在持續的雙向細胞運輸,這些交換細胞實際上可以在宿主體內長期增殖:在母親分娩後多年,可以在母親體內發現胎兒細胞。事實上,由於即使是自然流產也會導致胎兒細胞釋放到母親體內,因此懷孕但從未分娩的女性也可能攜帶這種形式的微嵌合。

正如在母親分娩後多年可以在母親體內發現胎兒細胞一樣,反之亦然:在胎兒的肝臟、肺、心臟、胸腺、脾臟、腎上腺、腎臟、胰腺、大腦和性腺中發現了母體細胞。令人驚訝的是,無論在哪種情況下(母體到胎兒的轉移,或反之,胎兒到母體的轉移),外來細胞都會遷移到某個組織,一旦到達那裡,它們就能夠分化和增殖,實際上就像被移植了一樣。一篇論文發現,39% 的研究物件體記憶體在迴圈母體細胞(Loubiere 等,2006 年)。

但是,即使你不是你自己的雙胞胎,即使你沒有攜帶來自你母親或孩子的細胞,即使那樣,嵌合體也比你想象的更接近你。因為我們都起源於一個嵌合體:我們大約 10% 的 DNA 來自病毒基因,而這又是如何發生的呢,這是一個引人入勝的故事。

很久以前,一種病毒感染了我們祖先之一的精子細胞或卵母細胞。一旦到達那裡,病毒的遺傳物質就與細胞的遺傳物質融合在一起——這是病毒為了複製而玩的一個老把戲。只是這種特殊的病毒從未複製。精子或卵母細胞受精併成為胎兒,而該胎兒現在攜帶了一段病毒 DNA。病毒基因被“卡住”了,無法再複製,因此被有效地沉默了。

最後,我想討論的最後一種形式的嵌合現象鮮為人知,因為它屬於一個相當新的領域:表觀遺傳學。

基因被包裝在細胞核內,一些深深地隱藏在裡面,另一些暴露在外,以便它們可以很容易地“翻譯”成蛋白質。隨著時間的推移,這種配置會發生變化,因為基因可以從細胞核內部移動並暴露出來,而以前暴露的基因可能會被隱藏起來。生活事件、環境或飲食的變化、壓力和創傷都可能影響這些機制,導致一些基因開啟,而另一些基因關閉。

表觀遺傳學是研究所有可能影響基因沉默(“關閉”基因)和基因表達(“開啟”基因)的機制的學科。換句話說,它解決了這個問題:是什麼導致一些基因從隱藏(沉默)狀態轉變為突然暴露(表達)狀態,而另一些基因卻突然被隱藏(沉默)?

你現在可能已經猜到了:一個細胞在同一組織內表達不同基因的生物體被稱為表觀遺傳嵌合體。成年細胞“知道”要表達哪些基因,以及要保持哪些基因沉默。然而,最終會受精併產生新生物體的生殖細胞必須“忘記”這些資訊,以便“從頭”開始,並能夠在胚胎髮育時分化為不同的組織。這是透過一個稱為“表觀遺傳重程式設計”的過程來實現的。這就像重置你的硬碟並擦除所有記憶體。透過修改控制小鼠重程式設計的蛋白質,科學家們能夠創造出表觀遺傳嵌合體(Lorthongpanich 等,科學,2013)。這些嵌合胚胎需要額外的干預才能完全發育,但這種研究為僅靠遺傳學無法輕易解釋的綜合徵提供了新的見解。

關於客座博主:E.E. Giorgi 是一位科學家、作家和攝影師:她白天分析 HIV 資料,晚上追逐日落,晚上假裝自己是其他人。她喜歡為好奇的人寫關於科學的部落格,尤其是那些激發奇妙前提和引人入勝的故事的部落格。她的偵探驚悚小說《嵌合體》是一部帶有遺傳轉折的硬漢派警察程式小說,現已在亞馬遜上發售。

About S.E. Gould

A biochemist with a love of microbiology, the Lab Rat enjoys exploring, reading about and writing about bacteria. Having finally managed to tear herself away from university, she now works for a small company in Cambridge where she turns data into manageable words and awesome graphs.

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