表观遗传基因影响人体生理心理

祖辈生活不健康 孙辈健康难保障

你也许不知道：你的哮喘可能因祖母嗜烟引起；你的肥胖因为曾祖父童年时家境贫困，饥不择食；你的抑郁来自祖辈曾经历的恐惧……世界还没有你的时候，将遗传给你的问题已经出现。但这只是故事的一半。你自己不健康的生活方式也将威胁孙辈的身心健康。

基因行为有“开关”

基因可以解释部分隔代遗传现象，但不能解释全部。有一种神秘机制，超越基因，在它的作用下，你可能最大限度地与所处环境相适应，但也可能生病、郁闷或二者兼具。如今，越来越多的科学家相信，这一神秘机制“出轨”，正是肥胖症等“生活方式病”席卷全球的原因。这就是所谓的“胚胎计划”现象，即基因与环境积极互动，使生物尽可能存活。

这种化学变化影响基因行为——在不改变脱氧核糖核酸（dna）序列的情况下，激活和关闭基因行为或使之低调发挥的机制，称作“表观遗传”。每个有生命的生物体都有一个基本的表观基因组，相当于控制基因功能的“使用手册”。在整个生命中，生物体通过与环境互动编辑“使用手册”，不断添加或删除“使用说明”。

新西兰奥克兰大学的格卢克曼和英国南安普敦大学的汉森教授说，由于对基因的研究过于专注，表观遗传学研究一度陷入“一潭死水”。然而，2003年完成的人类基因组计划未能满足研究人员的期待，失望之下，他们对“什么使我们成为我们”以及“什么出错产生疾病”开始更深探索。如今在医学领域，表观遗传学成为一门前沿科学。

“求生术”主导胖瘦

格卢克曼说，许多人超重，深受糖尿病、心脏病、动脉硬化等疾病的困扰,这并不能统统归罪于贪吃，而可能是受一项自身无法控制的“求生术”所误导。

子宫信号和外界环境错位产生的长期影响，据英国爱丁堡大学教授塞克尔所说，在生活环境突然由传统转为现代的人身上表现最为明显。塞克尔曾以南非闪族游牧部落作为研究对象，这些族群近年来才在城市定居。

“在穷苦的乡下，生活朝不保夕，人们的压力和劳动强度较大。”塞克尔说，“一旦搬进城市，他们无需打猎或种植就能获得充足食物，肥胖症、糖尿病、心脏病、高血压等的发病率在这一人群中激增。”

环境影响可遗传

生物学家长期以来认为，当精子遇上卵子，原有的表观遗传信息将被胚胎删除。如今，越来越多的证据表明，在基因本身不发生任何变化的情况下，环境对基因产生的影响可代际遗传。

2006年，美国研究人员发现，怀孕时吸烟的女性，其孙辈可能患哮喘。通过研究瑞典某农村聚居区19世纪90年代以来的资料，研究人员发现，青春期以前营养摄入充足的男性，与在饥饿中长大的男性相比，其孙辈患糖尿病几率高4倍。

上述现象表明，青春期是精子对外界环境影响最敏感的阶段；而女性的卵子在母体还是胚胎时就已产生。由此推断：原有的表观遗传信息并未在代际传承间遭“抹杀”，胚胎的dna中仍存有精子和卵子形成初期对外部环境的部分记忆。

“（医学界）正在形成一项共识——对大多数常见疾病的研究做出最大贡献的非基因学科将是表观遗传学，”英国剑桥大学桑格研究所斯蒂芬·贝克博士介绍说，“我把表观遗传学称作基因、疾病和环境之间‘迷失的桥梁’。”

贝克说，只要搞清健康组织中的表观基因组是什么样，就能知道病变组织的表观基因组出了什么问题，“从理论上说，这将为研究所有疾病铺平道路”。

心病来自出生前

最新研究显示，表观遗传因素不仅影响人的身体素质，还能诱发心理疾病。尽管心理疾病具有遗传性，但单纯的基因研究无法做出解释。

心理学家耶胡达20世纪90年代初在美国开办了心理诊所，专门收治纳粹大屠杀幸存者。奇怪的是，病人中数量最多的并非幸存者本人，而是他们的后代。这些人虽未经历大屠杀，却也为心理焦虑和情感障碍所困扰。“正如一名患者所说，‘我人生中最重要的事情，发生在我出生前’。”耶胡达说。

“有人认为，幸存者有心理压力是因为父亲或母亲给他们讲了太多的恐怖故事，”耶胡达的研究伙伴塞克尔说，“但你无法取得证实。”

然而，2001年“9·11”恐怖袭击给耶胡达的研究提供了机会。“9·11”发生后，耶胡达曾为纽约市民提供心理咨询服务。她的病人中有一名女子，世贸中心有人从天而降，砸中她坐驾的挡风玻璃；另外一名女子在世贸中心隔壁餐馆当招待。

耶胡达说，直接因“9·11”留下心理创伤的人并没有预计的那样多。于是，她把187名“9·11”时正怀孕的女性作为研究对象。她们当时距离爆炸中心非常近，后来均患上“创伤后应激障碍”。她们的婴儿出生一年后，压力激素水平显示，其心理处于高度焦虑状态。

“你可以说，那些母亲因为基因的缘故更容易患上心理疾病，并把这些基因遗传给下一代；也可以说，因为患有‘创伤后应激障碍’，她们与心理正常的母亲行为异样，使得孩子下意识地患上此病。”塞克尔说，“但有一种现象让我们认为这是‘胚胎计划’所致，即只有‘9·11’发生时离预产期少于3个月的母亲，她们的孩子更易产生心理焦虑。”

有动物实验显示，在某几个阶段内，胎儿发育易受外界环境影响，而在其他阶段，胚胎不受影响。但耶胡达强调，给亲身经历过“9·11”的母亲及其下一代做出准确“诊断”，还需进一步研究。

父母基因忙“打架”

可是，来自父母的基因为何沉默？赖克解释说，在胚胎和婴儿阶段，大多数印记基因起到控制生长和营养吸收的作用，此时，来自母亲和父亲的基因组会发生“冲突”。来自父亲的基因想制造一个强壮的孩子，生命力顽强，能把自己的基因往下遗传；而来自母亲的基因要控制胎儿的生长速度，避免腹中胎儿对母体需求过多，也为能够顺利分娩。

那些先天贝克威思－威德曼综合征患儿为上述解释提供了例证。平均每1.5万名新生儿中有1人罹患此种脑功能障碍性综合征，病症为出生时体重超重、巨舌、幼年就会生长肿瘤等。此症患儿不是因为促进细胞发育生长的基因过多，就是因为抑制细胞生长的基因过少。

赖克与同事马埃尔15年前开始研究贝克威思－威德曼综合征的病因。他们发现，50%到60%的病例出现表观遗传标记缺失。研究中，他们还发现另一项令英国人不安的事实。“英国每年有1%的新生儿是试管婴儿，”马埃尔说，“而那些先天贝克威思－威德曼综合征患儿中，有4%是试管婴儿。”

赖克和马埃尔发表这一研究成果后数月，美国和法国的研究小组也公布了近似数据。

细胞“失忆”可防病

表观遗传学有助于各种疾病的病因研究取得巨大突破，那么如何预防和治疗疾病呢？

汉森说：“如果要改变肥胖症的表观遗传，父母得在分娩甚至受精前就处于健康状态。”汉森建议，从长远来说，更有效的做法并不是把肌肉松弛的成年人骗进健身房，而是在青春期就养成健康的生活习惯。

如何通过修补表观遗传过程预防疾病，是格卢克曼和汉森的另一项研究课题。他们去年公布一项实验，给按照“设计”一定会发胖的老鼠注射激素，该激素具有欺骗性，会给老鼠身体传递“已经胖得可以”的虚假信息。老鼠们每天吃高热量食品，其中未接受激素注射的老鼠迅速发胖，并患上高血压和糖尿病；接受激素注射的老鼠则依然苗条。这是全球首例胚胎计划可被逆转或干预的证据，在医学界轰动一时。

这并不是说，为预防肥胖症，在孩子刚降生时，父母就要给他们注射激素。但重塑个体、使之与外界环境更协调的可能性的确激动人心。为把可能变成现实，赖克目前把从dna中删除表观遗传标记列为第一步，之后将试图“‘说服’细胞放弃它们承载的信息，重新成为干细胞”。

上述设想没有一项可能在短期内用于临床，但癌症专家正在研发一种新药，删除基因中的表观遗传改变，激活本不该关闭的基因行为。此种药物可用于白血病等疾病的治疗。

此外，耶胡达等心理学家期待，表观遗传学研究的深入将促进心理学领域取得类似突破。她说，心理医生们眼下能指望的，是目前可用的药物能控制患者病症，而非根治。但是，一旦表观遗传学能够找到病根，“所有心理疾病的治疗方法将被颠覆。” 卜晓明

相关链接 古老医学谜团有新解

一些研究人员专注于研究表观遗传过程，另一些却在试图了解表观遗传本身。每个人都需要在它的指导下长成成熟个体，确保皮肤、骨骼、肝脏、心脏等器官的细胞分别记住，应该分裂成什么样子。该项研究解开了医学史上几个古老谜团。

其中一个医学谜团包括两种脑功能障碍性综合征。一种是普拉德－威利综合征，病症包括肌肉张力减退、食欲旺盛、肥胖症等。20世纪80年代，研究人员找到该病病因，即15号染色体的基因有缺失。但更令人震惊的是，15号染色体相同基因缺失可导致另一种脑功能障碍性综合征——安格尔曼综合征，病症是共济失调、异常的快乐表情、语言能力缺乏等。

为何相同基因缺失可导致两种完全不同的疾病？人类细胞有23对染色体，每对染色体都有一条来自父亲，另一条来自母亲，它们都承载着基因。其中有一部分基因，它们来自哪个亲体至关重要。

研究人员最初意识到这一点，是在20世纪80年代中期。当时，剑桥大学的科学家培育出老鼠胚胎，其基因要么全部来自精子，要么全部来自卵子，之后将两种胚胎植入同一只母鼠的子宫。奇怪的是，两种胚胎发育迥异，主要取决于该胚胎的基因来自雄鼠还是雌鼠。

该研究引起极大震动。截至目前，已发现的有“性别偏见”的基因共有约80种，称为印记基因。每个印记基因都有表观遗传“标记”，“指示”它在发育着的胚胎中应该活跃还是沉默。

研究人员发现，导致两种疾病的缺失基因同属印记基因，关键区别在于，如果该基因来自父亲，那么后代会患普拉德－威利综合征；如果该基因来自母亲，那么后代则患安格尔曼综合征。

患普拉德－威利综合征的沃特斯（左）与母亲在一起

改变双胞胎中一个的表观遗传基因，能够造成两人在外表特征上的巨大差异（模拟图）

患安格尔曼综合征的婴儿常露出异常快乐的表情

普拉德－威利综合征患者常因食欲旺盛导致肥胖