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導讀 | 近日,一項重要成果表明,你的身體和精神越活躍,你所生的孩子就越聰明!科研人員在一項小鼠研究中發現,體力和腦力鍛煉不僅有益于大腦,還能影響未來后代的學習能力。 |
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后天習得的技能不會改變DNA序列,因此不能遺傳給后代——這種觀念已經在遺傳學領域流行了很長時間。然而,近年來,科學家發現了一些反駁這一原則的情況,如,不良飲食不僅會增加我們自身患病的風險,還包括我們的孩子;壓力和精神創傷等生活方式也會影響下一代等。科學家們將這種現象稱為“表觀遺傳”(epigenetic),因為它與DNA序列的變化無關。
同樣的,身心鍛煉不僅有益于你的大腦,還能影響后代學習能力也屬于表觀遺傳的一種表現。這一發現已于4月10日以“RNA-Dependent Intergenerational Inheritance of Enhanced Synaptic Plasticity after Environmental Enrichment”為題發表在Cell Reports雜志上。德國神經退行性疾病研究中心(DZNE)的André Fischer教授是論文的通訊作者。
DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.03.059
遺傳的學習技能
André Fischer教授和同事們在小鼠身上發現,學習能力是通過表觀遺傳傳給下一代的。當Fischer和同事將小鼠置于刺激環境中進行大量運動時,他們的后代也從中受益:與對照組小鼠相比,他們在評估學習能力的測試中取得了更好的結果。
他們還發現,這些嚙齒類動物的海馬體的突觸可塑性得到了改善。海馬體(Hippocampus)是大腦中對學習很重要的區域;而突觸可塑性(Synaptic plasticity)是一種衡量神經細胞之間溝通能力的指標,它構成了學習的細胞基礎。
研究中,科學家們還調查了哪種機制可以負責改善小鼠海馬體的突觸可塑性。他們關注了父親的表觀遺傳,并在精子中尋找其物質基礎(精子含有父系DNA和RNA)以了解這些RNA分子在學習技能遺傳中的作用。
在對身心活躍的小鼠精子提取RNA并將這些提取物注射到受精卵細胞中后,他們發現,培育出的小鼠具有增強的突觸可塑性和較高的學習能力。zui終他們證實:體力和腦力活動對后代的認知技能有積極影響,且這種效應是通過父親精子中的RNA介導的。
追蹤負責任的RNA
在對RNA提取物注入的進一步實驗中,科學家們能夠更準確地識別出負責表觀遺傳的RNA分子。他們發現,兩種所謂的microRNA分子(可以影響基因活性的控制分子)——miRNA212和miRNA132,可以解釋某些遺傳的學習能力。
研究人員解釋,miRNA212和miRNA 132在小鼠經過體力和腦力活動后在大腦和精子中積累。Fisher說:“大概,它們是以一種非常微妙的方式改變大腦的發育,從而改善神經元之間的連接為后代帶來了認知優勢。”
未來研究方向
*,體育活動和認知訓練也提高了人類的學習能力。然而,在人類中研究學習能力是否可以遺傳并不容易。但Fisher和他的同事現在得出的結果可能指向了這個問題的答案。今后,研究人員打算繼續調查miRNA 212和miRNA 132是否在體力和腦力活動后也在人類精子中積累。