Nature驚人發(fā)現(xiàn):母親可通過細(xì)菌DNA把性狀傳給后代
日期:2015-02-26 09:05:38
這是生物學(xué)界一個堅定的事實:生物學(xué)性狀(如眼睛顏色和身高),是通過父母的DNA從一代傳給下一代。延伸閱讀:華人學(xué)者顛覆當(dāng)前的線粒體起源理論。
但是現(xiàn)在,美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在小鼠進(jìn)行的一項新研究表明,生活在體內(nèi)的細(xì)菌的DNA,可通過一種類似于父母自身DNA的方式,將一種性狀傳遞給后代。作者認(rèn)為,這個發(fā)現(xiàn)意味著,科學(xué)家們在研究“基因如何影響疾病和健康”的時候,需要考慮的一個重要的新因素——從母親傳給孩子的微生物DNA。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在二月十六日的《自然》(Nature)。
論文共同資深作者Herbert W. Virgin IV博士說:“有兩條因素線影響著我們的發(fā)育——環(huán)境和遺傳,我們一直將細(xì)菌歸類到環(huán)境這一邊,而不是遺傳的一面。但我們的研究結(jié)果顯示,細(xì)菌跨過了那條線。這表明,我們可能需要充分考慮它們的貢獻(xiàn),也許還有其他微生物對遺傳做出了貢獻(xiàn)。”
細(xì)菌是因其有害的感染作用而廣為人知。但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),這種細(xì)菌僅僅是一小部分生活在我們身體內(nèi)和身體上的細(xì)菌群落。大多數(shù)細(xì)菌是共生的,這意味著它們不會造成傷害,往往帶來益處。
共生細(xì)菌影響如體重、行為這樣的性狀。但直到現(xiàn)在,研究人員認(rèn)為,產(chǎn)生這些影響的細(xì)菌是在一個人生命過程中獲得的。該研究首次表明,細(xì)菌的DNA可通過一種方式從母體傳遞給后代,影響特定的性狀,如免疫和炎癥。
研究人員將小鼠中的共生菌與動物對腸道損傷的易感性聯(lián)系起來。具有一定遺傳細(xì)菌的小鼠易受損傷影響,這種損傷是通過暴露于化學(xué)物質(zhì)而引發(fā)的。雌性小鼠可將細(xì)菌傳遞給后代,使它們?nèi)菀资艿絺?。而其他攜帶不同細(xì)菌的小鼠則較少受到影響。
在短期內(nèi),這些發(fā)現(xiàn)可能幫助科學(xué)家消除轉(zhuǎn)基因小鼠研究中的一個重要“錯誤”。在多個研究領(lǐng)域,科學(xué)家們一直面臨著斷斷續(xù)續(xù)的突然性,小鼠經(jīng)常不明原因的出現(xiàn)新的或改變的性狀。性狀通常從一種小鼠棲地傳播到另一處,表明傳播的微生物感染是原因。但是性狀也一直是從母親傳給后代,從而表明了一個遺傳原因。
本文共同作者、病理和免疫學(xué)系主任、病理學(xué)和免疫學(xué)教授Thaddeus Stappenbeck博士,,在研究炎癥性腸?。ㄈ缈肆_恩病和潰瘍性結(jié)腸炎)的時候也遇到這個問題。他們驚訝地發(fā)現(xiàn),大約一半的小鼠具有低水平的腸道IgA——與這些疾病有關(guān)的一種抗體。
IgA抗體能保護(hù)人體對抗有害的入侵者。它廣泛存在于身體某些部位的黏液中,如眼睛,鼻子,喉嚨和腸道。
當(dāng)科學(xué)家們將具有低水平抗體的小鼠與有高水平抗體的小鼠混合圈養(yǎng)時,在幾周后所有的小鼠都具有低水平的抗體。當(dāng)他們將這些小鼠進(jìn)行雜交后,具有低水平抗體的母親所產(chǎn)生的后代,也有低水平的抗體。
最終,科學(xué)家們得知,引起低水平抗體傳播的元兇之一,可能是稱為sutterella的細(xì)菌。這種細(xì)菌和其他存在于低IgA小鼠的細(xì)菌,可以解釋低抗體水平傳播的兩種方式:小鼠被混合圈養(yǎng)在一起,通過細(xì)菌正常傳播獲得了低的抗體水平,小鼠媽媽則把相同的細(xì)菌傳遞給它們的后代。
后一種解釋涉及到思維的重大變化,因為它表明,受細(xì)菌影響的性狀可以通過小鼠DNA影響性狀的相同方式,從母親遺傳給后代。
為了證明抗體水平的這種變化代表著小鼠的一種顯著變化,可認(rèn)為是一種特質(zhì),研究人員給小鼠食用一種化合物,在炎癥性腸病研究中,他們使用這種化合物來表征腸道對損傷的反應(yīng)。在具有低水平抗體的小鼠中,該化合物造成了更大的傷害。
Stappenbeck說:“小鼠實驗的影響是深遠(yuǎn)的,可以幫助我們克服一些持續(xù)的混亂來源。當(dāng)我們研究小鼠時,我們不得不考慮這樣一種可能性,即遺傳性細(xì)菌及其基因可能影響我們證試圖了解的性狀。”
根據(jù)Stappenbeck介紹,這樣做的一種方法是,停止圈養(yǎng)實驗,把小鼠分別控制在獨(dú)立群體。這將有助于保證影響性狀的任何遺傳性微生物,存在于這兩個小鼠群體中。
從長遠(yuǎn)來看,Virgin期望擴(kuò)展遺傳模型,以更深刻地了解人類基因、細(xì)菌基因和病毒基因如何影響人類健康。