在人類的進化過程中，環(huán)境一直在施加壓力，選擇對我們有利的遺傳學突變。最新一期（10月6日）Science雜志推出特刊GENES AND ENVIRONMENT，從進化適應性、跨代遺傳、細胞環(huán)境對免疫應答的影響，以及II型糖尿病與肥胖四個方面介紹了環(huán)境對基因的影響。

進化適應性

進化是由于一組自發(fā)出現的遺傳突變結合環(huán)境壓力所引起，普林斯頓大學的研究人員對40個酵母種群1000代的適應性進行了研究，發(fā)現生物體要在進化中取得成功，需要不止一個，而是7個特異的突變。

研究人員當個體基因組經歷自發(fā)性的有益突變，使得其適應環(huán)境的能力提高時，便發(fā)生了進化。普遍的觀點認為，單個突變可以促進個體的生存，然后個體會復制突變，并將其傳給它的后代。

與之相反，普林斯頓大學的研究人員發(fā)現，并非是單個突變促進了生存，而是需要5-7個突變。這些額外的突變看起來沒有對生物體增強的適應性做出貢獻，因此被命名為“搭車客”。

研究探討了在遺傳水平上，隨著時間推移突變和選擇過程展開的機制。為了觀測突變及生存，研究人員對無性繁殖達1000代的40種不同的酵母菌株進行了觀察。研究人員指出，隨著時間推移，一些特異突變的出現賦予了一種生存優(yōu)勢，使得某些酵母克隆得以旺盛生長。隨著時間的推移，另外的突變突然出現，研究人員發(fā)現所有最好的生存者都包含了相同一組5-7個突變。

跨代遺傳

作為20世紀最具災難性的政治思想和科學碰撞事件之一，俄羅斯植物學家Trofim Lysenko提出了與基因學說相對立的遺傳學說，來否定淡化孟德爾遺傳概念。他認為在一代人生活的環(huán)境能改變后代的表型，而這正是現代往往被認為是拉馬克Lamarckian的遺傳概念。Lysenko認為，孟德爾遺傳和達爾文的進化論都是強調競爭，但他認為生物學基于合作，也就是說一代人的辛勤工作能快速導致物種的改善發(fā)展。

Lysenko應該說是最著名的支持“生物生活環(huán)境會影響后代表型”這一概念的宣傳人之一了，同時他被認為是個江湖騙子，因為他為了達到自己的目的偽造了結果。然而，在過去的幾十年里，科學家們越來越發(fā)現“獲得性性狀可以被遺傳”這并不完全錯了。一些表觀遺傳標記，基因組序列中未編碼的信息，生物生命周期中對環(huán)境條件的應答都表明這些信息也許是可以遺傳的。

父母遺傳給孩子是生活中我們普遍都知道的規(guī)律，這也是進化的核心所在。然而我們對生物遺傳機制的理解卻遠沒有跟上進化的腳步——當1859年Charles Darwin出版物種起源的時候，Gregor Mendel才剛剛開始他基于豌豆的遺傳學概念實驗，而且我們也花費了近一個世紀的時間才闡明了DNA雙螺旋結構，清晰的解析了遺傳物質如何被拷貝和傳遞給后代。

更復雜的還在后面：除了基因組序列外，所謂表觀遺傳學的機制，一個相對簡單的例子就是細胞命運遺傳。雖然你身體中每一個細胞都具有基本上相同的基因，但當肝細胞分裂時，它總是生成兩個肝細胞，從來沒有出現過一個皮膚細胞。

在一點上，研究人員推測認為分化成特殊細胞類型會永久丟失某些基因組成分。然而1958年，英國發(fā)育生物學家John Gurdon發(fā)現如果將一個分化細胞注射到青蛙卵胞漿中，就有可能產生一個完整蝌蚪。因此細胞類型的遺傳是由轉錄因子，以及基因組表觀遺傳學標記介導的。

表觀遺傳在多個方法發(fā)揮著作用，近年來的研究證明父母可以把表觀遺傳信息傳遞給他們的孩子，跨代表觀遺傳學逐漸被接受，不少科學家們開始嘗試了解祖輩的環(huán)境條件對未來幾代人表型的影響。

細胞環(huán)境對免疫應答

免疫系統(tǒng)是人體對疾病的主要防御機制。斯坦福大學醫(yī)學院的一項雙胞胎研究顯示，人類免疫狀態(tài)主要取決于環(huán)境而不是遺傳，上了年紀的人尤其如此。

為了把環(huán)境和遺傳的影響分開，研究人員對同卵雙胞胎和異卵雙胞胎進行了比較。同卵雙胞胎遺傳了相同的基因組，雖然細胞分裂時難免會出現復制錯誤，但同卵雙胞胎之間的遺傳學相似性幾乎是百分之百。異卵雙胞胎在遺傳學上跟普通手足差不多，平均共享50%的基因。

這兩種雙胞胎都經歷了同樣的子宮環(huán)境，一般來說雙胞胎的童年環(huán)境也是一樣的，因此他們是分辨遺傳影響和環(huán)境影響的理想研究對象。

結果他們發(fā)現，在四分之三的檢測中，非遺傳影響（比如細菌或毒素接觸史、疫苗接種、飲食和口腔衛(wèi)生）完全蓋過了遺傳因素。在老年同卵雙胞胎（六十歲以上）中，環(huán)境影響的這種優(yōu)勢更為顯著。

這項研究顯示，免疫系統(tǒng)有著驚人的可塑性。舉例來說，一種慢性病毒感染就會對免疫系統(tǒng)的組成和響應能力產生很大的影響。發(fā)展中國家十分之九的人和五分之三的美國人都是巨細胞病毒的長期攜帶者，這種病毒一般是無害的，但對免疫缺陷的人有威脅。在60%的檢測中，巨細胞病毒存在與否在雙胞胎之間引起了很大的差異。