老鼠“幫”人類找到“自殺基因”
日期:2010-06-02 11:27:36
一只幼鼠媽媽每天會(huì)舔它很多次,而另外一只的媽媽卻很少舔它,這兩只老鼠長(zhǎng)大之后性格變得截然不同。從小缺乏關(guān)愛的那只老鼠很容易緊張,體內(nèi)分泌很多的激素,也不愿意去陌生的地方。而另外一只卻是對(duì)任何事情都很好奇,不容易緊張,激素也不會(huì)分泌過多。
同樣的結(jié)果在不同的實(shí)驗(yàn)室里重復(fù)了很多次。老鼠兒時(shí)的經(jīng)歷會(huì)影響成年之后的行為。我們?nèi)祟愐彩且粯?。但是有一個(gè)問題,眾所周知,我們出生時(shí)的基因組合是相同的,在人的一生當(dāng)中,大腦通過這些基因生成蛋白質(zhì)和其他分子,而在這些基因中DNA的排序又是非常固定的。要想讓我們的經(jīng)歷改變我們未來的行為,就必須讓它進(jìn)入我們的大腦,更改基因的組合方式。
不僅僅是基因會(huì)對(duì)人的性格產(chǎn)生影響
神經(jīng)科學(xué)家正在探索經(jīng)歷改變行為的原因。雖然我們的經(jīng)歷無法直接改寫我們的基因,但它卻起著同樣的作用。附著在我們DNA之上的是成千上萬的小分子,這些分子可以停止一些基因活動(dòng),同時(shí)刺激其它基因活動(dòng)。我們的經(jīng)歷可以在生理上重新排列這些基因轉(zhuǎn)換的模式,從而逐漸漸改變我們的腦細(xì)胞。研究有一個(gè)非常讓人驚喜的發(fā)現(xiàn):我們也許能夠通過自身調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)換的模式,從而起到治療焦慮和壓抑的效果。事實(shí)上,科學(xué)家已經(jīng)成功緩解了老鼠身上的這些病癥。
有兩種分子可以起到基因轉(zhuǎn)換的作用。一種由主要成分為碳和氫的甲基和分子帽組成。附著在基因上的甲基能夠阻止細(xì)胞讀取DNA排序,因此細(xì)胞便不能從該基因中產(chǎn)生蛋白質(zhì)和其他分子;另外一種分子由緊緊圍繞DNA的螺旋蛋白質(zhì)和分子組成。通過蛋白質(zhì)和分子的收縮,一些基因被隱藏,相反,則一些基因的活動(dòng)變得頻繁。
甲基組與螺旋蛋白組共同構(gòu)成科學(xué)家所稱的表觀基因組,它們對(duì)大腦的最初形成起著非常重要的作用。胚胎最初由一小塊多個(gè)相同的干細(xì)胞構(gòu)成,分裂開始后,這些細(xì)胞便從母體繼承相同的基因,但表觀遺傳變化已經(jīng)開始。隨著分裂的繼續(xù),細(xì)胞不僅將基因繼續(xù)向下遺傳,也會(huì)遺傳基因的變化?;钴S與不活躍的基因通過不同的結(jié)合方式,生成了肝臟、心臟、大腦以及其它人體組織。
幼鼠換母的試驗(yàn)證明:母愛影響性格成型
我們的經(jīng)歷可以重新書寫我們的遺傳編碼,這種改變甚至在我們出生之前就已經(jīng)開始了。
甚至在出生之后,外界對(duì)基因的影響仍會(huì)在大腦中繼續(xù)。過去10年里,通過對(duì)我們的經(jīng)歷如何重組大腦基因的研究,麥克吉爾大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家邁克爾·米尼與他的同事一同發(fā)表了一份十分詳細(xì)的報(bào)告。他們發(fā)現(xiàn)了兩只老鼠的故事背后的分子原理。
這兩只老鼠的不同并不是源于他們基因結(jié)構(gòu)的不同。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)里,米尼將兩只幼鼠分別調(diào)換到對(duì)方的家庭,結(jié)果證明與“繼母”的經(jīng)歷同樣會(huì)改變幼鼠未來的性格。
為了弄明白母親的愛如何改變幼鼠,米尼和他的同事仔細(xì)地觀察了幼鼠的大腦。他們發(fā)現(xiàn)兩只幼鼠主要的不同存在于大腦內(nèi)的海馬體——一個(gè)大腦組織記憶的區(qū)域。海馬體中的神經(jīng)元通過生成特殊的受體來控制大腦對(duì)應(yīng)激激素的反應(yīng)。當(dāng)一個(gè)受體獲得一個(gè)激素,神經(jīng)元便會(huì)排出蛋白質(zhì),這些蛋白質(zhì)更會(huì)導(dǎo)致一系列的反應(yīng)。這些反應(yīng)通過大腦到達(dá)腎上腺,進(jìn)而停止應(yīng)激激素的生成。
但是為了生成激素受體,海馬體必須首先接收到信號(hào)。這些信號(hào)會(huì)在一系列的基因之間相互轉(zhuǎn)換,并最終使海馬體中的神經(jīng)元生成受體。米尼和他的同事發(fā)現(xiàn)了一些在一個(gè)叫做糖皮質(zhì)激素受體素基因中不同尋常的地方:經(jīng)常得到母愛的那只老鼠大腦中的這一段DNA與另外一只老鼠的是不同的,而這一段DNA卻起著重要的轉(zhuǎn)換基因的作用。在不受寵愛老鼠的大腦里,該段DNA被甲基組包裹,神經(jīng)元也沒有生成許多受體。海馬體神經(jīng)元因此對(duì)應(yīng)激激素反應(yīng)不敏感,也無法壓制動(dòng)物體內(nèi)的應(yīng)激反應(yīng),結(jié)果是這只小老鼠長(zhǎng)期過度緊張。
這些研究顯示了幼年時(shí)期的經(jīng)歷如何改寫我們大腦中的后天標(biāo)記,進(jìn)而改變我們成年之后的行為。
老鼠試驗(yàn)給抑郁癥帶來基因療法
米尼的研究團(tuán)隊(duì)用36具人類尸體的大腦做實(shí)驗(yàn),其中,12個(gè)人幼年遭遇虐待并最終自殺;12個(gè)自殺而死,并無受虐史;最后12個(gè)為自然死亡??茖W(xué)家從死者的海馬體中取出細(xì)胞進(jìn)行研究,檢驗(yàn)他們?cè)诶鲜蟠竽X中的研究過的應(yīng)激激素的基因轉(zhuǎn)換。最終他們發(fā)現(xiàn)有過受虐史的死者的大腦中,轉(zhuǎn)換基因外被甲基組包裹,神經(jīng)元也只生成了較少的受體,就像未受寵愛的老鼠一樣。
童年時(shí)期的受虐史可能改變了海馬體中的表觀遺傳標(biāo)記,因此神經(jīng)元只會(huì)生成較少的受體,不能正??刂茟?yīng)激激素,最后導(dǎo)致焦慮,過多的壓力最后使得他們無法解脫而自殺。
如果科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了我們的經(jīng)歷賦予我們的表觀遺傳變化,那就有可能逆轉(zhuǎn)這些變化??茖W(xué)家將一種叫做HDAC的抑制劑注入抑郁老鼠的伏神經(jīng)核中,進(jìn)而使DNA外層的分子放松,使得細(xì)胞可以再次接觸到基因。10天之后,老鼠的緊張情緒得到緩解,抑郁的程度大大減輕。
我們能夠復(fù)寫人類表觀遺傳代碼的可能是讓人興奮的,同時(shí)也是讓人畏縮的。修改表觀遺傳標(biāo)記并不容易,這也是件好事。畢竟如果我們大腦中的甲基組與螺旋蛋白總是不停轉(zhuǎn)換,抑郁就成了最輕微的問題。
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