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      普林斯頓大學(xué)的研究人員表示 學(xué)習(xí)后的回避行為可以被遺傳多代
      
			
      
				2019-07-03 08:34:25
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      普林斯頓大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為可以在秀麗隱桿線蟲中多代遺傳，通過卵子和精子細(xì)胞從父母傳給子代。Rebecca Moore，Rachel Kaletsky和Coleen Murphy詳細(xì)介紹了這一發(fā)現(xiàn)的論文發(fā)表在6月13日的Cell雜志上。
      

      眾所周知，生物體的特征是通過種子的卵子和精子從父母傳給后代的基因編碼的。某些性狀的遺傳完全取決于個(gè)體是否從每個(gè)親本接受相關(guān)基因的顯性或隱性形式。其他遺傳性狀受遺傳組成和營養(yǎng)，溫度或環(huán)境壓力等因素的影響，這些因素可影響相關(guān)基因的表達(dá)水平。其遺傳不僅由DNA序列驅(qū)動(dòng)的特征被稱為“表觀遺傳”(前綴“epi”表示“在...之上”)。
      

      普林斯頓大學(xué)的研究人員表示 學(xué)習(xí)后的回避行為可以被遺傳多代
      

      由于表觀遺傳機(jī)制，生物體的表型在其生命周期中可能發(fā)生變化。例如，在微觀蛔蟲秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)中，饑餓或熱應(yīng)激促使動(dòng)物通過改變多個(gè)基因的表達(dá)來適應(yīng)這些條件。在基因組水平上，通過改變編碼基因的DNA的緊密程度，可以使這些變化變得持久，從而調(diào)節(jié)其對(duì)RNA轉(zhuǎn)錄機(jī)制的可及性?；蛘?，細(xì)胞可以參與破壞或隔離蛋白質(zhì)編碼RNA轉(zhuǎn)錄物的機(jī)制。當(dāng)這些修飾在生殖細(xì)胞中進(jìn)行時(shí)，它們可以傳遞給后代，這種現(xiàn)象被稱為跨代表觀遺傳。研究表明，秀麗隱桿線蟲對(duì)饑餓和熱應(yīng)激的適應(yīng)可以遺傳幾代?？赡軙?huì)以這種方式傳遞更復(fù)雜的表型，例如行為改變?
      

      摩爾和她的同事們研究了秀麗隱桿線蟲能否將這種學(xué)習(xí)的回避行為傳達(dá)給他們的后代。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)母蠕蟲學(xué)會(huì)避免致病性銅綠假單胞菌時(shí)，他們的后代也知道要避免細(xì)菌。即使從未遇到病原體，后代對(duì)假單胞菌的自然吸引力也被超越。值得注意的是，這種遺傳的厭惡行為持續(xù)了四代，但在第五代，蠕蟲再次被假單胞菌吸引。另一個(gè)令人驚訝的是，研究人員觀察到學(xué)習(xí)回避的遺傳并不是所有病原菌的普遍存在; 雖然母蠕蟲可以學(xué)會(huì)避免致病性細(xì)菌粘質(zhì)沙雷氏菌，這種細(xì)菌比線蟲中的假單胞菌少。'環(huán)境，這種厭惡并沒有傳給后代。令人感興趣的是，研究人員開始探索什么控制銅綠假單胞菌避免行為的傳播。
      

      作者表明，秀麗隱桿線蟲的母親實(shí)際上必須患上攝入銅綠假單胞菌，才能避免向后代傳播; 暴露于病原體排放的氣味不足以引起回避。盡管如此，神經(jīng)元感覺通路對(duì)遺傳性避免很重要，因?yàn)槟赣H及其后代的避免行為與幾種神經(jīng)元相關(guān)基因的上調(diào)表達(dá)有關(guān)。其中，TGF-β的表達(dá)升高。母親的配體daf -7需要后代繼承病原體厭惡癥。Moore和她的同事們發(fā)現(xiàn)，某種類型的感覺神經(jīng)元ASI神經(jīng)元中daf-7的表達(dá)與遺傳性回避行為密切相關(guān)。
      

      “繼承這種學(xué)習(xí)避免的過程[也]需要小RNA的活動(dòng)，稱為piRNA，”墨菲說。piRNA與秀麗隱桿線蟲中的其他跨代表觀遺傳途徑有關(guān)，在那里它們被認(rèn)為可以沉默基因表達(dá)并間接調(diào)節(jié)DNA包裝。研究人員發(fā)現(xiàn)，piRNA相關(guān)蛋白PRG-1雖然不是秀麗隱桿線蟲母親學(xué)習(xí)避免銅綠假單胞菌所必需的，但它是后代daf-7表達(dá)增加和遺傳性回避行為所必需的。piRNA和PRG-1是否主要在母體，子代或兩者中起作用以促進(jìn)回避行為的遺傳尚不清楚。
      

      重要的是，daf-7的表達(dá)在后代的ASI神經(jīng)元中仍然升高了四代，然后在第五代中恢復(fù)到基礎(chǔ)水平，這是遺傳的回避行為也消失的時(shí)候。正如墨菲所指出的那樣，盡管避免行為的繼承提供了生存優(yōu)勢，但這種避免行為最終還是必須消失。那是因?yàn)殂~綠假單胞菌在高溫下只是致病性的; 在較低溫度下，與其他假單胞菌物種一樣，食物越來越安全。如果致病威脅是暫時(shí)的，最終遺傳的遺傳避免使后代能夠重返營養(yǎng)性假單胞菌。
      
			

			
        
      
			
      
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