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百年树人的生物基础

   谢选骏:百年树人的生物基础
   
   《顶级学术期刊:记忆可遗传!或是另一种“永生”!》(科技在线 2019-06-12)报道:
   
   近日,顶级学术期刊《CELL》同日连续发表两篇重磅文章,研究人员在对线虫的研究中发现,记忆可以被遗传,甚至持续3-4代!


   
   有人说,记忆到最后也许是最宝贵的财富。人们总是希望能够把最珍视、最有价值的记忆保留下来。
   
   科学家们也正为此孜孜不倦的努力着。
   
   在2016年的SXSW大会上,南加州大学教授Theodore Berger宣布了一个轰动整个科技界的消息:
   
   在对猴子、老鼠的实验中,通过人造海马体完成了短时记忆向长期储存记忆“几乎完美”的转换,这项技术可以完成对人脑记忆的备份,并复制到其他人的大脑中。
   
   这就意味着记忆有可能“遗传”给后代。
   
   而近日,爱思维尔(Elsevier)出版公司旗下的细胞出版社(Cell Press)杂志《CELL》同日发表了两篇重磅文章——记忆居然真的可以遗传!
   
   文章地址:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30448-9
   
   文章地址:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30552-5
   
   这两项重磅的研究结果表明:至少在线虫(C.elegans)这样的生物中,记忆可以被遗传,且可以维持3-4代。
   
   堪称颠覆认知!
   
   另类“遗传”:神经元向生殖细胞传递信息,影响后代基因表达
   
   线虫是目前生物学研究中最常见的“样板生物”之一,它几乎在所有环境栖息地中都存在。它们繁殖速度非常快,而且基因组中的基因数量几乎和人类基因组的基因数量相同。
   
   近日,由特拉维夫大学George S。 Wise生命科学学院和Sagol神经科学学院的Oded Rechavi教授领导的一项新研究发现:
   
   线虫的神经系统可以通过神经元与生殖细胞进行信息交流,生殖细胞中包含传递给后代的信息(遗传和表观遗传)。这项研究确定了神经元向这些后代传递信息的模式。
   
   Rechavi教授对此表示:
   
   这种信息的传递受控制基因表达的小RNA分子的控制。我们发现小RNA会将来自神经元的信息传递给后代,并影响各种生理过程,包括后代的觅食行为等。
   
   这些研究结果与现代生物学中最基本的结论之一背道而驰。长期以来,人们一直认为大脑活动对后代的命运没有任何影响。这个结论被称为“韦斯曼障碍”,也称生物学第二定律,该定律指出,继承种系中的信息应该与环境影响隔离开来。
   
   在Rechavi教授的学生RachelPosner和Itai A。 Toker共同撰写的研究论文中表示,这是业界第一次确定可跨代传递神经元反应的机制。这一发现可能对遗传和进化的理解产生重大影响。
   
   Toker表示:在过去,我们发现线虫中的小RNA可以产生跨代变化,但能够发现神经系统信息的跨代传递属于最高成就。神经系统在对针对环境反应和身体反应的整合能力是独一无二的。神经系统竟然能够控制生物体后代的命运,这真是令人惊叹的发现。
   
   研究人员还发现,需要在神经元中合成小RNA,蠕虫才能有效地被其必需营养素相关的气味所吸引,并顺利完成觅食活动。在父母一代的神经系统中产生的小RNA影响了这种行为,同时在三代之内影响了许多种系基因的表达。
   
   换句话说,没有产生小RNA的线虫会在食物识别上存在缺陷。当研究人员恢复在神经元中产生小RNA的能力时,线虫再次具备了高效觅食的能力。尽管线虫后代本身不具有产生小RNA的能力,但这种效果仍保持了数代之久。
   
   “我们要强调的很重要的一点是,目前我们还不知道这种现象对人类是否依然适用。”Rechavi教授说。
   
   如果答案是肯定的,对于这一机制的研究就可以在医学中得到实际应用。许多疾病可能存在一些表观遗传学上的遗传成分。对非常规遗传形式的深入理解,对我们更好地理解这些疾病的机理,设计出更优秀的诊断和治疗方法至关重要。
   
   Toker还表示,研究特定的神经元活动能否影响遗传信息,让后代具备特定的遗传优势,这是很有吸引力的事情。通过这种方式,父母一代可能会在自然选择的背景下传递对后代有益的信息,这可能会影响有机体的进化过程。
   
   学习到的信息可持续遗传至第四代!
   
   普林斯顿大学的科学家们则对线虫的“避害”反应做了研究。
   
   文章地址:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30552-5
   
   在自然环境下,线虫会在生活中接触到各种各样的细菌。有些细菌营养丰富,是线虫的美食,而另一些细菌则具有感染性,会让线虫生病,甚至是杀死线虫!
   
   能够从父母那里继承信息的能力,在进化上可能是有益的事情,这种能力能够使后代更安全地度过危险环境。
   
   研究人员发现,线虫在学会了如何避免被致病菌铜绿假单胞菌(PA14)感染之后,将这种学习到的信息成功传递给了它们的后代,并一直传递持续到了第四代。
   
   研究表明,TGF-β配体DAF-7在感觉神经元中的表达,与这种跨代避害的行为具有正相关性。在学会避害行为的后3-4代线虫中,DAF-7的表达水平出现了明显升高。
   
   即使这些后代线虫之前从未遇见过这些致病菌,也会对其“敬而远之”!
   
   记忆的遗传,或是另一种“永生”?
   
   纵观历史,有无数人在寻找着永生不死的方式——他们或修炼自己的精神世界,或求助于丹药、或修建宏伟的寝陵,想以此实现精神的延续和永存,但无一成真。
   
   今天,我们借助科学发现,人们对“永生”的研究也不断在持续着。
   
   此前报道过《Nature重磅封面:复活死亡大脑!》——耶鲁大学的最新研究表明,猪大脑在死亡4小时后成功复活,并维持了至少6小时。
   
   这项研究掀起了一波道德伦理的舆论浪潮,有人担心这是否就会是僵尸启示录的开始;但同时还有人认为,让一些伟人的大脑复活,实现意识和记忆的“永生”,将具有重大的意义。
   
   而这次科学家们的发现可谓是颠覆了我们的认知。
   
   原来信息竟然可以通过神经代代相传,不知道这是不是另一种“永生”的方式呢?
   
   谢选骏指出:看来,古话“百年树人”有其生物基础方面的依据。这个“百年”,不正是所谓的“三四代”吗?更加令人惊异的是,圣经记载耶和华神说,上帝追讨他的敌人直到三四代——“耶和华……万不以有罪的为无罪,必追讨他的罪,自父及子,直到三四代。”(出埃及记三十四章6 -7节)可能因为罪恶的种子会在一个家族中至少绵延百年吧。因此来看,株连九族也许过分,但直系亲属却难逃宿命了。这是由生物基础决定了的!
(2019/07/04 发表)
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