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《细胞》重磅连发:记忆可“遗传”!神经活动影响后代基因表达

AICODER官方 发布于: 2019年6月10日 18时1分15秒 阅读97次


  【新智元导读】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。

  新智元此前报道过《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?

  参考链接:

  https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30448-9

  https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30552-5

  https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/afot-ssh060619.php


来自: 新智元


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