本文首次發表於我們的免費數位雜誌第 7 期好奇的。
如果您曾經上過高中生物課,您可能會認為自己是一位出色的遺傳學家。 你的眼睛為什麼是藍色的? 基因。 你的頭髮為什麼是捲的? 基因,呃。 我們很早就被告知,我們的特徵是由我們的 DNA 和我們從父母那裡繼承的基因預先決定的。 我們被告知,甚至我們對某些健康狀況的易感性也被寫入了我們的遺傳密碼中。 這個想法顯示我們的「遺傳命運」? 在我們出生之前就已經被密封了,它滲透到我們對遺傳學的教育和理解中。
棕色眼睛和 BAM 的兩個等位基因,你就擁有了一雙巧克力色的眼睛。 遺傳了使您面臨癌症風險的基因副本,並且您很可能會繼續患上癌症。 簡單的。 但事實並非如此。
“與您可能認為的相反,您的遺傳命運並不是預先決定的,”寫奧布里·米倫斯基 (Aubrey Milunsky) 在 2001 年出版的書中您的遺傳命運:了解您的基因,保障您的健康,拯救您的生命。 ? 甚至拯救我們或我們所愛之人的生命。
當然,基因確實發揮著重要作用,但事實證明,我們在學校裡編造的故事是一個超級淡化版本。 它不只是DNA,真的有意義嗎? 像決定我們的遺傳命運這樣的基本問題理所當然地應該是相當複雜的解釋。
但我們即將嘗試。 讓我們向您介紹的世界表觀遺傳學。
什麼是表觀遺傳學?
表觀遺傳學是對影響基因表現(DNA 中的指令轉化為功能性產物(例如蛋白質)的過程)的變化的研究,但實際上並沒有改變 DNA 序列。
線索就在名字中:? 是希臘文,意思是「另外」。 在這種情況下,這意味著除了基因組之外? 遺傳密碼以外的因素可以影響生物體的可觀察特徵及其表現型。
因此,當基因忙於支撐我們的身體特徵時,表觀遺傳學則忙於修補我們的 DNA。 表觀遺傳變化會影響我們身體的「閱讀」方式 DNA序列,有效地打開基因? 和? 如他們所願。
表觀遺傳變化是內在聯繫我們的行為和環境:飲食和運動等因素有時會導致表觀遺傳變化,從而改變基因表現。 它們也是可逆的,因為 DNA 序列本身保持不變。
表觀遺傳學如何修飾 DNA?
這一切都很好,但是它有什麼用呢?實際上意思是? DNA序列完全相同,但還有這些神秘的「變化」? 可以徹底改變它的表達方式:至少可以說,它很令人困惑。
DNA由四個鹼基組成 ? 腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶,(A、C、G 和 T)? 這本質上是它的“代碼”。 表觀遺傳變化不會擾亂該密碼,因為它們不會改變鹼基序列,但它們確實會以多種方式影響 DNA 分子。
其中一種方法是甲基化,即添加化學基團的過程? 甲基,因此得名? 到DNA。 當添加到 DNA 分子的正確位置時,這些基團可以防止蛋白質與 DNA 結合,從而防止「讀取」DNA。
另一種表觀遺傳變化是組蛋白修飾。 組蛋白是與 DNA 相互作用並幫助將其包裝成染色體的蛋白質。 當 DNA 緊密包裹在多個組蛋白周圍時,「讀數」就更難接近了。 蛋白質等不會被表現。 透過在組蛋白中添加或去除化學基團,表觀遺傳學可以改變 DNA 與它們相互作用的方式並關閉基因。 或“開”。
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?肌肉、其他器官)在發育中的胚胎中,? 阿爾伯塔大學計算機科學和生物科學系傑出教授 David Scott Wishart 告訴 IFLScience。
這些以及許多其他表觀遺傳變化都會影響我們一生中的基因表達,並影響我們的遺傳命運。
表觀遺傳變化的原因
威沙特解釋說,至於為什麼會發生這些變化,原因有很多。
表觀遺傳變化是透過細胞內化學或蛋白質梯度的作用(在胚胎髮生的情況下)或透過化學物質、蛋白質或小RNA片段(siRNA、miRNA)的作用而產生的,這些作用導致DNA結構的可逆變化或如何改變DNA 被讀取或轉錄。
?表觀遺傳學變化也可能由 DNA 氧化(透過化學物質)或乾擾基因表現的某些蛋白質或 RNA 片段的表達引起,? 威沙特補充道。
而且,正如我們之前暗示的那樣,環境有時也會在其中發揮作用。
其中一些影響可能是由於壓力、飲食、接觸某些化學物質、接觸病毒或細菌或某些蛋白質的存在所造成的。 整體而言,表觀遺傳變化反映了環境對基因組的影響。
然而,威沙特很快補充道,這種情況相當罕見。
?許多環境暴露不會導致表觀遺傳或遺傳變化。 因此,值得注意的是,環境暴露只是偶爾會轉化為表觀遺傳事件。 環境對DNA的影響遠大於DNA,其中一些影響對健康和疾病的影響比表觀遺傳或誘變事件更為深遠和重要。
表觀遺傳學的影響
正如我們所證實的,表觀遺傳變化可以對基因表現產生深遠的影響,從而對我們的遺傳命運產生深遠的影響。 但這到底是什麼樣子的呢? 具體來說,這些變化如何影響我們的發育、表型和健康?
我們的表觀遺傳變化可以影響我們的後代,甚至可能影響“孫子”,使他們成為幾代人命運的獨裁者。
威沙特認為,表觀遺傳學是人類胚胎發育的基礎:它在我們四肢和器官的形成以及細胞和組織的分化中發揮關鍵作用。
對於成年人來說,它可能參與疾病的發展,包括肥胖、癌症、心臟病和糖尿病。 ? 威沙特解釋。 “它們可能是由不良飲食引起的,但飲食也會改變基因的表達,因此即使有人恢復健康飲食,表觀遺傳變化可能仍然持續存在,甚至可能遺傳給其他幾代人。”
我們的表觀遺傳變化可以影響我們的後代,甚至可能?孫子? 也使他們成為幾代人命運的獨裁者。
它們不僅影響我們人類的命運。 在動物界中,表觀遺傳變化可以影響海龜的性別決定,即取決於溫度。 例如,在植物世界中,它們在開花時期發揮重要作用。
遺傳學、表觀遺傳學還是其他?
當談到命運時,我們知道遺傳很重要。 我們知道表觀遺傳學也不該被忽視。 但在遺傳命運尺度上哪個權重較大呢?
“遺傳密碼對於決定你的命運比表觀遺傳學更重要,” 威沙特說。 “然而,遺傳學和表觀遺傳學在您的整體命運或整體表型中只發揮次要作用。”
雖然我們的基因在某種程度上可能是我們特徵的藍圖,但它們並不是某種能夠揭示我們未來的先天水晶球。
那麼,如果不是遺傳學或表觀遺傳學,那到底是什麼呢?
環境、飲食、生活方式、微生物組、接觸細菌或病毒以及其他非遺傳和非表觀遺傳因素的直接影響在決定您的健康、生活品質或如何你會活多久。
威沙特告訴我們,這些東西是「揭露」的一部分。 ? 衡量一個人一生中接觸到的所有事物以及它們與健康的關係。 它們不作用於 DNA,而是影響我們的蛋白質、細胞、組織或器官。
根據 Wishart 的說法,只有 5% 的死亡或疾病是由我們的基因造成的。 ? 另外 95% 的死亡是由於您所接觸的物質造成的。 大約30% 的癌症是由細菌和病毒感染引起的,由於肺組織直接受損,暴露於火災煙霧或空氣污染中導致數千萬人死亡,暴飲暴食(肥胖)導致大多數心臟病、中風和糖尿病。
雖然我們的基因在某種程度上可能是我們特徵的藍圖,但它們並不是某種能夠揭示我們未來的先天水晶球。 DNA 不一定能預測我們的命運,這不僅僅是因為表觀遺傳學。 事實證明,暴露組有很多問題需要解釋。 但值得慶幸的是,這是我們可以控制的。
“改變你的基因組很難,改變你的暴露組很容易,” 威沙特說。 “這就是為什麼你的命運掌握在你的手中,而不是在你的DNA中。”
好奇雜誌是來自 IFLScience 的數位雜誌,內容包括採訪、專家、深入探討、有趣的事實、新聞、書籍摘錄等等。第10期現已出版。