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「懷孕吃得好,寶寶少煩惱」是寫在基因裡面嗎?

最近在小鼠中一項新的研究發現,如果孕婦營養不良,會造成她尚未出生的孩子未來有較高的肥胖與第2型糖尿病的風險。這種「孕期營養記憶」可以透過精子傳遞給子輩,甚至孫輩…就如一句以前的人說的:你阿嬤吃什麼,你就吃什麼。

這個研究也讓研究人員問:表觀遺傳學(epigenetics)究竟是如何向下一代傳遞的?以及,這個影響將持續多久呢?

credit: CC by scribbletaylor@flickr

credit: CC by scribbletaylor@flickr

我們如何繼承父母的特徵的機制很容易理解。我們身上一半的基因來自母親,另一半來自我們的父親,所以我們會發現自己的有些特徵像爸爸,有些像媽媽。但是表觀遺傳學如何將我們的雙親所經歷的環境的「記憶」代代相傳,就不是很容易理解。表觀遺傳效應中最容易了解的,是經由所謂的「甲基化」(methylation)的機制:經由甲基分子(-CH3)附著於我們的DNA上,來開啟或關閉基因的表現造成影響。

研究團隊們發現,環境引起的甲基化改變。只發生在我們的基因組(genome,我們的整個遺傳物質)上的某些區域。但是,出乎意料的是,這些甲基化模式不會永遠傳遞下去。

劍橋大學和哈佛醫學院Joslin糖尿病中心的研究人員,使用小鼠模型發現,營養不良的母親(第一代)的雄性後代(第二代),如預期的小於平均;但是如果在出生後餵食一般飲食,很快就會發展出糖尿病。令人驚訝的是,就算研究人員為第二代提供了一般的飲食,第二代的雌性在懷孕時也提供了充足的食物,但是第三代還是體型偏小,且容易發展出糖尿病。

研究人員認為,當胎兒時期出現食物匱乏的現象,可能使得孩子在出生前就被「預設」好應對營養不良的狀況;因此,當食物突然變得豐富時,他們的身體無法應付,於是就發展出如糖尿病等代謝性疾病。如果能了解這個機制是如何發生的,就可以幫助我們理解我們今天如何在肥胖和第2型糖尿病上屢創紀錄。

為了要了解這個「營養記憶」如何傳遞,研究者在第二代糖尿病發病前檢查了他們的精子。他們發現,第二代的DNA有111個非編碼區域(non-coding region)的甲基化降低。非編碼區域主要的功能為負責調節基因的表現。他們還發現,在第三代,這些區域附近的基因都有功能不正常的現象,也就是說,第三代還是繼承了祖母(第一代)對於營養不良的「記憶」。

沒有預料到的是,當研究人員檢查第三代的DNA甲基化的變化時,他們發現這個變化已經消失:也就是說,第一代對於營養不良的「記憶」,已經由DNA被刪除;或者,至少不再透過甲基化傳遞到第三代。

研究人員認為,從進化的角度來看,「營養記憶」不傳承到第三代是有道理的。我們的環境年年在變,今年或許有飢荒,但過幾年或許會有大豐收;因此,我們的身體需要能夠適應這些變化。

表觀遺傳學的變化不必然會一直代代相傳,甚至可以去除的這個現象,讓我們對我們社會的肥胖和糖尿病問題可以有一些樂觀的看法。研究人員目前正在觀察,是否這個表觀遺傳現象不會對第四代、第五代產生影響。如果這是真的的話,那麼雖然我們可能會吃得像我們的阿嬤,但我們不見得會吃得像我們的阿祖。

筆者想,如果營養狀況可以透過表觀遺傳寫入基因,是否懷孕時的精神狀態也會寫到基因裡面呢?

原刊載於作者部落格Miscellaneous999 

參考文獻:

  1. 2014/7/10 Inherited ‘memory’ of poor nutrition during pregnancy passed through sperm of male offspring — ScienceDaily

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