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同性戀可能源於子宮

陸子鈞
・2012/12/14 ・1600字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

從演化的角度來看,同性戀並不是一種將自己的基因傳給下一代的好方法,那麼同性戀是怎麼持續存在人類族群中的呢?再說,目前為止也沒找到任何「同性戀基因」,那麼是什麼機制決定先天的性向呢?

最近新提出的假說認為,答案可能不是DNA,而可能是胎兒在母親子宮內發育的過程中,為了因應母體內由胎兒跟母親共同產生的荷爾蒙濃度改變,與性有關的基因被開啟或關閉。這樣如同拔河般的動態對於未出生的小孩是有益的,可以讓胎兒在發展成男孩或女孩的過程中保持穩定,不受賀爾蒙高高低低影響。但如果這樣的表徵遺傳學(epigenetic)上的改變,持續到他們出生之後,並且有了下一代,那一部份的子代就有可能成為同性戀。

加州大學聖塔芭芭拉分校(University of California, Santa Barbara)的演化遺傳學家萊斯(William Rice)好奇,為什麼同性戀並未隨著世代漸漸從族群中消失?據估計,人類族群中有8%的同性戀者,而且已經知道同性戀有家族史;在雙胞胎中,如果其中一位是同性戀者,有20%的可能另一位也是。

此外,萊斯強調「同性戀並非人類獨有。」像是他辦公室窗外的加州鷗Larus californicus),有14%的伴侶就是「雌鳥和雌鳥的」組合。還有像是黑天鵝,有6%是雄鳥和雄鳥的組合;有8%的公綿羊會受公羊的吸引。

然而,很多基因檢測都找不到到底是哪些基因與性向有關。因此,為了解釋同性戀是如何在族群中保留,萊斯和其他研究人員開始搜尋相關文獻。

過去,科學家認為胎兒的性別取決於卵子是和帶有X或Y染色體的精子結合;胎兒Y染色體上的基因,大約在懷孕期8周左右,會開始發展睾丸,而睾丸則開始製造男性荷爾蒙,像是睪固酮(testosterone),所以胎兒就成為男孩。假如沒有Y染色體,自然也就不會製造睪固酮,便成為女孩。

不過科學家發現睪固酮無法完整解釋一切。首先,女嬰胚胎還會接收微量來自腎上腺、胎盤和母親內分泌系統的荷爾蒙。而且在懷孕期間,男嬰和女嬰的胚胎其實接受的睪固酮濃度相當;有時女嬰接受的睾酮比一般來得高,男嬰接受的比一般來得低,但都不會影響生殖器或者大腦發育。

一些研究發現,男嬰和女嬰對子宮環境的荷爾蒙濃度有不同的反應-即使荷爾蒙只是很短暫的偏高。萊斯和他的同事將研究發表在《生物學綜合評論季刊》(The Quarterly Review of Biology)。研究團隊認為,對性荷爾蒙的敏感程度不同,是源自於表徵遺傳學的差異。這些差異決定了基因何時、是否啟動,以及要啟動多少,而非直接改變基因的組成結構。方式是以化學調控基因的啟動子(promoter)區域,或「開關」。研究者假設,舉例來說,在睾酮對胎兒發揮作用的過程中,表徵遺傳在某些關鍵點上的改變,可以依照需要鈍化或加強該賀爾蒙的活性。

雖然表徵遺傳學的改變通常都是暫時的,但有時候這個改變能傳給後代(舉例來說,像是〈吃高脂食物會債留子孫〉)。根據萊斯提出的假設,同性戀的父母,在他們(父母)自己出生前的胎兒時期就對異性的賀爾蒙產生抗拒,免於受到干擾。然而這些表徵遺傳標記(epi-marks)調控了父母的基因,以拒絕過量的睪固酮,卻也可能影響改變了他們的孩子腦中與性向、性偏好相關腦區的基因表現活躍程度。也就是說,上一代在胎兒時期為了應對過量賀爾蒙而產生的基因保護反應,傳到了下一代,影響了其性向。

萊斯說:「表徵遺傳學上的改變,可能在(父母自己的)胎兒發育初期,提供對父母的保護。」這項演化上的優勢,可能使同性戀在世代中保留下來。

明尼蘇達大學(University of Minnesota)的演化生物學家佐克(Marlene Zuk)表示:「萊斯的研究非常驚人!解釋了遺傳差異的可能成因,而且這差異還得以保留,因為和生殖有密切的關係。」不過她補充到,目前科學家還是無法解釋為什麼這樣的表徵遺傳上的差異,會讓一個人受到同性的吸引。顯然科學家還沒把故事講完。

資料來源:Homosexuality May Start in the Womb. ScienceNow [11 December 2012]

原始文獻:William R. Rice, Urban Friberg, and Sergey Gavrilets. Homosexuality as a Consequence of Epigenetically Canalized Sexual Development. The Quarterly Review of Biology, 2012; 87 (4)

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。


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小鼠研究指「間歇性禁食」可延年益壽——重點不在總熱量,延長用餐間隔才是重點!

台灣科技媒體中心_96
・2021/10/24 ・2679字 ・閱讀時間約 5 分鐘

2021 年 10 月 18 日,國際期刊《自然醫學》(Nature Medicine)公開的一篇研究論文,探討飲食模式和改善生理健康之間的關係。研究將小鼠總共分為五組:(1)自由取食、(2)限制 30% 的熱量攝取,但沒有禁食期、(3)限制 30% 的熱量攝取,半天內給食三次,另外半天禁食、(4)限制 30% 的熱量攝取,每天只給食一次,其他 21 小時禁食、(5)熱量攝取總量不變,但每天禁食 21 小時。

研究運用液相層析質譜儀(Liquid chromatography–mass spectrometry),以及轉錄組分析(Transcriptional profiling)等方法,發現僅「禁食」而沒有減少攝取的總熱量,就足以得到在限制熱量的飲食模式時出現的大部分代謝與核酸轉錄的特徵,以及延長壽命、防止衰弱等健康上的好處。

該研究歸納出以下三大結論:

  1. 過往研究限制熱量攝取的好處時,無法分辨原因是「總卡路里攝取下降」還是「有規律的長時間禁食」。這篇研究協助釐清熱量限制帶來好處的原因,發現單純禁食而並不減少總熱量攝入,就足以達到有助代謝和延緩老化這些健康效果。
  2. 研究是在特定的條件下所觀察到的現象,不同性別及不同品系的小鼠,禁食的效果就不同,無法廣泛推論於不同物種或不同飲食文化的個體。
  3. 禁食很可能是限制卡路里攝取時,可改善健康和長壽所必需的關鍵。如果可以證明適用於人類,未來可能幫助人們在不需要減少卡路里攝取總量的情況下,也能延緩老化、促進健康。
圖/Pixabay

大爆吃再間歇性禁食更健康?仍有待證實

臺大醫學院腦與心智科學研究所教授王培育指出,適當的飲食限制對於促進代謝、預防疾病及延長壽命的益處已是廣為人知。然而在早期用酵母菌、線蟲及果蠅作為實驗對象的研究中,受限於實驗模式,大多是以稀釋食物中的營養成份且自由飲食的方式來觀察飲食限制的好處 [1][2][3]

而在哺乳類中,小鼠或猴子實驗則是以每日一到二次或數日一次的方式,餵食正常食量的 40-80% [4][5],因此,一直以來飲食限制所帶來的好處被認為是降低日常飲食中卡路里的總量所導致。但是這些傳統的觀點在近年來的研究中已是備受挑戰,例如每日限制時間或食物量的餵食或禁食(於幾個小時內自由飲食或吃完定量的食物),也可明顯的達成健康長壽的好處 [6]

所以,重要的究竟是卡路里減量,還是禁食?本篇研究利用特定品系的小鼠,以系統性的方法實驗數種飲食的模式並且分析多種代謝及生理指標。結果顯示適當的禁食,可能是影響健康指標的關鍵,然而這是否意味著大吃大喝但間歇性的禁食是比少量及少餐更好的選擇呢?有待日後有更多的研究證據來說明。

規律禁食/進食,比總熱量攝取更重要

王培育也指出,這份研究僅使用了兩種品系的公、母小鼠進行研究,便可觀察到飲食限制對於不同性別及兩種品系小鼠的生理反應造成許多的差異,顯示本研究是在特定的條件下所觀察到的現象,無法廣泛推論於不同物種或不同飲食文化的個體。

這份研究提供一個重要的概念,適當的禁食可以達成傳統的飲食限制(禁食加上卡路里減量)對身體健康的好處,因此營養均衡、不必在卡路里上斤斤計較,一樣可能擁有健康長壽。

王培育指出,這份研究詳盡的比較了長期限制總熱量攝取與間歇性禁食,對代謝、老化以及壽命的影響,結果也顯示了有規律的間歇性禁食也許就足以帶給我們健康上的各種好處。這告訴我們,吃什麼、吃多少固然重要,何時吃以及飲食是否規律也許更重要。這結果與上月一篇發表在期刊《自然》(Nature)上的果蠅間歇性禁食實驗結果不謀而合 [7]

這份研究提供一個重要的概念,適當的禁食可以達成傳統的飲食限制(禁食加上卡路里減量)對身體健康的好處。圖/Pixabay

「禁食」才是有助代謝的關鍵

國立中興大學食品暨應用生物科技學系特聘教授蔣恩沛指出,過去許多研究都發現「限時進餐」或「限制進餐量」具有代謝益處,並延長小鼠的壽命。然而這些發現並無法釐清,哪些是純粹因為減少熱量攝入引起的好處,而哪些是因實驗要控制卡路里而無形中施加了禁食所致。

本研究在小鼠實驗中發現,限制卡路里的飲食方式,促成葡萄糖代謝、虛弱和壽命的各項改善,其實需透過「禁食」來達成。研究推翻了長期以來認為卡路里限制飲食對哺乳動物有益僅是由於減少總熱量攝取的觀點,並強調當中的「禁食行為」才是有助代謝(例如提升胰島素敏感性)和延緩老化這些保護作用的重要原因。

研究結果揭示了我們何時以及吃多少食物,如何調節代謝健康和壽命,並證明每天延長禁食,而不僅僅是減少熱量攝入,可能是熱量限制飲食對改進代謝和延緩老化的原因。過去已有研究表明,延長兩餐間隔對健康有益,本研究結果與過去研究也有相當的一致性。

蔣恩沛表示,人類老化過程中所伴隨的退化過程和疾病,有許多變因,除了攝食量、飲食方式、種類,還有基因、環境因素,甚至腸道菌相,均可能扮演角色,遠比實驗動物複雜。然而可以確定的是,限制熱量攝取可提供代謝上的益處,並可能減緩衰老、延長壽命。

圖/Pexels

本文編譯自科學期刊文章,完整文章來源:

參考資料:

台灣科技媒體中心_96
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