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表觀遺傳學

2014-06-19 哲学园

【小编按:达尔文进化论的原则是:自然选择,适者生存。我们一般认为,进化是依赖于基因突变加上自然选择而发生的。而拉马克的“用尽废退”说,基本上被学术界所否定,其“获得性遗传”---“长颈鹿的脖子之所以长,是因为其上代,上上代皆努力伸长脖子所致”(维基)---被认为是不正确的:“现代分子遗传学已非常清楚,生物的性状功能无论再常用或不常用,也不会编码到染色体中。由于基因在拉马克的学说中不为参考因素,较不符合现代的遗传学,因此在目前的科学界中,拉马克的学说普遍不被接受。目前,较能解释生物的演化的学说为达尔文所提出的天择说”(维基)。

而表观遗传学则显示出,人的习惯也有可能通过遗传而影响到下代或下下代。而这种遗传并非通过改变基因(DNA序列)实现的,而是通过细胞分裂来影响基因的表现型(或称为表型),以达到基因性状的遗传。


基因突变和自然选择是一个漫长的进化过程,而习惯的遗传会大大加快物种的进化速度。在表观遗传学看来,人类在现代社会的进化速度一定是大大超过以前的。结合《一万年大爆发》的观点看,“人类10000年以来在生物上的进化已趋于停滞,主要的进化是文化上的”这种观点就有点靠不住脚了。


基因型(英语:Genotype):指的是一个生物体内的DNA所包含的基因,也就是说该生物的细胞内所包含的、它所特有的那组基因。基因型这个概念是1909年丹麦遗传学家威廉·约翰逊引入的。


表型(英语:Phenotype),又称表现型,对于一个生物而言,表示它某一特定的物理外观或成分。一个人是否有耳珠、植物的高度、人的血型、蛾的颜色等等,都是表型的例子。


表型主要受生物的基因型和环境影响,表型可分为连续变异或不连续变异的。前者较易受环境因素影响,基因型上则会受多个等位基因影响,如体重、智力和身高;后者仅受几个等位基因影响,而且很少会被环境改变,如血型、眼睛颜色和卷舌的能力。对于不连续变异,若有两个生物表现型相同,其基因型未必一样,这是因为其中一方可能有隐性基因。


表观遗传(epigenetic inheritance):通过有丝分裂或减数分裂来传递非DNA序列信息的现象。


表观遗传学(epigenetics):则是研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传变化的。或者说是研究从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴的遗传学分支。】



表觀遺傳學


背景

近年,香港兒童的超重問題越趨嚴重,有學者認為這現象,並不單是與他們的飲食習慣有關,更與環境和香港的考試制度有密切關係;但如何就環境因素影響引致兒童的成長與超重問題,醫學界學者有以下解釋,他們認為這種由環境因素影響基因變化,並非由遺傳所產生,而是與表觀遺傳有密切的關係。

表觀遺傳學(Epigenetic)

遺傳學對一般人來說也不算陌生,表觀遺傳學又是什麽呢?原來,在基因組中除了DNA和RNA序列之外,還有其他調控基因信息的方法,這些方法並不會改變基因的序列,而是通過修飾基因、控制基因、蛋白質的功能和特性等;更能通過細胞週期及增值週期去影響基因變化的新興學科。



圖片引用自http://www.neb.com/


应用


其中非基因序列改變的表觀遺傳分子機制:

1.DNA甲基化 (Methylation of DNA):為DNA化學修飾的一種形式,

能夠在不改變DNA序列的前提下,改變遺傳表現。



圖片引用自http://genome.welcome.ac.uk/

2.RNA干擾 (RNA interference):是指一種分子生物學上由雙鏈RNA誘發

的基因沈默現象。

圖片引用自http://www.nastech.com

3.組蛋白質修飾 (Protein Modification):透過改變蛋白結構,而引致蛋白質

產生不同的作用和特性,例如:瘋牛症蛋白異變。

圖片引用自http://www.bc.sinica.edu.tw

4.染色盾改型 (Histone Acetylation):染色體透過增加又改變結構,減少或

增加基因與蛋質接觸,從而控制基因表現。



圖片引用自http://www.broad.mit.edu/


表觀遺傳的影響

這些因素,都足以影響基因在表達中所運行的作用,根據本港研究,發現【飲食習慣與生活習慣,對基因影響極大;而且改變的部份在未來生育時,更有機會遺傳到下一代,甚至於祖宗八代的飲食和生活習慣,也有可能影響後代的基因,其中例子如東方傳統食物大豆含有甲基成份,也會因表觀遺傳下讓成份遺傳到下一代而導致痴肥的現象】。


Telltale traits. Differences in the size and color of offspring are epigenetic effects of genistein consumption (via a high-soy diet) by mouse moms. image: Dolinoy et al .


圖片引用自http://www.ehponline.org



表觀遺傳學的不同分子機制

• DNA甲基化 (Methylation of DNA)

• RNA干擾 (RNA interference)

• 組蛋白質修飾 (Protein Modification)

• 染色盾改型 (Histone Acetylation)


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