研究各种动物,包括哺乳动物、爬行动物和昆虫的科研人员早就注意到,一些动物能根据母体怀孕时的经历为后代定制特性。科研人员尽管观察到了这一现象,但却无法解释其原因。然而,当科学家们认识到表观遗传学对遗传特性的影响之后,这一现象就有了理论依据。
田鼠和小型淡水水蚤
田鼠是一种貌似老鼠,有毛的小啮齿类动物。依据母鼠分娩月份不同,小田鼠出生时有的覆盖厚毛皮,有的覆盖薄毛皮。其原因在于,母鼠根据感受分娩时环境中的光线强弱来控制是否表达厚毛皮基因。正在发育的小鼠在降临世间以前基本上就已经获得了“天气预报”,于是它开始为自己准备出生时的“皮衣”。
如果需要在天敌遍布的环境中产下后代,小型淡水水蚤就会为其后代准备更为坚硬的头盔和锋利的壳针。
[扩展阅读] 黄色大鼠实验
科学界认识到,基因并不是一成不变的,完全相同的基因可以产生截然不同的后果。在遗传密码之外,一系列的反应可以在不改变密码本身的前提下改变密码表达的结果。杜克大学的一些科学家的实验说明了这一点。他们将一群肥硕的黄色大鼠分为对照组和实验组,然后改变实验组的老鼠的饮食,结果是——实验组的肥硕黄色大鼠剩下了瘦骨嶙峋的褐色幼鼠,而这些幼鼠的基因同它们的父母完全一样。
蝗虫和蜥蜴
根据食物的多寡和当地蝗虫密度的不同,沙漠蝗虫有两种截然不同的生活方式。通常情况下沙漠中食物稀缺,蝗虫生来就穿着利于伪装的“衣服”。过着形单影只的生活。而当雨水充沛、万物生长的时候,一切都变了。刚开始,蝗虫仍然会独身寡居,每天享用大餐。但是随着食物逐渐枯竭,蝗虫家族越来越庞大,突然之间,新出生的幼虫都穿上了“色彩斑斓”的“衣服”,并不断寻找同伴。这时候,蝗虫不再通过伪装躲避同伴,它们聚集成群、相互喂食,以“数量战”的方式与天敌抗衡。
一种蜥蜴在出生时可能是长尾巴和大身体,也有可能是短尾巴和小身体,这取决于母蜥蜴在怀孕时是否闻到了一种以蜥蜴为食的蛇的气味。如果它们进入了蛇的领地,那么小蜥蜴出生时就会是长尾巴和大身体,从而减少成为蛇之美味的危险。
无论田鼠、水蚤、蝗虫还是蜥蜴,后代的特征都由胚胎发育时的遗传外效应控制。DNA依旧,但是它们的表达方式有所变化。母亲的经历影响后代基因表达的现象被成为“预知性适应反映”或“母性效应”。
[知识链接] 表观遗传学
表观遗传学是与遗传学相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化,如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等;而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化。表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下,基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。表观遗传的现象很多,已知的有DNA甲基化,基因组印记,母体效应等。
怪博士出题
想一想,上面讲到的母体效应对人类意味着什么?