但这些变化是如何代代相传的还不清楚，部分原因是科学家们没有一种简单的方法来研究这种现象。马里兰大学研究人员的一项新研究提供了一种潜在的工具，可以解开经历如何导致动物生物学遗传变化的谜团。爱博网投领导者通过与线虫交配，他们产生了持续300多代的永久表观遗传变化。这项研究于2021年7月9日发表在《科学》杂志上自然通讯．

“人们对可遗传的表观遗传学很感兴趣，”马里兰大学细胞生物学和分子遗传学副教授、该研究的资深作者安东尼·何塞说。爱博网投领导者“但是很难得到明确的答案。例如，如果我今天在节食，这对我的子孙后代有什么影响?没有人知道，因为涉及到太多不同的变量。但是我们发现了一种非常简单的方法，通过交配，可以在几代人中关闭一个基因。这给了我们一个巨大的机会来研究这些稳定的表观遗传变化是如何发生的。”

在这项新研究中，何塞和他的团队在饲养线虫时发现，一些交配会导致后代的表观遗传变化，这种变化会随着科学家继续繁殖它们而代代相传。这一发现将使科学家们能够探索表观遗传变化是如何传递给后代的，以及哪些特征使基因容易受到永久表观遗传变化的影响。

何塞和他的团队于2013年开始这项工作，当时他们研究的是秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)，这是一种经常被用作理解动物生物学模型的物种。爱博网投领导者科学家们注意到，携带一种叫做T的基因的蠕虫有时会发光，有时不会发光，这种基因会产生荧光蛋白。这很令人费解，因为瞪着眼睛的人和不瞪着眼睛的人有着几乎相同的DNA。

“当我们偶然发现一种罕见的基因时，一切都开始了，这种基因仅仅通过交配就经历了数百代的永久变化。我们很容易就错过了它。”她是这项研究的共同主要作者，现在是哥伦比亚大学的博士后。

为了更好地理解这一现象，研究人员进行了只有母亲或父亲携带荧光基因的繁殖实验。研究小组预计，无论父母中哪一方携带这种基因，后代都会发光。相反，他们发现，当母亲携带荧光基因时，后代总是发光，这意味着该基因总是被打开。但是当父亲携带这种基因时，后代通常会发出微弱的光，或者根本不发出光。

“我们发现有这些基于rna的信号控制着基因表达，”何塞说。“其中一些信号使基因沉默，另一些是防止沉默的保护性信号。随着后代的发育，这些信号正在进行较量。当基因来自母亲时，保护信号总是获胜，但当基因来自父亲时，沉默信号几乎总是获胜。”

当沉默信号获胜时，基因就会永远沉默，或者至少沉默300代，这是何塞和他的同事们跟踪他们实验室培育的蠕虫的时间。以前的表观遗传变化的例子更复杂，或者它们只持续几代。研究人员还不知道为什么沉默信号只在某些时候获胜，但这一新发现使他们比以往任何时候都更有能力探索表观遗传的细节。

“虽然我们发现了一组几乎可以永久沉默的基因，但大多数其他基因不会以同样的方式受到影响，”该研究的另一位主要作者普拉夫鲁塔·拉曼(Pravrutha Raman)博士说。她现在是弗雷德·哈钦森癌症研究中心的博士后。“沉默之后，它们会反弹，并在后代中表达出来。”

根据他们的新发现，研究人员现在认为，一些基因可能更容易受到永久性表观遗传变化的影响，而另一些基因在几代内就能恢复。尽管对蠕虫的研究与对人类的研究不同，但这项研究为研究所有动物可能共有的生物过程提供了一扇窗口，至少在一定程度上是这样。

何塞说:“我们现在从这项工作中获得的两大优势是，这种长期的表观遗传变化很容易通过交配引起，而且它发生在单个基因的水平上。”“现在我们可以操纵这个基因并控制它的一切，这将使我们能够确定哪些特征使一个基因对可遗传的表观遗传变化敏感或抵抗。”

何塞和他的同事们希望未来的研究有一天能帮助科学家识别易受长期表观遗传变化影响的人类基因。