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顛覆認知丨《CELL》:記憶居然真的可以遺傳!


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近日,頂級學術期刊《CELL》同日連續發表兩篇重磅文章,研究人員在對線蟲的研究中發現,記憶可以被遺傳,甚至持續3-4代!

有人說,記憶到最后也許是最寶貴的財富。人們總是希望能夠把最珍視、最有價值的記憶保留下來。

科學家們也正為此孜孜不倦的努力著。

在2016年的SXSW大會上,南加州大學教授Theodore Berger宣布了一個轟動整個科技界的消息:

在對猴子、老鼠的實驗中,通過人造海馬體完成了短時記憶向長期儲存記憶“幾乎完美”的轉換,這項技術可以完成對人腦記憶的備份,并復制到其他人的大腦中。

這就意味著記憶有可能“遺傳”給后代。

而近日,愛思維爾(Elsevier)出版公司旗下的細胞出版社(Cell Press)雜志《CELL》同日發表了兩篇重磅文章——記憶居然真的可以遺傳!


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這兩項重磅的研究結果表明:至少在線蟲(C.elegans)這樣的生物中,記憶可以被遺傳,且可以維持3-4代。

堪稱顛覆認知!


另類“遺傳”:神經元向生殖細胞傳遞信息,影響后代基因表達

線蟲是目前生物學研究中最常見的“樣板生物”之一,它幾乎在所有環境棲息地中都存在。它們繁殖速度非常快,而且基因組中的基因數量幾乎和人類基因組的基因數量相同。

近日,由特拉維夫大學George S. Wise生命科學學院和Sagol神經科學學院的Oded Rechavi教授領導的一項新研究發現:

線蟲的神經系統可以通過神經元與生殖細胞進行信息交流,生殖細胞中包含傳遞給后代的信息(遺傳和表觀遺傳)。這項研究確定了神經元向這些后代傳遞信息的模式。


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Rechavi教授對此表示:

這種信息的傳遞受控制基因表達的小RNA分子的控制。我們發現小RNA會將來自神經元的信息傳遞給后代,并影響各種生理過程,包括后代的覓食行為等。

這些研究結果與現代生物學中最基本的結論之一背道而馳。長期以來,人們一直認為大腦活動對后代的命運沒有任何影響。這個結論被稱為“韋斯曼障礙”,也稱生物學第二定律,該定律指出,繼承種系中的信息應該與環境影響隔離開來。

在Rechavi教授的學生RachelPosner和Itai A. Toker共同撰寫的研究論文中表示,這是業界第一次確定可跨代傳遞神經元反應的機制。這一發現可能對遺傳和進化的理解產生重大影響。

Toker表示:

在過去,我們發現線蟲中的小RNA可以產生跨代變化,但能夠發現神經系統信息的跨代傳遞屬于最高成就。神經系統在對針對環境反應和身體反應的整合能力是獨一無二的。神經系統竟然能夠控制生物體后代的命運,這真是令人驚嘆的發現。

研究人員還發現,需要在神經元中合成小RNA,蠕蟲才能有效地被其必需營養素相關的氣味所吸引,并順利完成覓食活動。在父母一代的神經系統中產生的小RNA影響了這種行為,同時在三代之內影響了許多種系基因的表達。

換句話說,沒有產生小RNA的線蟲會在食物識別上存在缺陷。當研究人員恢復在神經元中產生小RNA的能力時,線蟲再次具備了高效覓食的能力。盡管線蟲后代本身不具有產生小RNA的能力,但這種效果仍保持了數代之久。

“我們要強調的很重要的一點是,目前我們還不知道這種現象對人類是否依然適用。”Rechavi教授說。

如果答案是肯定的,對于這一機制的研究就可以在醫學中得到實際應用。許多疾病可能存在一些表觀遺傳學上的遺傳成分。對非常規遺傳形式的深入理解,對我們更好地理解這些疾病的機理,設計出更優秀的診斷和治療方法至關重要。

Toker還表示,研究特定的神經元活動能否影響遺傳信息,讓后代具備特定的遺傳優勢,這是很有吸引力的事情。通過這種方式,父母一代可能會在自然選擇的背景下傳遞對后代有益的信息,這可能會影響有機體的進化過程。


學習到的信息可持續遺傳至第四代!

普林斯頓大學的科學家們則對線蟲的“避害”反應做了研究。


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在自然環境下,線蟲會在生活中接觸到各種各樣的細菌。有些細菌營養豐富,是線蟲的美食,而另一些細菌則具有感染性,會讓線蟲生病,甚至是殺死線蟲!

能夠從父母那里繼承信息的能力,在進化上可能是有益的事情,這種能力能夠使后代更安全地度過危險環境。

研究人員發現,線蟲在學會了如何避免被致病菌銅綠假單胞菌(PA14)感染之后,將這種學習到的信息成功傳遞給了它們的后代,并一直傳遞持續到了第四代。


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研究表明,TGF-β配體DAF-7在感覺神經元中的表達,與這種跨代避害的行為具有正相關性。在學會避害行為的后3-4代線蟲中,DAF-7的表達水平出現了明顯升高。

即使這些后代線蟲之前從未遇見過這些致病菌,也會對其“敬而遠之”!


記憶的遺傳,或是另一種“永生”?

縱觀歷史,有無數人在尋找著永生不死的方式——他們或修煉自己的精神世界,或求助于丹藥、或修建宏偉的寢陵,想以此實現精神的延續和永存,但無一成真。

今天,我們借助科學發現,人們對“永生”的研究也不斷在持續著。

新智元此前報道過《Nature重磅封面:復活死亡大腦!》——耶魯大學的最新研究表明,豬大腦在死亡4小時后成功復活,并維持了至少6小時。

這項研究掀起了一波道德倫理的輿論浪潮,有人擔心這是否就會是僵尸啟示錄的開始;但同時還有人認為,讓一些偉人的大腦復活,實現意識和記憶的“永生”,將具有重大的意義。


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而這次科學家們的發現可謂是顛覆了我們的認知。

原來信息竟然可以通過神經代代相傳,不知道這是不是另一種“永生”的方式呢?


參考鏈接:

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30448-9

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30552-5


https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/afot-ssh060619.php


本文來源:新智元

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