環境影響基因表達

　　日復一日、年復一年，我們的基因不斷地和我們所生活的環境、鄰居、家人，以及我們自己的心態“對話”。這些社會性互動的結果會進入我們細胞的控制室，改變基因的強弱表達，從而影響我們的習性、行為、生理、心理與健康。美國知名科學作家戴維·多布斯日前撰寫了《基因的社會生活——改變你的分子組成》一文，介紹了科學家們的新進展，生動地展現了基因的另一面。

　　隨環境改變“脾氣”的小蜜蜂

　　幾年前，美國伊利諾斯大學阿巴納香檳分校昆蟲學系的吉恩·E·魯濱遜教授，請墨西哥南部的伙伴幫他捕獲了1000只新生的小蜜蜂——500只性情溫和的意大利蜜蜂和500只生性兇猛的非洲蜜蜂。這兩個蜜蜂亞種在基因上相似得幾乎難以分辨，但后者卻在領地防御上厲害很多。

　　魯濱遜與墨西哥國家動物生理學研究中心的研究人員合作，小心翼翼地把這兩種蜜蜂的幼體與成體分開，并仔細地將這些實驗小蜜蜂在胸背上一一標注好。然后，他們把非洲蜜蜂的幼體放進意大利蜜蜂的蜂窩里，同時把意大利蜜蜂的幼體放進非洲蜜蜂的蜂窩里，進行行為觀察和基因研究。

　　科研人員想知道，這兩種蜜蜂不同的“脾氣”是否會隨著環境的改變而改變？結果驗證了魯濱遜教授的懷疑——非洲小蜜蜂變得如意大利蜜蜂一樣溫和，而意大利小蜜蜂變得如非洲蜜蜂一樣兇猛。

　　其實在這個實驗之前，魯濱遜教授已經在許多實驗中發現了類似的改變，但他仍然沒有搞清楚改變究竟是怎么發生的。他懷疑，改變的根源就在基因上。一般來說，基因不會在一個生命體一生中就發生改變，但生活方式或許會改變基因的運作方式，也就是說影響基因的表達，從而改變生物體的行為習性。

　　魯濱遜的發現，在不同的動物研究中都得到了支持。他的同事、細胞與發育生物學教授戴維·F·克萊頓發現，如果雄性斑胸草雀聽到另一只雄性斑胸草雀在附近鳴叫，其負責社會敏感性的前腦的一個主管鳴叫的特殊基因——ZENK將會做好準備，但到底做出什么樣的回應，則取決于那一只雄性斑胸草雀是陌生、有威脅性的，還是熟悉、安全的。

　　美國斯坦福大學生物學家羅素·D·弗納爾德發現，在非洲淡水魚伯氏妊麗魚群中，頭號雄魚要比第二號雄魚體積大、吃得多、領地廣，同時享有最大的繁殖權。其外表也與眾不同，身上條紋色彩特別鮮艷。但當研究員把魚群中的頭魚撈走后，二號雄魚會迅速做出大規模基因表達的反應——體積在短短的幾小時內就能增長20%，并且身上也開始出現紅藍的鮮艷條紋。

　　是什么在調控基因的表達

　　生物的習性與行為會受到基因的影響。那為什么即使同卵雙胞胎也會有很多不同？這是因為基因的表達程度不一樣。簡單地說，生物體并不會表達出它所攜帶的所有基因，有些表達得強，有些表達得弱，有些甚至處于靜默狀態。

　　科學家們認為，在基因組中除了DNA和RNA序列以外，還有許多調控基因的信息，它們雖然本身不改變基因的序列，但是可以通過基因修飾，例如蛋白質與蛋白質、DNA和其他分子的相互作用，去影響和調節遺傳的基因的功能及特性，并且通過細胞分裂和增殖周期影響遺傳——這就是表觀遺傳學，其英文epigenetics的字面意思就是around the gene，意為“基因周圍”。

　　許多時候，我們體內的一些基本的生物學事件，比如在子宮內生長組織、進入青春期或停止生長，都是受這些輪流啟動的開關所控制的。其他時候，基因的表達則會隨著人體環境的變化而變化——或者加速，或者減速。例如，某些基因開關會被啟動以對抗感染、愈合傷口。基因表達的變化甚至可以讓人變瘦、發胖。

　　那么，是什么在調控著基因的表達呢？

　　傳統理論認為，環境對調控基因表達的影響不大。但越來越多的研究結果正在推翻這種假設——上文說的兩組蜜蜂就是例證，這兩組小蜜蜂的基因表達圖譜日漸與其棲居的社群接近。

　　人類或許也是如此。生理心理學家們已經取得了一些實驗成果。研究人員不斷地在承受各種壓力的人的身上發現類似的基因表達模式。他們發現，比起各種精神或生理壓力，孤獨感最具破壞力。一個對被虐待兒童的研究顯示，如果他能得到適當的社會性支持，知道有人在關心他、支持他，那么這種密切的社會聯系就可以減少其80%左右的健康風險。另一個研究則顯示，犯哮喘病的兒童，如果內心覺得孤苦無依而對周圍的環境常懷恐懼，則會導致其免疫系統失衡，從而使其發病概率大幅度提高。

　　美國加州大學洛杉磯分校大衛·格芬醫學院醫學與精神病學和行為科學教授斯蒂夫·科爾說：“說到殺傷力，與孤獨感比較，其他各種壓力都不能望其項背。”

　　杜克大學進化生物學家格雷格·雷說，這種基因表達的迅速與大規模是我們所無法想象的。這些實驗研究均有力地表明，社會生活的確能夠深刻地改變基因表達。那么，為何生命會進化出這種令人驚奇的特殊能力？最可能的答案是，對變化迅速的社會環境做出最快速回應的個體，將更有可能讓自己活下去，并且個體不會——事實上也的確如此，傻傻地去等其物種層面進化出更好的基因。

　　近朱者赤 近墨者黑

　　如果環境能從某種程度上左右基因的表達，那么是不是有些疾病真的是由環境引起的？我們是否可以通過改變環境來控制基因呢？

　　科學家們已經發現，個人的感覺、情緒、思想和心態，都會影響到基因的表達。比如，人類的免疫系統。免疫系統失衡是影響健康的一大問題。在通常情況下，健康的免疫系統的操作尤如一只被拴住的攻擊犬。當免疫系統發現病原體時，它就會起而攻擊，以發炎的方式或其他反應摧毀入侵者；同時，免疫系統也會及時激活抗炎反應，在消滅病原體之后，立即終止發炎。但那些備受精神壓力、心境孤獨的人，其免疫系統卻像一只沒有被拴住的狗——雖然他們沒有生病，但那只狗卻到處亂咬。

　　科學家們也開始研究，是不是能通過改變環境來讓我們的基因表達更健康。日前，美國洛約拉大學史迪奇醫學院的研究人員對近2000名學生進行了調查，結果發現：一個體重超標的學生，如果交了一個瘦朋友，那么其日后瘦下來的可能性達到40%；但如果他交一個身材與其差不多的朋友，那么其日后能夠瘦下來的可能性只有15%。

　　而早在2007年，美國哈佛大學醫學院的研究人員也得出過類似結論。研究小組對有緊密社會聯系的12067人分3組進行了長達32年的跟蹤調查，結果發現：在固定時間內，如果調查對象的朋友變胖，那么其本人變胖的概率增加57%；如果調查對象的兄弟姐妹或配偶變胖，那么其本人變胖的概率將增加40%或37%；如果有一個極其親密的胖子朋友，那么其本人變胖的概率就會增大3倍。

　　生命是如此奧妙。在基因組計劃啟動之初，人們以為可以很快參透生命的奧秘；然而隨著科學研究的深入，卻發現我們看到的只不過是冰山一角。不過這讓我們知道，基因并不決定一切，你、我，都有改變的可能。