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记忆信使DNA


本文出自《腾云》044期。

推荐人:韩松 科幻作家

推荐语:

读了一则报道,我想到了苏联科学家李森科。他坚持获得性遗传的学说,并得到了斯大林和赫鲁晓夫的支持。但赫下台后,李森科遭到批判。长期以来,他是伪科学的反面案例。但老鼠通过DNA把恐惧记忆传递给后代的实验表明,或许李森科的观点并不完全就是错的。获得性遗传有可能存在,至少在哺乳动物这里。

以前,人们也认为记忆是可以遗传的,但要经过漫长的过程。比如远古类人猿对从树端坠落的恐惧,逐渐成为潜意识,藏入每个人的大脑,在梦境中反映出来。但如今的这个实验表明,由父辈到子辈就可以实现记忆遗传。这的确很让人吃惊。

如果记忆可以遗传,则亦能做到对人更好的控制,改变他的价值观。比如,还有一个实验,是科学家用光刺激小鼠大脑海马体内经过基因修改的神经细胞,人为植入了一段虚假记忆。那么,今后可以使这个虚假的记忆遗传下去,这样就可以按照既定的要求,塑造“理想中”的下一代新人。

这也让我联想到1999年的高考作文题《假如记忆可以移植》。题目说:随着人体器官移植获得越来越多的成功,科学家又对记忆移植进行了研究,据报道,国外有些科学家在小动物身上移植记忆已获得成功。他们的研究表明:进入大脑的信息经过编码贮存在一种化学物质里,转移这种化学物质,记忆便也随之转移。要求以此为题写出作文,大胆想象就可以。

而那年7月号的《科幻世界》的封面故事恰好就是这个主题,是关于一个歌星的记忆移植的小说,作家阿来还配了一篇科学背景介绍。不少读了的同学获得高分。作文中的想象是很可怕的。

人是记忆的动物,记忆之谜则是脑科学的核心问题之一。脑科学是当今各国争夺的前沿阵地,除了与细胞、基因科学,也与计算机科学、互联网科学联结。它正带来新奇的发现,也引发对未来的警觉。


文章内容

记忆信使DNA

文/Elsa Abdoun 编译 / 李晓桦

这是一个令人难以置信的发现:经历噩梦般实验的小鼠竟然通过DNA把恐惧记忆传递给了后代。这种表观遗传现象迫使人们重新思考“先天”的含义……

有些人老爱责怪后生不吸取长辈的经验教训,做事潦草忘了前车之鉴——他们要是知道长辈的记忆远未消失,而是隐藏在后辈脑海深处,心中的担忧肯定会大大减轻。说来奇妙,每个人从一出生就直接继承了祖先的经验,而本人却对此毫无察觉。比如,有人天生怕狗,可能因为他的爷爷年轻时曾经被恶狗狠狠咬过;有人爱吃油腻食品,或许是因为曾祖母在战乱年代饱尝饥饿之苦,尽管她从未透露只言片语。

这个发现让人有点难以接受,因为它似乎全盘否定了个人的自身经历,不是逼着我们重新祭出先天和后天的概念吗?这一切都源于美国埃默里大学克里·罗斯勒(Kerry Ressler)和布莱恩·迪亚斯(Brian Dias)的发现。他们首次观察到,小鼠的记忆将某种气味与噩梦般的实验经历联系起来,并将这一记忆传给了后代。研究显示,DNA是该记忆传递的唯一途径。

记忆传三代

实验时,研究人员首先让雄性小鼠熟悉苯乙酮的气味,同时予以电击,使它们对这种气味产生惧怕心理。在随后的10天里,这些雄性小鼠与从未暴露在苯乙酮气味下的雌性小鼠配对繁殖。结果生出的后代在首次暴露在苯乙酮气味下时,都本能地惊跳起来,惊跳的程度远远高于不害怕这种气味或者害怕其他气味的小鼠生养的后代。这一行为也可通过雌性小鼠遗传,使用其他气味也能获得相同的效果,而且这种行为可延续到第三代。研究人员因此得出结论,小鼠自出生起就继承了父母的记忆,且无须经过任何学习。对于父母经历过的事情,它们都会有所知晓。

表观遗传的秘密

这种令人难以置信的记忆遗传,其实属于所谓的表观遗传。表观遗传并非魔法,也不是心灵感应,而是在DNA序列不发生改变的前提下,通过某些机制(如DNA甲基化)引起的可遗传的基因表达。基因序列只会因罕见而偶然的突变发生变化,但由个体经历造成的表观遗传修饰却常见得多,而且会改变基因表达方式。例如,从事体育运动引发的某些DNA修饰会使葡萄糖代谢必需的某一基因的表达方式发生改变。


生物学家最近指出,这些变化与基因突变一样会遗传给后代。但截至目前,通常认为表观遗传只是生命长河中的意外。例如许多研究显示,父母的应激反应会增加子女患抑郁症的风险,或是父母饮食不均衡,后代就容易得糖尿病。说白了就是:生活经历会改变DNA,这些变化能够随机传给后代,但往往带来有害的影响。

埃默里大学两位研究人员的这项发现则展示了截然不同的场景:传递给后代的是一种明确的、掌握后对生存有利的信息。比如,若是父母知道要当心某种气味,子女天生就会倍加小心。

这下,表观遗传从不受欢迎变成了个体生命中的“贵人”:这是进化过程中的一种策略,它使父母能将自己得到的经验教训传递给子女。“既然能够通过生物学方法将信息直接传递给后代,那又何必硬要让它们自己亲身经历一回以获得同样的信息呢?”美国加州大学戴维斯分校行为遗传学家劳伦斯·哈珀(Lawrence Harper)解释道。

那么,通过DNA向后代传递记忆是大自然赋予进化的一个强力加速器吗?生物学家都了解,进化过程是缓慢的,一些生物由于基因突变,获得了生存和繁殖的良机而迅速繁衍,其余的则走向消亡。整个演化过程总体来看是高效的,不过真正的后果得经过无数个世代才会显现出来。而记忆的表观遗传能使种群的适应速度大大加快:如果一个世代中有很多个体遭遇到新危险,那么从下一代起就会有许多后代发展出能抵御该危险的特性。

想得到DNA传递记忆之说的确证尚需时日,毕竟,这会对现有的认知造成莫大撼动。此前还没有任何人报道过哺乳动物获得性行为的表观遗传案例。“这是我所知道的最复杂的表观遗传学的例子。”以色列特拉维夫大学柯恩科学与思想之历史暨哲学研究中心的表观遗传学家伊娃·雅布兰卡(Eva Jablonka)评论道,“但在我看来,没有什么事比它更令人难以置信了。表观遗传总是带来众多我们还不了解的奇怪现象。科学界现在应该对这门学科展开攻关。”

不过,有些研究人员对此持深深的怀疑态度。他们坚持认为,在把这项发现列为表观遗传的奇迹之前,必须再现实验并且找到能够解释这种现象的生物机制,弄清楚惧怕某种气味这样的复杂信息是通过什么途径传递给后代的:是激素耍的花招,还是通过与记忆相关的表观遗传调节分子——后者或许能经大脑进入血液,直接改变能够延续几代?学界至今的普遍认知是,在受精后,大多数表观遗传学标记都会被删除……

目前摆在我们面前的事实是:父辈的亲身经历(至少对于小鼠而言)会改变后代的行为方式。在细胞深处,隐藏着遗传自父母的记忆……这给生物学家以及哲学家带来了不得不面对的挑战。他们必须阐明在被孕育之前即接受生命的第一课意味着什么;性细胞?相关信息传递到卵子和精子后,又是如何被编码到DNA中而不触及其他基因的?这种表观遗传变异在卵子和精子还没有相遇的时候,如何能获得最初的记忆……同样离奇的问题还有很多。


节选自文章《记忆信使 DNA》

《新发现SCIENCE&VIE》2014 年7月号



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