Science：缺乏母愛竟會改變基因組影響大腦神經(jīng)元

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2018-03-23

今日，《科學》雜志上刊發(fā)了一項重量級研究：來自Salk研究所的團隊發(fā)現(xiàn)，缺乏母愛的小鼠其基因組會出現(xiàn)明顯改變，且這種改變集中在影響情感和記憶的海馬體中。這一發(fā)現(xiàn)支持了“童年環(huán)境會影響人類大腦發(fā)育”的觀點。

什么？出生后的動物還會出現(xiàn)基因組的明顯改變？Salk研究所的過渡所長，該研究的通訊作者Rusty Gage教授給出了肯定的答案：“教科書上說DNA是穩(wěn)定不變的，它造就了我們。但實際上，DNA要動態(tài)得多。你細胞內(nèi)的一些基因能夠自我復制，并且到處移動。換句話說，你的DNA在一定程度上的確會變化。”

▲本研究的通訊作者Rusty Gage教授（圖片來源：Salk Institute）

這一現(xiàn)象在大腦中尤其常見。十多年前，科學家們就發(fā)現(xiàn)大腦的神經(jīng)元之間存在DNA序列的微小差異，這背后的部分原因在于“跳躍基因”——這些DNA序列能從基因組的一個位點跑到另一個位點，給神經(jīng)元的遺傳信息帶來多樣性。Gage教授正是這一領域的專家。2005年，他的團隊發(fā)現(xiàn)一種叫做L1的跳躍基因可以在發(fā)育中的神經(jīng)細胞里“跳來跳去”，造成影響。

這究竟是自發(fā)的隨機現(xiàn)象，還是會受到外界的影響？為了回答這個問題，研究人員們決定將生命早期的一大環(huán)境因素——母愛納入考量。在實驗中，剛出生的小鼠先與它們的母親共度2周時光，好讓研究人員對母親的舔舐和梳毛行為進行量化。隨后，這些小鼠又被分為兩組，一組接受的舔舐和梳毛行為較多，另一組則較少。研究發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：那些得到母親關注較少的小鼠，其影響情感和記憶的海馬體神經(jīng)元中，L1基因的拷貝數(shù)有顯著上升，大腦神經(jīng)元的遺傳多樣性因此也更多樣。

研究人員們排除了單純由遺傳造成的影響：他們比較了母親與后代的L1拷貝數(shù)，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象并不是簡單來自遺傳。此外，它們也分析了來自后代額葉皮層和心臟的組織，發(fā)現(xiàn)L1的拷貝數(shù)并沒有出現(xiàn)類似的改變。這進一步表明這些變化是由后天環(huán)境所引起的。

也許是由于結果太具有顛覆性，謹慎的研究人員們又做了另一項實驗來確認他們的發(fā)現(xiàn)：他們讓那些缺乏母愛的小鼠去撫養(yǎng)有母愛的小鼠生下的后代，也讓那些有母愛的小鼠去撫養(yǎng)缺乏母愛小鼠產(chǎn)下的后代。研究再一次表明，海馬體中的L1拷貝數(shù)只和小鼠出生后得到的母愛多少有關，和它們的親生母親無關。

從機理上看，缺乏母愛的小鼠，其L1基因的甲基化水平有明顯下降，這或許增加了其自我復制和跳躍的能力。在其他已知的跳躍基因上，甲基化水平并沒有出現(xiàn)明顯變化。研究人員們猜測，母親對后代的關愛越少，小鼠的壓力就越大，這些壓力會特異性地影響L1基因的甲基化，讓它們在海馬體神經(jīng)元細胞里不斷復制并頻繁跳躍。

▲母愛的多少，會影響后代基因的甲基化水平（圖片來源：《科學》）

“之前一些研究表明，得不到足夠關愛的孩子在DNA的甲基化上會展現(xiàn)出不同，本研究的結果是一致的，” Gage教授補充說：“如果我們理解了機制，就可以開發(fā)出干預的策略。”

遺憾的是，我們目前尚不清楚這種變化會給動物的行為帶來怎樣的影響，研究人員們也計劃在未來闡明這個問題，并期望新發(fā)現(xiàn)能讓我們理解童年所受的心理創(chuàng)傷是否會帶來抑郁或**分裂等疾病。在等待研究人員做出新成果的同時，如果我們身邊有新晉的母親，還請不要忘記提醒她們對自己的寶寶多一點關愛。

參考資料：

[1] A mother's attention affects the genetic code of her young

[2] Early life experiences influence DNA in the adult brain

[3] Early life experience drives structural variation of neural genomes in mice

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