科技日報記者 張夢然
美國西北大學(xué)和得克薩斯大學(xué)西南分校聯(lián)合開展的一項新研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌細(xì)胞可“記住”其身體和周圍環(huán)境的暫時變化。盡管這些變化沒有被編碼在細(xì)胞的遺傳基因中，但細(xì)胞仍然會將這些變化的記憶傳遞給后代，并持續(xù)多代。該研究發(fā)表在新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了長期以來關(guān)于最簡單的生物體如何傳遞和繼承身體特征的假設(shè)。利用新發(fā)現(xiàn)，研究人員可巧妙地調(diào)整病原菌，使其后代對治療更加敏感，從而規(guī)避抗生素耐藥性。
細(xì)菌生物學(xué)的一個中心假設(shè)是，可遺傳的物理特征主要由DNA決定。但是，從復(fù)雜系統(tǒng)的角度來看，信息也可存儲在基因之間調(diào)控關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的層面。新研究探索了是否存在從父母傳遞給后代的特征，這些特征不是編碼在DNA中，而是編碼在調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)本身中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基因調(diào)控的暫時變化會在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)留下持久影響，這些變化會傳遞給后代。換句話說，影響其父母變化的記憶在監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)中持續(xù)存在，而DNA保持不變。
研究團(tuán)隊使用調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型來模擬大腸桿菌中單個基因的暫時失活和隨后的再激活。他們發(fā)現(xiàn)這些瞬態(tài)擾動會產(chǎn)生持久變化，預(yù)計這些變化能遺傳幾代。該團(tuán)隊目前正在實驗室中使用CRISPR變體來驗證他們的模擬，該變體可暫時而不是永久地使基因失活。
研究團(tuán)隊假設(shè)，可逆擾動在監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)內(nèi)引發(fā)了不可逆的連鎖反應(yīng)。當(dāng)一個基因失活時，它會影響網(wǎng)絡(luò)中其周邊的基因。當(dāng)失活基因被重新激活時，級聯(lián)反應(yīng)會再次“如火如荼”，因為基因可形成自我維持回路，一旦被激活，就會不受外部影響。
