值得一学的表观遗传学

有一次我和我儿子在餐桌上讨论同性恋问题,我提到同性恋的性取向是从娘胎里就已经成型了,是由基因决定的,Xq28、FucM基因 、Wnt-4基因、Sphinx基因是目前已发现的几种同性恋基因。我的儿子说,根据生物学表观遗传学的说法,后天的环境事件也能导致一个本来不是同性恋的人改变性取向,成为同性恋。

我对表观遗传学缺乏了解,所以不知道孩子说的是对的还是错的,我决定先去弄懂什么是表观遗传学再与他继续讨论。我们这一代人对表观遗传学是没有概念的,我的儿子只是个高一学生,生物课中已经学到了表观遗传的有关理论。

我上中学已经是二十多年前的事情了,那时候我们的生物课本中没有表观遗传学的有关知识,而且那时生物这门课高考是不考的,学校里的生物教学只以应付会考(现在叫合格考)为目的。会考时还是开卷考试,可见我们的生物学功底是多么的稀松平常。当然,知识更新换代的速度很快,那时候表观遗传学也没有引起生物学界的普遍关注。

此前,一个生物学博士后也曾向我推荐过一本书《表观遗传学与精准医学》,这本书我也买下来了,但是直到现在还没有来得及看。因为我目前还在按照他的指点,循序渐进的学习生物学的基础理论,也正在阅读他此前给我推荐的《癌生物学》这样的大部头,这些都很耗时间。

但是我也有一些碎片化的时间,比如临睡前歪在床上的时间,一般这种时候我都是在Kindle里阅读电子版的科普类著作。为了弄懂表观遗传学是什么,我购买了一本表观遗传学方面的科普著作《拉马克的复仇——表观遗传学的大变革》。

这本书写得通俗易懂,只读了不到半个小时我就对它入迷了。此后的一周临睡前的碎片时间,我都是在阅读这本书。这本书把表观遗传学的前生今世和主要内容,以及它对现代精准医学产生的影响都介绍得非常清楚。一个对生命科学感兴趣的人,很容易被它吸引上。

至今,大家对表观遗传学(或“可遗传性表观遗传学”)的概念仍然有争议,通俗的来说,表观遗传学是指生物在基因的DNA序列没有发生改变的情况下,基因功能发生了可遗传的变化,并最终导致了表型的变化,呈现出多姿多态的性状和功能。

后天环境对生物会产生影响,比如一只在肮脏环境中变得邋遢的实验鼠生出的幼鼠也邋遢。这种环境因素可以改变生物的性状或特征,而且这些性状和特征还可以遗传。人和动物的个体形态和功能等各方面的表现,比如身高、肤色、血型、酶活力、药物耐受力乃至性格等,不仅仅与先天的基因有关,与后天的养育环境和其一生中经历的重大事件也有很大的关系。

早在达尔文之前,法国博物学家拉马克便提出了一种与达尔文进化论有区别的进化理论。拉马克认为,生物经常使用的器官会逐渐发达,不使用的器官会逐渐退化,这就是著名的“用进废退说”。拉马克认为用进废退这种后天获得的性状是可以遗传的,因此生物可把后天锻炼的成果遗传给下一代。一个滥饮的人的后代也可能会嗜酒如命,一个好学的人的后代也会成就为一个大学问家。但是达尔文是不认可这种观点的,达尔文认为生物的进化是在自然环境中缓慢而渐进的发生的,生物在生命中遭遇的各种影响不会遗传给下一代。

拉马克举了一个很有名的后来沦为科学界的笑柄的例子,他说长颈鹿的祖先原本是短颈的,但是为了要吃到高树上的叶子经常伸长脖子和前腿,通过遗传而演化为现在的长颈鹿。虽然拉马克的这种推测是错误的,但是拉马克的基本思想有可取之处,拉马克的理论可以解释达尔文的进化解释不了的许多生命现象。

近年来,生物学界掀起了一股“新拉马克主义”,表观遗传学这门现代遗传学的分支学科也就应运而生了。尤其是当基因剪辑技术出现并日渐成熟后,人们越来越意识到拉马克的思想是对的。拉马克生前遭到了当时的学术界的嘲讽和排斥,有些科学家故意歪曲他的学说,把老鼠的尾巴切掉后,让老鼠繁殖,然后嘲笑拉马克说,断尾的老鼠生出来的下一代是有尾巴的。拉马克晚年贫困潦倒,去世后他的女儿在他的墓碑上写道:“总有一天这世界会发现你是对的,会有人替你复仇的。”这句话如今应验了。

表观遗传学对现代精准医学产生了巨大的影响,我们可以在中医的基础理论中找到了表观遗传学的影子。中医的整体论认为人与环境是一体的,环境对人体健康的影响不容忽视,《黄帝内经》中的《四气调神论》和《生气通天论》等篇均是在讲环境对人体的影响。用现代表观遗传学的理论去研究中医的传统理论或许可以从中发现许多新东西,将古今学说进行对比,足以启迪人产生许多新的思考和发现,屠呦呦教授就是最好的例证之一。

当然,由于时代的局限,《黄帝内经》中的这些篇幅远没有表观遗传学的研究那么精确,更未提及环境影响造成的改变可以遗传给后代。不过近代日本的汉方医学家中有人意识到了中医所说的体质可以遗传,如日本当代汉方医学家大塚敬节就指出,父亲属桂枝汤证,往往儿子也属桂枝汤证。

通过表观遗传的有关理论,我们也会了解到一些药物对人体产生的副作用不容小觑,这些副作用甚至会改变一个人的性状并产生致畸反应,导致服用这些药物的患者所生出的后代也会出现一些性状上的改变。

这样的副作用不仅仅只是西药有,中药也有。如斑蝥中的甲基就能附着在人的DNA上,导致人体产生一系列的不良反应,所以现代制药企业会用去甲斑蝥素来代替传统中医所用的斑蝥原药材——斑蝥即便按照传统的炮制方法认真炮制,也无法去掉其副作用巨大的甲基。斑蝥对人体的伤害是不可逆转的,它会导致人体发生表观遗传性改变。如果我们深明这些原理,就不会再鲁莽的使用斑蝥原药材。我已经目睹了许多不顾一切的滥用斑蝥中毒的案例了,对此深有体会。

安全有效一直都是医学界追求的最高境界,学医者当对生命科学的各领域广泛涉猎,深入学习和精细思考。唯有如此,才能尽可能的避免误伤人命而不自知的事情发生。

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