基因完全相同的线虫为何存在差异?或因母亲年龄

2018-01-05 新浪科技

秀丽隐杆线虫
科学家以基因完全相同的秀丽隐杆线虫(学名:Caenorhabditis elegans)作为实验材料,对母亲年龄对后代生理特征的影响等问题进行了研究。

1月5日消息,据国外媒体报道,母亲的年龄会影响后代的生理特征吗?西班牙基因组调控中心(Centre for Genomic Regulation,CGR)的科学家以基因完全相同的秀丽隐杆线虫(学名:Caenorhabditis elegans)作为实验材料,对这类问题进行了研究。他们的研究结果发表在近期的《自然》(Nature)期刊上。

“在同样的环境中,基因完全一致的个体仍然经常表现出本质的特征差异,我们实验室一直对这一问题感兴趣,”巴塞罗那大学加泰罗尼亚高等研究院(ICREA)教授、基因组调控中心系统生物学项目协调员本·莱纳(Ben Lehner)说,“现在我们另辟蹊径,已经可以在一种主要的模型生物中识别出造成这些差异的主要原因。”

论文并列第一作者、博士研究生马科斯·弗朗西斯科·佩雷斯(Marcos Francisco Perez)说:“我们观察到母亲的年龄会对其后代的生理学特征有重要影响。”

“令人惊奇的是,我们发现年龄最小的母亲所生下的后代具有许多缺陷特征,比如它们的体型、生长速率和饥饿耐受性,”并列第一作者、博士后研究者米尔科·弗朗西斯科尼(Mirko Francesconi)解释道。此外,当这些年轻母亲的后代长大成熟后,它们的后代数量会变得更少。

佩雷斯解释称,产生这些差异的部分原因是,年轻母亲能为幼体提供的特异性蛋白质复合体数量较少。为什么线虫在“年轻”时会产生质量较差的后代呢?“在生命早期时产下后代,即使它们的质量较差,也能带来很大的好处,因为这大大缩短了物种的世代时间,”佩雷斯解释道。

“特别有趣的一点是,个体的母亲年龄会在其一生中决定它们的特征,”本·莱纳补充道,“这是一个非常有趣的例子,显示了上一代的生理特征不仅会影响动物的发育,而且会影响其作为成体的特征。”

线虫与人类

本·莱纳和他的团队主要关注影响个体差异的原因,以及这些差异如何在基因、环境、祖先和其他随机变量的相互作用中产生。在这类研究中,线虫是非常有用的模型生物,因为科学家可以在实验室中培养大量在基因上完全一致的线虫个体。虽然在演化上关系较远,但线虫和人类还是有相当多的基因是相同的,许多与发育、代谢和营养调节有关的主要遗传路径也是相同的。不过,研究结果中线虫母亲年龄对后代的影响并不能直接套用在人类身上,而只是说明了基因相同的个体之间出现差异的可能原因。

“我们的研究结果对数以千计使用该物种进行研究的人也有重要意义。人们在设计实验的时候并不会考虑成熟年龄,但现在我们的研究结果表明,这是一个重要的因素,”研究者总结道。

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