近日,，國(guó)際著名雜志Cell刊登了美國(guó)哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心研究人員的最新研究成果“Transgenerational Inheritance of an Acquired Small RNA-Based Antiviral Response in C. elegans。”中心研究人員通過RNAi技術(shù)首次發(fā)現(xiàn),，獲得性性狀可以通過小RNA進(jìn)行遺傳,，而不需要基因組DNA的參與。該發(fā)現(xiàn)表明長(zhǎng)期以來遭受人們誤解的生物學(xué)家拉馬克的觀點(diǎn)并非完全錯(cuò)誤,。
該研究報(bào)告的主要作者,、CUMC生物化學(xué)系和分子生物物理學(xué)系教授烏迪德·瑞卡維（Oded Rechavi）說：“在我們的最新研究中，具有抗病毒免疫力的線蟲（roundworm）能將這一性狀傳給它們連續(xù)幾代的后代,。免疫力通過RNA干擾的方式遺傳,，而不依賴于DNA遺傳。”
在早期的進(jìn)化理論,，偉大的生物學(xué)家拉馬克（Jean Baptiste Larmarck ,，1744-1829)提出了以自然選擇為基礎(chǔ)的進(jìn)化學(xué)說，他認(rèn)為物種進(jìn)化時(shí),，適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體將后天獲得的性狀遺傳給后代,。例如，長(zhǎng)頸鹿進(jìn)化出長(zhǎng)頸是由于它們長(zhǎng)期以高大樹木上的樹葉為食的結(jié)果,，這一后天獲得的優(yōu)勢(shì)再由后代繼承傳遞下去,。相比之下，查爾斯·達(dá)爾文（Charles Darwin,，1809-1882）后來的理論認(rèn)為,，由于隨機(jī)突變?yōu)樯矬w提供了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),，從而推動(dòng)了物種的進(jìn)化。由于頸部較長(zhǎng)的長(zhǎng)頸鹿能夠獲得更多的食物,，因而具有這種性狀的長(zhǎng)頸鹿才能更多地生育后代,。后來由于遺傳性基因的發(fā)現(xiàn)支持了達(dá)爾文的理論，從而使得拉馬克的理論黯然失色,，并遭到人們的質(zhì)疑甚至否定,。
然而，一些證據(jù)表明后天性狀可以繼承,。瑞卡維博士說：“典型的例子就是第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期的荷蘭饑荒事件,。長(zhǎng)期處于饑餓狀態(tài)的母親生出的孩子更容易出現(xiàn)肥胖和其它代謝紊亂疾病，這一患病風(fēng)險(xiǎn)延續(xù)到了他們的后代,。”控制實(shí)驗(yàn)（Controlled experiments ）也表明了類似的結(jié)果,，包括最近的一項(xiàng)研究表明長(zhǎng)期高脂肪飲食的雄性大鼠生育的雌性后代更容易出現(xiàn)肥胖。此項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)者,、CUMC的生物化學(xué)系和分子生物物理學(xué)系教授和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所（Howard Hughes Medical Institute ）的研究員奧利弗·霍伯特（Oliver Hobert）表示,，拉馬克的理論一直具有爭(zhēng)議性，而且一直沒有人能夠清楚地描述這個(gè)似是而非的生物學(xué)機(jī)制,。
為了進(jìn)一步研究這些現(xiàn)象,，CUMC研究人員轉(zhuǎn)向研究線蟲，因?yàn)榫€蟲有不尋常的利用RNAi抗病毒的能力,。在目前的研究中，研究人員利用一種昆蟲病毒Flock house virus(FHV)感染線蟲,，發(fā)現(xiàn)線蟲通過RNA干擾的方式沉默病毒基因從而獲得了針對(duì)這一病毒的免疫力,。當(dāng)它們的后代被暴露在病毒中，它們?nèi)匀荒軌蛴妹庖吡ΡＷo(hù)自己,。瑞卡維博士說：“我們?cè)诮荒甑臅r(shí)間里對(duì)超過100代的線蟲進(jìn)行了追蹤,，發(fā)現(xiàn)它們持續(xù)地保有了這一免疫特性。”實(shí)驗(yàn)被設(shè)計(jì)成使線蟲無法通過基因突變獲得抗病毒性,。研究人員由此得出結(jié)論,，抵御病毒的能力是通過某些病毒RNA分子而非DNA儲(chǔ)存的形式傳遞到了后代體細(xì)胞中。
CUMC研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)正研究其它性狀是否也通過小RNA繼承,。瑞卡維博士說：“在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,，我們?cè)谂囵B(yǎng)皿里復(fù)制了荷蘭饑荒事件，我們讓蠕蟲挨餓,，由于饑餓,，我們看到小RNA分子正在生成，并傳遞給了下一代,。” 通過這些研究,，哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員驗(yàn)證了拉馬克的“獲得性遺傳”理論,。(生物谷Bioon.com)
doi:10.1016/j.cell.2011.10.042
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Transgenerational Inheritance of an Acquired Small RNA-Based Antiviral Response in C. elegans
Oded Rechavi Gregory Minevich1 and Oliver Hobert
Highlights ► Viral replication triggers an RNAi-dependent viral silencing response in C. elegans ► The acquired silencing response is transgenerationally transmitted ► Transgenerational transmittance is non-Mendelian and involves small antiviral RNAs ► An RdRP is required for long-term maintenance of the silencing response Summary Induced expression of the Flock House virus in the soma of C. elegans results in the RNAi-dependent production of virus-derived, small-interfering RNAs (viRNAs), which in turn silence the viral genome. We show here that the viRNA-mediated viral silencing effect is transmitted in a non-Mendelian manner to many ensuing generations. We show that the viral silencing agents, viRNAs, are transgenerationally transmitted in a template-independent manner and work in trans to silence viral genomes present in animals that are deficient in producing their own viRNAs. These results provide evidence for the transgenerational inheritance of an acquired trait, induced by the exposure of animals to a specific, biologically relevant physiological challenge. The ability to inherit such extragenic information may provide adaptive benefits to an animal.
