环境中的基因
基因与环境的相互作用
基因与环境的相互作用基因与环境的相互作用一直以来都是许多科学领域的研究重点。
基因决定了一个个体的遗传特征,而环境则对基因表达产生影响。
在科学研究中,人们会尝试探究基因和环境之间的关系,以了解它们在生物发展和行为表现中扮演的角色。
1. 基因和环境的定义基因是构成生物遗传信息的DNA片段,它们以特定的方式组合形成遗传密码,并通过传递给下一代影响新个体的发展和特征。
而环境则是指一个个体所处的外部条件,包括生物学、地理、社会和文化等诸多方面。
2. 基因和环境的相互作用基因和环境之间存在着相互作用的关系,它们共同影响着个体的生理和行为特征。
基因可以影响个体的易感性,它们对疾病的发病率和表现形式起着关键作用。
同时,环境因素则可以影响基因的表达和功能。
3. 生物发展中的基因与环境作用在生物发展的过程中,基因和环境相互作用决定了个体的形态和功能的发展。
基因提供了生物的遗传信息,但生物的实际发育和功能取决于环境条件的适应性。
例如,同一基因可能会在不同的环境下表现出不同的特征。
基因和环境的互动还可以解释为什么同一个基因在不同的人群中表现出不同的外显形式。
4. 行为表现中的基因与环境作用基因和环境的相互作用也解释了个体的行为表现。
在心理学和行为科学领域,基因和环境被认为是塑造个体行为的重要因素。
基因可以影响个体的行为倾向,而环境则会影响基因的表达和行为的塑造。
例如,一个基因可能与情绪调节有关,而环境中的压力则会改变该基因的表达,从而影响个体的情绪状态。
5. 基因与环境作用的研究方法为了研究基因和环境的相互作用,科学家们采用了多种研究方法。
比如,双生子研究通过比较同卵双生子和异卵双生子的相似性来确定基因和环境对特定特征的影响程度。
关联研究通过分析基因变异和某一特征之间的联系来评估基因与环境之间的相互作用程度。
结语:基因与环境的相互作用是一个复杂而多样化的领域,涉及到生物学、心理学、行为科学等多个学科。
了解基因和环境之间的关系有助于我们更好地理解个体的发展和行为表现。
环境对基因的影响
环境对基因的影响基因是生命的基本单位,它决定了生物的遗传特征和功能。
然而,环境也起着至关重要的作用,它可以对基因的表达和功能产生影响。
环境因素可以包括生活方式、饮食习惯、化学物质暴露以及心理压力等。
这些环境因素可以直接或间接地改变基因的表达方式,从而影响生物的生理和行为特征。
环境对基因的影响主要有两个方面:表观遗传学和遗传突变。
表观遗传学是指在基因DNA序列不发生变化的情况下,环境因素通过改变基因的表达方式来影响后代的遗传特征。
这种影响可以是暂时的,也可以是长期的,甚至可以跨代传递。
表观遗传学的机制涉及DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。
举个例子,环境中的营养不良可以导致某些基因的DNA甲基化的改变,从而导致相关蛋白质表达的变化,影响个体的生长发育和代谢。
另一方面,环境也可以引发基因突变。
基因突变是指基因的DNA序列发生了改变,可能会导致基因的功能发生改变。
环境因素如辐射、化学物质暴露和病毒感染等可以引起DNA损伤,从而导致基因突变。
这些基因突变可能对个体的生长发育、免疫系统和癌症等产生重要影响。
例如,吸烟会引发DNA突变,增加肺癌发生的风险。
环境对基因的影响不仅仅局限于单个个体,它还可以通过遗传信息的传递影响后代。
研究表明,环境因素可以影响男性和女性的生殖细胞,并通过改变基因的表达方式传递给后代。
这种遗传信息传递被称为遗传表达的“传代效应”。
例如,海豚受到环境中多种化学物质的污染,可能导致其基因表达的变化,并且这些变化可以遗传给子代,进一步影响子代的生长和繁殖能力。
在环境因素和基因之间存在相互作用,即环境因素可以改变基因的表达方式,而基因也可以调节对环境的应答。
这种相互作用被称为基因—环境互作用。
研究表明,遗传变异可能影响人们对环境因素的敏感性,从而影响个体在不同环境条件下的生理和行为表现。
例如,一个基因的变异可能导致某个个体对于一种化学物质的敏感性增加,而对另一种化学物质的敏感性降低。
基因的作用及其与环境的关系
基因的作用及其与环境的关系基因是生物体内的遗传物质,它们携带着生物体遗传信息的基本单位。
基因可以决定生物体的形态特征、生理功能、行为特性等。
但是,基因并不是唯一决定生物体的因素,环境也起着重要的作用。
下面将详细探讨基因的作用以及基因与环境之间的关系。
首先,基因在生物体的发育和生命过程中起着关键作用。
基因编码着特定蛋白质的合成信息,而蛋白质则是生命体的主要组成部分,对于维持生物体正常运行起着重要作用。
基因的活性可以受到其他基因的影响,这种互相作用被称为基因表达网络。
通过基因表达网络的调控,不同组合的基因可以在不同发育阶段和环境条件下表达,从而决定生物体的生理过程、形态特征和行为习性等。
然而,基因并不是单方面决定一个生物体的因素。
环境对于基因的表达和功能调控起着重要作用。
环境可以影响基因的读取和启动,通过改变基因表达来影响生物体的形态和功能。
例如,环境因素如营养、光照、温度、化学物质等可以对基因表达和修饰过程中的甲基化和甲基化等修饰作用产生重要影响。
这些修饰可以改变染色体结构,影响基因对RNA聚合酶的可达性和结合,从而影响基因的表达。
环境还可以通过调节基因表达网络中不同基因之间的相互作用和调控来影响生物体的发育和功能。
基因和环境之间的相互作用形成了基因-环境相互作用。
这种相互作用意味着基因在不同的环境条件下可能发挥不同的作用。
一方面,环境条件可以改变基因表达,从而改变了基因的功能。
比如,一些基因在饥饿状态下会被激活,而在饱食状态下则会抑制。
另一方面,基因也可以对环境产生反应,并调节生物体对环境的适应能力。
例如,一些基因可以影响生物体对环境中毒性化学物质的敏感性。
此外,基因-环境相互作用还解释了为什么同样的基因组构成的个体在不同环境下表现出不同的特征。
环境的变化可以导致基因表达的调整,使个体具有更适应其中一种环境的性状。
这种适应性的选择是进化的基础,它可以使物种在环境变化中生存下来。
探究基因与环境的相互作用关系
探究基因与环境的相互作用关系人类与自然界都是多因素、多层次、动态的系统,人类的生命和健康受基因和环境的相互作用所影响。
那么,基因和环境之间存在何种作用关系呢?本文将从生命的本质、基因与环境的定义、相互作用关系的途径以及现代科技的发展等方面来阐述。
一、人类生命的本质基因和环境是构成人类生命的两个因素,而人类生命的本质是基因表达和调控的产物。
基因是生命的基本单位,它是遗传信息的载体、生命的发动机。
环境是指个体生长、发展和存活过程中不断改变和影响它的各种外部条件,如日照、气候、物质和社会文化等。
在人类生命的发展过程中,基因和环境不仅相互作用,而且相互影响,进而共同塑造构成个体特征的表型。
因此我们不能把基因和环境看做是两个不同的维度,而是相辅相成、相互作用的一个整体。
二、基因与环境的定义基因是DNA序列上的一段编码区域,它包括了生物体遗传信息的全部或部分,并由一定的物质基础所组成。
环境是指个体所处的物理、化学和生物等外界因素,它包括生物体在生物圈内所遭受的全部改变和影响。
不同层次的环境包括微观环境和宏观环境。
微观环境包含细胞和组织的细小环境,如细胞膜、胞质液和细胞核周围空间等;宏观环境通常是指外部环境,如气候、土壤和水质等。
基因和环境这两个定义,固然有区别,但相对的它们的相互作用影响可能会互为因果,进行相互调整的。
三、基因与环境的相互作用途径基因和环境之间的相互作用途径有多种,包括基因-基因的相互作用、基因-环境的相互作用、环境-环境的相互作用等。
1.基因-基因的相互作用基因的相互作用与连锁遗传相关,它意味着多个基因间的线性或不线性相互作用,能而不是只有单一基因的效果。
连锁遗传是指基因相互作用对个体特征的影响。
例如,人体矮小的基因决定因素不仅仅是个别的高度基因,诸多的内分泌和局部因素还有一定的影响。
2.基因-环境的相互作用基因-环境的相互作用指在各种环境条件下,基因在对身体和行为特征的影响基础上,基因与环境互相影响和调节的关系。
基因的作用及其与环境的关系
基因的作用及其与环境的关系基因是生物体内的遗传物质,携带了个体传承的遗传信息。
作为生物体的基本单位,基因扮演着重要的角色并影响着个体的各种性状和特征。
然而,基因与环境之间存在着复杂的相互作用关系,这种相互作用影响着个体的发育、行为和生理特征。
首先,基因对人类的作用表现在身体发育方面。
个体的生长和发育过程受到遗传因素的影响。
比如,个体的身高、体型和面貌等特征都有一定的遗传基础。
一些基因变异也会导致生殖系统和生殖能力的差异,因此基因在人的身体发育方面发挥着重要的作用。
其次,基因还能通过影响个体的代谢和生理功能来影响健康状况。
个体对营养物质的吸收、代谢和利用能力与基因密切相关。
例如,乳糖不耐受的人体内缺乏乳糖酶(lactase),这是一种与基因有关的酶。
此外,一些基因变异还与一些疾病的风险有关,如乳腺癌、糖尿病和心脏疾病等。
因此,基因的作用对于个体的健康状况至关重要。
但是,基因并不能决定个体的发展和特征。
个体的发展和特征还受到环境的影响。
环境包括个体所处的生活环境、生活方式、饮食习惯、社会文化和心理压力等因素。
这些环境因素与基因之间的相互作用决定了人类的发展和特征。
首先,环境可以影响基因在个体中的表达。
表达是指基因的信息被转录和翻译成蛋白质的过程。
环境可以影响这一过程,从而影响蛋白质的合成和功能。
研究表明,环境因素如营养、毒素、辐射和药物等都能够通过改变DNA的表观遗传修饰影响基因的表达。
这意味着相同基因的不同个体,由于环境的影响,可能会表现出不同的特征。
其次,环境也可以通过塑造个体的行为和习惯来影响基因的作用。
行为和习惯是环境和基因相互作用的结果。
例如,一个人的饮食习惯可能会影响他体重的增加或减少,即使他携带有易于发胖的基因。
此外,环境因素也可以引发基因的变化,进而影响个体的行为和心理特征。
例如,身处压力环境下的人可能有更高的焦虑倾向,而这可能与相关基因的变异有关。
最后,基因和环境之间存在相互调节的关系。
环境基因组计划
环境基因组计划环境基因组计划是一个旨在深入了解和研究自然环境中微生物基因组的项目。
微生物在地球上的生态系统中起着至关重要的作用,它们可以影响土壤、水体和大气中的化学元素循环,对生物多样性和生态系统的稳定性具有重要影响。
因此,通过对环境微生物基因组的研究,可以更好地理解自然界的生态系统和地球生物圈的运行机制。
环境基因组计划的目标是通过对环境中微生物基因组的测序和分析,揭示微生物在自然环境中的功能和作用。
这一计划的实施需要利用先进的测序技术和生物信息学方法,对环境样品中的微生物进行全基因组测序和分析。
通过这些工作,可以获得大量的基因组数据,从而揭示微生物的遗传信息、代谢途径、生态功能等重要信息。
环境基因组计划的研究对象包括土壤、水体、空气等自然环境中的微生物。
这些微生物可能包括细菌、真菌、古菌等各种微生物类型,它们在自然环境中扮演着不同的角色,参与着各种生物地球化学循环过程。
通过对这些微生物的基因组进行研究,可以更好地理解它们在自然环境中的功能和作用,为保护环境、改善生态系统提供科学依据。
环境基因组计划的研究内容涉及基因组测序、基因组组装、基因功能注释、代谢途径分析等多个方面。
通过对环境微生物基因组的研究,可以揭示微生物的遗传多样性、功能多样性和生态适应性,为生态系统的保护和管理提供重要的科学依据。
总之,环境基因组计划是一个重要的科研项目,它对于深入了解自然环境中微生物的基因组特征和功能具有重要意义。
通过这一计划的实施,可以为生态环境的保护和管理提供科学依据,促进生物多样性的保护和生态系统的可持续发展。
希望通过各方的努力,环境基因组计划能够取得更多的科研成果,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
基因与环境的交互作用
基因与环境的交互作用
基因与环境的交互作用指的是基因在特定环境下发挥作用,同时环境也会影响基因的表达和功能。
基因是生物体遗传信息的载体,而环境则包括物理环境、化学环境和社会环境等方面,它们与基因之间相互作用。
这种交互作用影响着个体的发育、行为和健康。
基因与环境的交互作用可以通过以下几个方面体现:
1. 基因调节环境反应:基因可以调节个体对环境的反应,某些基因可能使个体更容易受到环境的影响,而某些基因则可能使个体对环境不敏感。
例如,一个基因可能使个体更易受到环境污染物的损害,而另一个基因则可能使个体对环境污染物相对抵抗。
2. 环境影响基因表达:环境因素可以影响基因的表达。
例如,营养不良、压力等环境因素都可以改变基因的表达模式,从而影响个体的生理功能和疾病风险。
3. 基因-环境互作:基因和环境之间的相互作用可以对个体的特征和行为产生持久影响。
例如,在某些基因型下,受到婴儿期早期养育环境的影响可能会增加患抑郁症的风险,而在其他基因型下,这种环境影响可能相对较小。
综上所述,基因与环境的交互作用对个体的生理和行为都有重要影响。
通过深入研究基因与环境之间的相互作用,可以更好
地理解疾病的发生机制,为个体健康提供更精准的预防和治疗方法。
环境对基因表达的影响
环境对基因表达的影响基因表达是指基因中的信息被转录成RNA,然后翻译为蛋白质的过程。
然而,最近的研究表明,环境可以直接或间接地影响基因的表达方式。
这意味着我们的基因表达并不是固定不变的,而是可以受到环境的调控。
本文将探讨环境对基因表达的影响,从而深入了解环境因素如何影响我们的遗传特征。
一、环境与基因表达的关系环境因素可以通过多种方式影响基因表达。
首先,环境可以直接与基因相互作用。
例如,环境中的化学物质、辐射和病原体等可以直接影响基因的DNA序列,从而改变基因的表达方式。
此外,环境还可以通过诱导DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传机制来调控基因表达。
这些表观遗传机制通过改变染色质的结构和可访问性来影响基因的转录活性。
二、环境对基因表达的影响环境可以通过不同途径对基因表达产生影响。
首先,环境可以通过调节转录因子的活性来改变基因的表达。
转录因子是一类调节基因转录的蛋白质,它们结合到DNA上的特定序列,从而激活或抑制目标基因的转录。
环境中的化学物质、激素和维生素等可以与转录因子相互作用,从而改变它们的活性,进而影响基因的表达方式。
其次,环境还可以通过DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传机制来影响基因表达。
DNA甲基化是一种在DNA链上加上甲基的修饰,它可以通过改变DNA的可访问性来影响基因的转录活性。
环境因素,如营养和化学物质,可以影响DNA甲基化酶的活性,从而改变基因的表达。
类似地,组蛋白修饰也是一种通过改变染色质的结构和可访问性来影响基因的转录活性的机制。
环境因子可以影响组蛋白修饰酶的活性,进而改变基因表达。
此外,环境还可以通过微生物组的改变来影响基因表达。
我们的肠道内居住着大量的微生物,它们参与多种生物过程,包括食物消化和免疫系统的调节。
最近的研究发现,肠道微生物组的改变可以影响宿主基因的表达方式。
这种影响可以通过微生物代谢产物对宿主细胞的影响和激活宿主的免疫反应来实现。
三、环境对基因表达的长期影响环境对基因表达的影响不仅可以在短期内发生,而且还可以在长期中产生持久的影响。
遗传与环境适应基因在环境适应中的作用
遗传与环境适应基因在环境适应中的作用在生物学中,遗传与环境适应是生物种群演化的两个重要因素。
遗传是指个体所携带的基因信息,而环境适应则是指个体对环境变化做出的适应性反应。
遗传与环境适应之间存在着紧密的关系,基因在环境适应中发挥着重要的作用。
遗传是生物进化的基础,通过基因的遗传传递,使得物种在演化过程中逐渐适应环境的变化。
个体所携带的基因决定了它们的遗传特征和遗传变异程度。
这些遗传特征对于个体在特定环境中的生存和繁殖具有重要的影响。
在环境适应中,基因的作用主要体现在以下几个方面。
首先,基因决定了个体对环境刺激的感受能力和反应模式。
不同个体之间由于基因的差异可能会对同一环境刺激做出不同的反应。
这种差异性可能导致一些个体更适应特定环境,从而增加其生存和繁殖的成功率。
其次,基因还决定了个体的形态和生理特征,这些特征对于适应特定环境起到了重要的作用。
例如,在高海拔地区生活的人们具有更多的红细胞和更高的肺活量,这些特征使得他们更容易在缺氧环境下生存。
这些形态和生理特征的差异通常是由基因决定的。
此外,基因还可以影响个体的行为和学习能力,从而使其更好地适应环境。
例如,某些基因可能影响人们对危险刺激的感知和对食物的偏好,这些行为特征与环境适应密切相关。
有研究表明,某些基因变异与学习和记忆能力的差异有关,这也影响了个体对环境变化的适应能力。
在演化的长期过程中,通过基因的遗传变异和选择,个体的适应性特征得以优化和积累,进而形成新的物种。
遗传与环境适应的相互作用促进了生物种群的演化和进化。
综上所述,遗传与环境适应基因在环境适应中起着重要的作用。
个体所携带的基因决定了它们的遗传特征和适应能力,这些特征在环境适应过程中发挥着重要的作用。
通过遗传的变异和选择,物种逐渐适应环境的变化,从而推动了生物种群的演化。
遗传与环境适应的研究对于理解生物进化和生命现象具有重要的意义。
环境对基因表达的影响
环境对基因表达的影响人类生命过程中的基因表达是一个非常复杂的过程,其中环境因素对基因表达的影响越来越受到关注。
环境因素可以影响基因表达,从而对人体产生潜在的影响。
环境因素包括生活环境、自然环境以及化学物质等。
这些环境因素影响基因表达的方式各异。
其中,最明显的方式是通过基因的表观遗传学(epigenetics)修改基因表达。
表观遗传学影响基因表达,但不影响基因代码本身。
例子环境因素对基因表达的影响可以通过以下的例子来理解:选择性地表达母体基因在哺乳动物中,母体基因和父体基因的表达是不同的。
此外,母体基因和父体基因的表达还受到性别所在的地位影响。
从一个人的生活环境和寿命来看,这些基因可以产生一些变化。
这些变化并不是由于基因本身产生的变化,而是由于其周围环境的变化所产生的。
例如,雌性还是雄性或多胎妊娠的情况下,某些基因会被选择性地表达。
在许多物种中,这些基因与免疫系统和代谢系统的稳定性有关。
外部因素诱导基因表达人体内部和外部的化学物质可以影响基因表达。
一些化学物质可以激活或诱导DNA以某种方式表达。
这种表达方式称为“细胞反应途径”。
例如,亚硝酸盐是一种化学元素。
食用含亚硝酸盐的食物会影响DNA的表达。
亚硝基盐在摄入体内后,降解产生N-亚硝基化合物,N-亚硝基化合物会酶促地被转化为硝酸盐。
硝酸盐进一步被还原为一氧化氮或氨基化合物。
这些化合物会引起DNA的氧化性损伤,进而诱导基因表达。
生物学的心理因素影响基因表达我们今天面临的许多生物学问题与心理因素的交互有关。
生物学过程并不仅仅由DNA和细胞直接控制,心理因素也在其中发挥着重要的作用。
这种作用的机制大体上仍然不清楚,但是有一些数据显示心理因素可以通过影响基因表达来影响生物学过程。
例如,长期压力或抑郁等负面情绪是会影响基因表达的。
一些病症和心理障碍都与基因表达不平衡有关。
结论环境对基因表达的影响是一个复杂的问题。
尽管我们现在已经对细胞反应途径、表观遗传学、生物学和心理因素对基因表达的影响有了更好的了解,但我们仍然需要更多的研究来理解这种因素对生物学过程的影响。
环境因素对人类基因组的影响
环境因素对人类基因组的影响人类基因组是指人类遗传信息的全部,涵盖了人类所有的遗传物质。
长期以来,人类一直研究着基因对健康和疾病的调节作用。
但是,环境因素对人类基因组也有着深远的影响。
环境因素的影响可以从以下几个方面进行探讨。
一、环境对基因变异的影响基因突变是指DNA序列发生变化,可能会导致基因表达或功能的变化。
许多不同的环境因素,如暴露在化学品、辐射、病原体、温度和压力等环境中,都会增加基因突变率。
一些基因突变可能会导致疾病的发生,如癌症、先天性心脏病、血友病等。
此外,环境因素也可以导致单核苷酸多态性(SNP)的发生。
SNP是DNA序列中最常见的变异,它可以导致基因功能的差异。
有越来越多的证据表明,SNP可能与各种疾病的发生有关,如糖尿病、肥胖症、哮喘等。
环境因素对SNP的发生也有很大的影响。
例如,烟草使用可以增加某些SNP的发生率,而过度曝露于紫外线下可能导致皮肤癌相应的SNP的发生率增高。
二、环境对基因调控的影响基因调控是指在细胞中控制基因表达的过程。
环境因素可以影响基因调控,从而导致一定程度的外显遗传。
环境因素通过影响DNA甲基化、组蛋白修饰和核小体重塑等过程来影响基因调控。
这些过程的变化会进一步影响基因表达水平。
许多环境因素可能会导致基因表达水平的变化。
例如,饮食的不同成分和摄入量,可以影响代谢通路和免疫系统相关基因的表达,从而增加了患病风险。
环境污染物和毒素也可以影响基因表达水平,导致相关疾病的发生。
三、环境对遗传表观遗传的影响表观遗传是指通过DNA甲基化、组蛋白修饰等机制,使得基因表达被调控的遗传现象。
表观遗传的变化可以是可逆的或不可逆的,且在某些情况下,可以被传到下一代。
许多环境因素可以通过调整表观遗传的水平来影响基因表达,从而引起有影响的表型。
环境因素的影响不仅局限于人类基因组本身,也包括了基因组工具,例如基因水平、转录组学、蛋白质组学和代谢组学。
这些技术为人们提供了更多的基因组数据,让我们更好地理解环境因素和基因组的相互作用。
环境因素对基因表达的影响与意义
环境因素对基因表达的影响与意义引言:自然界中存在着复杂的环境条件,这些环境因素会对生物的基因表达产生直接或间接的影响。
环境因素包括温度、光照、营养、污染物等,它们可以激活或抑制基因的表达,从而影响生物的生理功能和适应能力。
本文将探讨环境因素对基因表达的影响和其在生物体内的意义。
一、温度对基因表达的影响温度是一种重要的环境因素,它对生物体的生理过程和基因表达具有显著影响。
研究发现,温度的变化可以改变细胞内的酶活性和代谢速率,从而调节基因表达。
例如,在恶劣的高温环境下,热激蛋白会被激活,促进细胞内的蛋白质折叠和修复,保护细胞免受热应激的损伤。
另外,温度还可以影响基因的转录水平。
研究表明,一些植物基因在低温条件下会被激活,而高温则会抑制这些基因的表达。
这种温度响应机制可以帮助植物适应不同的气候环境,提高其抗逆能力。
二、光照对基因表达的影响光照是植物生长和发育的重要因素,它能够调节植物的光合作用和产生光信号。
光照的强度、波长和时间等因素都会直接影响基因的表达水平。
植物在光照条件下合成叶绿素和其他色素,这是光合作用的关键步骤。
同时,光照还可以调节植物的开花时间、进入休眠状态以及抗逆能力。
这些调节是通过植物光感受器中的光受体蛋白来实现的,光受体蛋白能够感知外界光照信号并转导到细胞内。
三、营养对基因表达的影响营养是维持生物体正常生长和发育所必须的资源,它可以直接或间接地影响基因表达。
不同的营养素会调控细胞内的信号传导通路,从而影响基因的转录和翻译过程。
例如,维生素D是一种重要的脂溶性维生素,它参与调节钙和磷的代谢,维持骨骼健康。
研究表明,维生素D能够通过结合核受体而调控多个基因的表达,包括与骨骼发育和免疫系统相关的基因。
此外,营养也可以通过改变DNA甲基化水平来影响基因表达。
甲基化是一种重要的表观遗传调控机制,它可以改变基因座上的DNA序列,从而影响基因的转录。
一些研究发现,饮食中的营养素摄入不足或过量都会导致DNA甲基化水平的变化,从而对基因表达产生影响。
基因与环境的相互作用
基因与环境的相互作用人类的发展与进化是一个复杂而多维度的过程,基因与环境的相互作用在其中发挥着重要的作用。
基因决定了个体的遗传特征,而环境则塑造和调节这些遗传特征的表现。
基因与环境的相互作用深刻地影响着个体的生理和心理特征,以及其对外界刺激的反应。
一、基因对环境的塑造作用基因是个体遗传信息的承载者,它们通过遗传方式传递给后代。
一些基因具有显著的表型效应,直接影响个体的生理和心理特征,如眼睛的颜色、血型等。
这些基因会在一定程度上塑造个体与环境的互动方式。
例如,一些基因可能使个体更容易产生对特定刺激的敏感性,或者对某种环境条件更具适应性。
基因还可以影响个体的健康状况和易感性,如患某些遗传性疾病的风险。
二、环境对基因的调节作用环境对个体的发展和表现具有重要影响。
环境因素包括生活条件、教育、文化背景等,它们与个体的基因相互作用,共同塑造个体的特征和行为。
环境对基因的调节作用主要体现在以下几个方面:1. 表观遗传调控环境因素可以通过表观遗传调控来影响基因的表达。
表观遗传调控是指在不改变DNA序列的情况下,通过改变DNA的甲基化、组蛋白修饰等方式来调节基因的表达。
环境因素可能影响这些表观遗传标记的变化,从而改变基因的功能和表达方式。
2. 基因表达调节环境因素可以通过各种途径调节基因的表达水平。
例如,饮食和营养状况可以通过调节基因的表达来影响个体的健康和发育。
此外,环境刺激也可以影响神经递质的释放,从而影响与行为相关的基因的表达。
3. 突变和自然选择环境因素可能导致基因的突变,有些突变可能对个体的生存和繁殖产生有利或不利的影响。
自然选择会选择适应环境的突变基因,逐渐积累在种群中,从而促进物种的进化。
三、基因与环境的相互作用对个体的影响基因与环境的相互作用不仅决定了个体的特征,还影响了个体的行为、认知和健康等方面。
1. 行为和认知基因和环境共同决定了个体的行为和认知方式。
基因可能对个体的智力、个性特征等方面产生影响,而环境则在个体的成长过程中塑造和调控这些行为和认知特征。
外界环境对基因表达的影响
外界环境对基因表达的影响基因是生命体中的基本单位,它通过编码蛋白质来控制生物体的生长、发育和各种生理功能。
但是,基因的表达并不是由基因本身所决定的,而是受到外部环境的影响。
以下将对外界环境对基因表达的影响进行探讨。
一、外界环境对基因表达的调控1. 温度温度是一种可以直接影响基因表达的环境因素。
许多研究表明,温度可以调控基因的表达水平,并且这种调控是有明确规律的。
例如,一些寒冷适应的生物体,可以通过温度的调节来控制体内抗寒相关基因的表达。
另外,温度还可以影响着生物体的生长发育以及各种生理功能的表现。
2. 光照光照也是一种重要的环境因素。
不同的生物体对于不同波长、强度的光照有不同的表达响应。
例如,发芽的植物需要光照才能进行光合作用,从而促进蛋白质等化合物的合成。
3. 声波随着对生命科学的研究越来越深入,科学家们也发现声波对基因表达也具有一定的影响。
通过一系列实验发现,不同频率、强度的声波可以影响着某些基因的表达,但目前这方面的研究还不够深入和完备。
4. 空气中的化学物质空气中的化学物质也有着很大的影响力。
例如,二氧化碳的浓度对于植物的光合作用具有重要的影响,而二硫化碳等空气污染物则可以造成生物体基因表达的改变,甚至出现突变,严重时会对生物体造成致命性的危害。
二、外界环境对基因表达的演化自然环境中的恶劣条件,如气候、饮食、病毒等威胁,经过漫长的历史进程,促进了生物体基因表达的演化和适应。
例如,在不同的生态系统中,不同的生物种类会产生对应的表达响应,并且这些表达响应是可以遗传和传递的。
这种演化机制是基因表达能够适应环境的重要基础。
三、结论综上所述,外界环境对基因表达的影响是多方面的,包括环境因素的调控和演化选择。
科学家们通过一系列研究探讨了这方面的机制,为人们更好地理解生命体的表达方式提供了更多的数据支持。
另外,随着科学技术的不断进步,理解基因表达与环境之间关系的深度也在不断增加,这将有助于我们更好地掌握和利用生态环境。
基因与环境相互作用研究
基因与环境相互作用研究基因与环境是人类生命发展的重要因素,它们互相作用、相互影响。
近年来,随着人类基因组计划和大数据技术的发展,基因与环境相互作用研究受到了越来越多的关注。
本文将从基因与环境的概念、基因与环境作用的机制、基因与环境相互作用的研究方法、基因与环境相互作用的实例等方面展开论述。
一、基因与环境的概念基因是指控制生物发育和功能的遗传物质,是生命的基础,是生物遗传信息的承载者。
环境则是指个体处于的物理、化学和生物学条件,包括机体外界的各种因素,如天然资源、污染物、气候、地理、生物群落等。
基因与环境之间的相互作用,指的是基因对环境的反应及影响,以及环境对基因的反应及影响。
这些作用关系是多种多样的,有些可以直接表现为生理和生化特征,这些特征直接影响着机体的健康状态与疾病发生的风险。
二、基因与环境作用的机制基因与环境相互作用的机制非常复杂,环境因素可以影响基因的表达,基因因表达水平的高低能够影响环境因素对生物多少的影响。
目前较为广泛的认为是双向作用。
1、基因与环境的双向作用在基因―环境相互作用中,基因可以影响个体的感受、选择和影响环境的变化,而借助于基因的变化,人类也可以改变自身所处的环境条件,十分完美地诠释了双向作用的机制。
举例来说,对于蓝眼睛与近视的相互关系,一种研究显示,是否近视与蓝眼睛有关。
同时,近视也可能影响眼睛色素的特征,并产生非常个性化的结果,这就是基因与环境双向作用的案例。
2、基因与环境互动的分子机制环境的影响可以改变基因表达,并影响过程中的很多过程,如基因启动子区域的甲基化。
基因的表达则会直接影响体内各种代谢过程,比如以前的研究表明,血液中的高密度脂蛋白水平(HDL)可以受基因与饮食来影响。
三、基因与环境相互作用的研究方法基因与环境相互作用的研究方法多种多样,可以从分子水平到行为水平进行研究,目前常见的研究方法有以下几种:1、基因表达与环境因素研究这是目前最常用的研究方法,加入了丰富的生物信息学数据与环境数据。
基因与环境相互作用及其对人类健康的影响
基因与环境相互作用及其对人类健康的影响随着现代科技的不断发展,人们对生命的深层次理解也越来越深刻,其中最重要的一块是基因和环境的相互作用。
基因是人类遗传信息的基本单元,其决定了个体的一部分特定属性。
环境是一个广泛的概念,包括一切物质和精神的因素,如大气、水、土地等自然因素,以及人类社会的各个方面,如经济、文化、教育等。
本文将重点探讨基因和环境的相互作用,并探讨它们对人类健康的影响。
一、基因和环境的相互作用基因和环境之间存在密切的相互作用,这种作用不是单向的,而是相互影响。
基因对环境的反应主要包括两个方面:一是对环境敏感,另一个则是对环境的塑形。
环境对基因的表达影响主要有三种形式:1.环境对基因的直接作用:环境中存在着各种化学物质、辐射和其他影响人体健康的因素,它们能够直接影响基因的表达。
2.环境对基因的语言解释:基因的表达不是以孤立的方式发生的,也和身体内其他基因的交互作用有关。
环境中的各种信号、信使和其他重要的分子互动会影响基因的表达。
3.环境对基因组的修饰:环境中的许多化学物质和其他因素会影响基因组的修饰。
这种修饰能够影响基因的表达,并产生长期的影响。
二、基因和环境对人类健康的影响基因和环境的相互作用对人类健康产生了复杂而又深层次的影响。
下面将具体阐述一下这些影响。
1.基因和环境对人类疾病的影响:许多疾病的发生不是单一基因的突变所能解释的,而是基因和环境相互作用的结果。
例如,心血管疾病,如果一个人拥有某种与心血管疾病相关的基因,可能需要环境刺激,如不健康的饮食和缺乏运动,才能引发疾病的发展。
此外,环境污染也是引发某些疾病的关键原因。
2.基因和环境对人类的身体素质和发育的影响:基因和环境的相互作用,也会影响个体的身体素质和发育。
例如,同样的父母所生出来的子女,可能具有不同的身高和智商,这就是基因和环境的影响。
3.基因和环境对人类心理和行为的影响:基因和环境的相互作用,也会影响个体的心理和行为。
基因与环境的相互作用
基因与环境的相互作用人类的基因决定了我们的遗传特性,而环境则可以影响这些遗传特性的表现。
基因与环境的相互作用是一个复杂的话题,涉及到许多不同的面向。
本文将探讨基因与环境的相互作用,包括基因对环境的适应性、环境对基因表达的影响等方面。
基因对环境的适应性基因在漫长的进化过程中被筛选和优化,以促进生物在其环境中的生存和繁殖。
例如,如果一个生物需要在充满掠食者的环境中生存下来,那么可能需要一些基因变异来提高其逃避能力或攻击能力,这样才能生存下来并繁殖后代。
这些基因在遗传中被保留下来,并在相应的环境中获得了适应性。
另外一个例子是人类皮肤的颜色。
皮肤色素的数量在人类种群中有很大的变异度。
这是因为生活在不同环境中的人们需要不同的皮肤颜色来适应他们的环境。
在热带地区生活的人们通常具有较深的皮肤颜色,因为这可以帮助他们防止过量的紫外线辐射。
在较寒冷的地区生活的人们通常有较浅的皮肤颜色,因为这可以帮助他们更好地吸收阳光的维生素D。
然而,随着人类的文明进步,我们生活的环境变得越来越不同于我们祖先的环境。
这些新环境中的压力和挑战可能与我们的基因适应性不同。
例如,现代人在饮食和生活方式上的变化可能导致肥胖、糖尿病等慢性疾病的大流行,这是直接影响到我们的健康和生存的环境,而我们的基因并未完全适应这些变化。
环境对基因表达的影响除了基因对环境的适应性,环境也可以通过影响基因表达来塑造个体。
许多研究表明,环境可以通过调整基因的活性、转录和翻译来影响个体。
这种影响可以是暂时的,如在出生前、幼年时期或成年时期,也可以是长期的,如在整个人类生命中。
例如,胎儿期的环境对基因的表达有深远的影响。
胎儿期的营养不良、母体压力和毒品滥用等压力都可能导致基因表达发生变化。
这些变化可以长期影响个体的健康和疾病风险,甚至可能通过遗传的方式传递给下一代。
同样的,环境也可以通过调整成年人的基因表达对健康产生影响。
例如,在遭受短暂的、轻微的压力时,我们可以产生应激响应,它们通过调整基因的表达来应对压力。
基因与环境的相互作用
基因与环境的相互作用在生物学领域中,基因与环境的相互作用一直是一个备受讨论的话题。
基因是个体遗传信息的载体,而环境则包括了一个个体在生长、发育和生活中所接触到的一切外界条件。
基因与环境之间的相互作用对个体的生理特征、行为习惯以及疾病易感性等方面产生重要影响。
本文将探讨基因与环境之间的相互作用以及相关的研究成果。
一、基因的表达受环境影响基因并非是一个孤立的存在,而是在环境因素的调控下进行表达。
环境因素包括了生活方式、饮食习惯、药物摄入等等。
以饮食为例,研究发现饮食习惯对基因表达有直接影响。
例如,食用高脂肪食物会导致一些基因的表达发生变化,从而影响脂肪代谢和体重控制。
此外,各种环境因素也可以通过影响DNA甲基化、组蛋白修饰等方式,进一步调控基因表达。
二、基因与环境的相互作用对健康的影响基因与环境的相互作用不仅在个体的生理特征方面产生影响,还对健康状态起着重要作用。
研究表明,一些常见疾病的发生和发展与基因与环境的相互作用密切相关。
例如,在乳腺癌的发病中,基因突变仅能解释一小部分的风险,而长期暴露于雌激素和其他致癌物质的环境中对乳腺癌的发病风险有着更大影响。
此外,基因与环境相互作用还决定了个体对药物的反应,其中一些患者由于特定的基因变异,可能会对某些药物产生不良反应。
三、研究方法与进展为了进一步研究基因与环境的相互作用,科学家们采用了多种研究方法和技术,其中包括孪生研究、全基因组关联研究、表观遗传学研究等。
这些研究方法使得我们能够更加全面地了解个体基因与环境之间的相互作用。
同时,随着分子生物学和生物信息学等技术的进步,研究人员能够更深入地挖掘基因与环境相互作用对个体功能和疾病风险的影响机制。
四、个性化医疗的前景基因与环境的相互作用研究为个性化医疗提供了重要的理论基础。
通过对个体基因组和环境因素的综合研究,可以更好地预防和治疗一些疾病。
个性化医疗的目标是根据不同个体的基因和环境特征,设计出更加有针对性的治疗方法。
生物基因适应环境的例子
生物基因适应环境的例子1. 驼峰的背部:驼峰的背部形状能够帮助它们在炎热的沙漠环境中存储水分。
驼峰的背部有一层厚厚的脂肪储备,这些脂肪能够在干旱时期供给驼峰水分和能量。
2. 长颈鹿的长颈:长颈鹿的长颈使它们能够够到树上其他动物无法触及到的食物。
在食物资源稀缺的草原环境中,长颈鹿通过长颈能够获取到更多的食物,提高了生存机会。
3. 毛皮的颜色:某些动物的毛皮颜色能够帮助它们融入环境中,提供保护和隐蔽。
例如,白色的北极熊能够在雪地中隐蔽起来,黑色的猎豹能够在夜间更好地隐藏自己。
4. 蜥蜴的尾巴:一些蜥蜴有能力断尾,这种能力可以帮助它们逃脱捕食者的攻击。
当蜥蜴的尾巴被捕食者抓住时,它们可以主动断掉尾巴,以分散捕食者的注意力,从而提高逃生的机会。
5. 高山植物的矮化:高山植物生长在海拔较高的地区,由于氧气稀薄和低温等环境限制,它们通常生长较矮小,以减少水分蒸发和能量消耗。
6. 鲨鱼的体形和鳍:鲨鱼的流线型体形和鳍的结构使它们能够在水中高效地游动。
这种适应环境的特征使得鲨鱼能够更好地捕食和逃离捕食者。
7. 食草动物的长牙和复杂的消化系统:食草动物通常有长牙和特殊的消化系统,能够帮助它们消化纤维素含量较高的植物。
这种适应环境的特征使得它们能够更好地利用食物资源。
8. 鸟类的迁徙能力:很多鸟类具有迁徙能力,能够在季节变化时寻找更适宜的生存环境。
迁徙能力使得鸟类能够避开恶劣的气候条件,寻找更丰富的食物和繁殖资源。
9. 蜜蜂的复眼和长舌:蜜蜂的复眼能够提供广角视野,帮助它们寻找花朵。
而它们长而细的舌头能够深入花朵中的花蜜,获取充足的能量。
10. 细菌的耐药性:细菌能够通过基因突变和基因传递的方式适应环境中的抗生素。
一些细菌可能具有耐药基因,使它们能够存活下来并繁殖,导致抗生素对它们失去效果。
总结:生物基因适应环境的例子有很多,通过对生物体结构、形态、行为和代谢等方面的适应,使得它们能够更好地适应不同的环境条件,提高生存机会。
环境对基因表达的影响
环境对基因表达的影响基因是生物体内控制遗传特征的单位,而基因表达是指基因产生功能蛋白的过程。
环境与基因表达之间存在着紧密的相互关系。
环境因素的改变可以直接或间接地影响基因的表达方式,并进一步影响生物个体的生理和行为特征。
本文将讨论环境对基因表达的影响,并重点讨论外部环境和内部环境对基因表达的影响。
外部环境对基因表达的影响外部环境包括生物所处的周围环境条件,比如气候、温度、光照和生物的社会环境等。
这些因素可以通过直接影响细胞内环境,从而影响基因表达的方式。
例如,温度的变化可以影响细胞膜的流动性,从而影响信号转导通路的活性,进而影响基因的转录和翻译。
同样,光照的变化也会影响细胞内光敏蛋白的表达,进而影响细胞的生物钟和其他生理过程。
除了物理因素外,生物的社会环境也会对基因表达产生影响。
研究发现,社会环境可以影响基因表达,并对行为和心理特征产生长期影响。
例如,在一项研究中,出生在贫穷环境的儿童在成年后表现出更高的应激水平和更高的炎症反应,这与一些基因的过度表达相关。
这表明社会环境的压力可能通过影响基因表达来影响健康和行为特征。
内部环境对基因表达的影响内部环境包括生物体的体内环境,如激素水平、代谢产物和免疫系统等。
这些内部环境因素可以通过各种信号传递途径影响基因表达。
例如,体内激素的水平可以通过结合到细胞内的受体上来调节基因的转录和翻译。
激素水平的改变可以导致基因表达的变化,并在生理和行为水平上产生显著的影响。
代谢产物也可以通过与细胞内的信号通路相互作用来影响基因表达。
一些代谢产物可以直接或间接地与DNA、RNA或蛋白质相互作用,从而改变基因的转录和翻译过程。
免疫系统也可以通过产生细胞因子来调节基因表达。
细胞因子可以通过诱导或抑制特定基因的表达来调节免疫反应和炎症反应。
遗传和环境的相互作用遗传和环境之间的相互作用对基因表达的影响尤为重要。
虽然基因决定了生物体内的遗传特征,但环境的影响可以决定基因是否表达,并决定基因表达的程度。
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环境中的基因——基因-环境相互作用与个体行为差异的起源Frances A. Champagne and Rahia Mashoodh(哥伦比亚大学)【摘要】基因和环境间的作用是发展的一个决定性特征。
探索基因功能经验依赖性变化的实验研究说明了环境因素决定基因组活动的重要性,从而提供了这些因素之间动态作用的视角。
这些研究对我们理解个体行为差异的起源有很大的意义,可能为思考代际之间特征的传递提供新方式。
这里我们将强调这些新发现是如何说明将基因放置于环境中的重要性。
【关键词】表观遗传学;基因-环境;DNA甲基化;遗传;个体差异从历史上看,个体在性格、能力甚至体格特征方面差异的起源问题已引起了先天遗传和后天培养间的争论。
然而,这样一个事实正逐渐明显,即将基因和环境区分开来限制了我们理解实现个体差异的复杂生物过程。
基因和环境相互作用是决定发展的关键因素,这一事实正成为人口方面实验研究和纵向分析的主题。
然而,认识到相互作用的存在仅仅是拓宽我们对行为研究的理论方法的第一步。
接下来,我们必须问“基因的作用是什么”和“基因和环境是如何相互作用的”。
最近的研究结合了分子生物学和行为研究,这能帮助了解这些问题,甚至可能对我们现在对代际间特征传递机理的理解形成挑战。
这里我们将强调这些新发现和说明将基因放置于环境中的重要性。
基因-环境相互作用的实验和理论方法尽管探索基因变异能力的进步迅速推进了环境-基因型效应的研究,证明这种效应是行为起源关键因素的线索在很长一段时间内不太明晰。
1958年,Cooper 和Zubek发表了一篇报告,老鼠繁育成“maze-dull”或“maze-dull”是在断奶之后在包含渐进感官刺激的“丰裕”环境或是在包含限制感官刺激的“穷困”环境中的饲养形成的(Cooper & Zubek,1958)。
在标准条件下饲养的老鼠中,在其成年时观察到了认知能力稳定可遗传的组别差异。
然而,在丰裕环境中饲养的“maze-dull”老鼠显示出显著的学习能力提升,相反在穷困环境中饲养的“maze-bright”老鼠显示出显著的下降。
这项研究提供的证据是,即使考虑基因衍生特性,我们的行为预测也必须考虑知识发展的环境背景。
G Â E的一个最近的例子是Dunedin的纵向研究(Caspi et al.,2003),其探究了基因变异在决定抑郁症风险中的角色,这个基因改变了血清素水平,并且暴露在20年的高压力生活中。
神经回路中的血清素水平是被血清素转运蛋白质改变的,在人体中基因变异导致或高或低的血清素转运水平。
血清素系统导致情绪变化,因而其成立大多数药物治疗抑郁症的目标。
在Dunedin的个人研究中,抑郁症的风险依赖于血清素转运基因型的相互作用和经历的高压力事件的数量。
因此,当高压力事件的数量较低时,基因型导致了抑郁症风险无差异。
然而,当一个人经历了高频的高压事件时,基因型效应显现出来,即拥有低血清素转运水平基因变异的人有更高风险患抑郁症。
虽然某些基因变异可能导致心理障碍的风险或反弹(这个问题详见Cohen & Gold,2009),但是如果不考虑环境中的变异,这种可能性可能不会显现出来。
基因功能的影响因素G Â E研究中的一个实证分析提出了一个重要问题:“如果基因变异的效应可以随着环境特征而改变,那么为了改变这种效应,环境对基因做了什么?”为了解决这个问题,我们必须首先解决以下问题:“基因的作用是什么?”从历史来看,基因是用来描述一个遗传物质单元的术语。
自从发现DNA以来,遗传学的研究集中在DNA的研究上,从而基因被定义成一个特定的DNA序列。
由于DNA 结构复杂,用一个类比来表达基因功能的基本概念可能更为容易。
将一个人的DNA比喻成经过细心图书馆员准确分类整理的书籍,这些书包含了丰富知识和启发读者的潜力,问DNA有什么用就像是问这些书有什么用。
书架上的书用于阅读,一旦被读,书中的信息能有无限的效果。
同样,细胞中的DNA用于被一种叫做RNA聚合酶的酶读取,这导致信使RNA(mRNA)的产生,这种过程被称为转录(图1a)。
作为DNA复制序列的mRNA转录,可以进一步被“翻译”成蛋白质。
DNA 能够做的读取或表达,正如图书馆中的书,有无限的效应。
然而,如果没有触发这样表达的主动过程,这可能不会实现。
重要的是,包含这些关键因素的DNA 的周边环境使读取DNA成为可能(图1b,这个问题也可翻阅Cole, 2009,为了扩展对基因表达调控的讨论)。
基因表达的控制最终取决于转录细胞中要素对DNA序列的影响有多大,决定DNA表达而没有改变DNA序列的影响被认为是后生的,指除了遗传之外。
DNA甲基化这个特别的表观遗传机制,可能对基因活动的长期变化造成影响(图1c)。
通过在基因序列内向特定站点添加甲基化学组,DNA能够得到改变。
DNA甲基化通常减少了DNA的可达性,可能导致基因的“沉默”(Razin,1998)。
在图书馆比喻中,我们认为多种因素影响一本书是否被阅读的可能性,甚至包含非常有价值信息的书籍也可能被闲置,逐渐堆满灰尘。
如果这本书很难得到,就可能是特别真实的,比如在特别难到的书架上或者是被一些设备阻隔。
DNA甲基化减少了转录的可能性,正如移动图书馆的设备可能减少书籍被阅读的可能性。
这样的基因就存在,闲置着,堆满灰尘。
环境影响基因活动个人发展经历影响表观遗传过程方面的研究,给我们理解基因-环境相互作用带来了突破。
基于对啮齿类动物的研究,G Â E研究中的这些模式提出了问题:“环境是如何改变基因的影响?”在啮齿类动物中,孕产妇保健的变化导致了基因表达的个体差异,改变了压力应激反应。
海马大脑中有一个叫做糖皮质激素受体的区域,对学习和记忆起着关键作用,它的低水平造成了长期对压力的应激反应。
对GR基因监管区域中DNA甲基化的分析表明,孕产妇保健水平低与DNA甲基化水平升高相联系,造成了基因表观隐性(Weaver et al., 2004)。
并且,GR基因的表观遗传状态可能对成年有针对性的药理意义。
提高DNA可达性的药物治疗导致GR甲基化的减少和那些孕产保健水平低的成年后代表现型的巨大变化(Weaver et al., 2004)。
相反,用药物治疗那些经历高水平护理的成年后代,以提高大脑内甲基组可用性水平时,他们与低水平护理的成年后代没有显著区别(Weaver et al., 2005)。
在对学习和记忆的研究中,也观察到了成年时DNA甲基化的动态变化(Miller & Sweatt,2007)。
对海马而言,学习经历与基因甲基化水平的迅速变化相联系,如果DNA甲基化被抑制,对这个经历的记忆就会减少。
这些研究说明在对环境线索作出反应时表观遗传机制塑造基因型活动的作用,并展示了通过改变DNA甲基化这种可塑性是可能的。
产前时期的特点是大脑发展的迅速变化,因此成为一段敏感时期,在其中环境的质量可能对功能产生持续影响。
对啮齿类动物而言,在第一孕期中,有慢性可变压力与GR基因调控区甲基化增加相联系(Mueller & Bale, 2008)。
这种效应可能是由产后母性行为应激诱导的减少所引起的(Champagne & Meaney,2006),或胎盘中基因表达的改变(Mueller& Bale, 2008),或者是产妇应激激素对胎儿基因表达直接影响。
在怀孕期,修改胎儿的“表观基因组”也可以通过产妇的饮食变化实现。
这种现象的一个突出的例子来自工作刺豚鼠基因突变的小鼠模型中,在其中一个毛色和代谢被改变。
这种突变的影响的严重程度取决于刺豚鼠基因的DNA甲基化水平,高水平的DNA甲基化表观隐藏这种突变,导致这种“pseudoagouti”鼠与没有突变的鼠在基因型上相似。
当突变的怀孕女鼠被放置在一个甲基组丰富的饮食中,基因的甲基化状态遭到改变,成年鼠发展成了一种“pseudoagouti”基因型。
因此,经验依赖性变化的基因的后生状态并不限于产后期间。
基因-环境相互作用对心理功能的意义在实验室研究中所描述的分子过程也是理解人类个体差异起源的关键。
从胎儿脐血细胞中提取的DNA甲基化分析表明,在第三孕期的产前检查的孕产妇抑郁症和焦虑可能会导致GR基因启动子区DNA甲基化水平的提高,并对在3岁以下婴儿的应激反应造成影响(Oberlander et al., 2008).在产后母婴的相互作用中,即使不存在抑郁症诱导减小,这些效应依然出现。
DNA甲基化的稳定性,是分析后生死后脑组织中的基因成为可能,这与生活经验和心理功能相关。
在最近的一项研究中,将海马组织中核糖体基因的DNA甲基化水平与长期遭受虐待和忽视的自杀者进行了比较。
在自杀者的核糖体RNA基因中,甲基化水平升高(McGowan et al.,2008),这种效应被发现特定于海马之中。
核糖体的蛋白质的生产是至关重要的,从而作为之间的基因的表达和创建的蛋白质水平的关键环节。
同卵双胞胎(MZ)的研究也提供了在人类的后生效应方面的重要见解。
3岁和50岁的MZ双胞胎的基因表达比较表明,在年龄更大的双胞胎中,基因表达模式的不一致差别更大(Fraga et al., 2005).。
虽然年轻双胞胎的不一致是由于胚芽线(在代际间传递基因物质的细胞)还是产后因素还未知,不一致是随机还是由特定环境事件造成也未知,有证据表明MZ的表观遗传差异可以解释遗传疾病风险的不同。
对5岁MZ样本组织中儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)基因甲基化模式进行分析,显示出不一致程度的差异,一些MZ双胞胎表现出高度的不一致,其他的表观遗传状态非常相似(Mill et al., 2006).COMT是一种失活神经递质中的酶,如多巴胺和去甲肾上腺素,这些神经递质系统的中断已经用各种形式的精神病理学来解释。
在这些双胞胎中,COMT基因的甲基化可预测的分歧差造成在以后的生活中的神经发育障碍的风险。
双胞胎的研究结合后生分析代表了研究个体差异起源的一种新的方法。
跨代的性状传递:再认识遗传除了塑造个人生命周期中的发展轨迹外,DNA甲基化可能对代际之间特征传递造成影响。
本传输通过两种不同的途径可以发生:(a)通过基因甲基化中经验依赖性的变化,传递行为性状,和(b)环境效应改变了生殖细胞中的DNA甲基化,并传递到连续几代的生殖系中。
第一个途径的一个例子来自研究跨代孕产保健的传递。
啮齿类动物在孕产保健的变化已经证明可以改变表观遗传状态下丘脑雌激素受体的雌性后代(Champagne et al., 2006)。
这些受体对调控母体行为和协调雌性对荷尔蒙的敏感度有关键作用。
怀孕期内保健水平低的经历与雌激素受体的启动子甲基化的增加,受体表达的减少,和这些后代成年母性行为的连续减少。