后天获得的性状可以遗传？

后天获得的性状可以遗传？
提到进化论，我们⾸先想到的是达尔⽂，达尔⽂是公认的现代⽣物学奠基⼈。

⽽实际上, 拉马克早在达尔⽂出⽣的那⼀年（1809年）就在《动物学哲学》⾥提出了⾃⼰的进化学说，但在⽣物学历史上，达尔⽂主义⼀直占据着统治地位，⽽拉马克主义则⼀直受着不公的待遇。

但随着最近⼏年表观遗传学的发展，越来越多的证据表明，拉马克主义也是科学的。

⼀、拉马克表观遗传学与达尔⽂⾃然选择论的冲突
在⽣物学上，有些⽣物基因没变，但能够把⼀些性状遗传给下⼀代，这被称为表观遗传学。

这⼀理论的主要提出及代表⼈物就是拉马克。

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，这就是进化领域的“⽤进废退”学说。

拉马克（Jean Baptiste Lemarck，1744～1829）在1809年出版了《动物学哲学》。

他在书中系统地阐述了他的进化学说，提出了两个法则：⼀个是⽤进废退，⼀个是获得性遗传。

后⼈把拉马克对⽣物进化的看法称为拉马克学说或拉马克主义，其主要观点是：
1．物种是可变的，物种是由变异的个体组成的群体。

2．⽣物存在着由简单到复杂的⼀系列等级阶梯，⽣物本⾝存在着⼀种内在的“意志⼒量”驱动着⽣物由低等级向⾼等级发展。

3．⽣物对环境有巨⼤的适应能⼒，环境的变化会引起⽣物的变化，⽣物会由此改进并适应，环境的多样化是⽣物多样化的根本原因。

4．环境的改变会引起动物习性的改变，习性的改变会使某些器官经常使⽤⽽得到发展，另⼀些器官不经常使⽤⽽退化，在环境影响下所发⽣的定向变异，即后天获得的性状是能够遗传的。

由于拉马克的观点与当时占统治地位的物种不变论产⽣了很⼤的冲突，他受到敌对势⼒的打击和迫害，导致他的⼀⽣都是在贫穷与冷漠中度过的。

晚年的拉马克双⽬失明，忍受病痛的折磨，但仍顽强地让幼⼥柯尼利娅做笔录，⾃⼰坚持写作，把毕⽣精⼒奉献给了⽣物学的研究。

达尔⽂⾃然进化论的核⼼思想是⾃然选择，物竞天择，优胜劣汰，适者⽣存。

他认为：⽣物都有繁殖过剩的倾向，⽽⽣存空间和⾷物是有限的，所以⽣物必须“为⽣存⽽⽃争”。

同⼀种群中存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具有有利变异的个体就被淘汰。

如果⾃然条件的变化是有⽅向的，则在历史过程中，经过长期的⾃然选择，微⼩的变异就得到积累⽽成为显著的变异，由此可能导致亚物种和新物种的形成。

长期以来，达尔⽂和拉马克的学说都各有⽀持者。

以长颈⿅为例：达尔⽂主义认为，⽣物通过基因突变，导致下⼀代脖⼦长的长颈⿅能够吃到更多树叶⽽⽣存下来，⽽脖⼦短的长颈⿅因为不能获得更多的⾷物⽽饿死，这种基因突变导致脖⼦长的长颈⿅能够⽣存下来并繁衍下⼀代。

⽽拉马克主义认为，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，就使得颈和前肢逐渐变得越来越长，越来越发达，并且这些后天积累的“获得的性状”能够遗传给后代，通过遗传⽽演化为现在的长颈⿅。

由于历史的局限，在过去⼤量实验的验证下，孟德尔定律被证实，达尔⽂的学说逐渐获得了更多的优势，达尔⽂主义长期占据着⽣物学的主流。

科学家魏斯曼曾经做过⼀个实验：将雌、雄的⽼⿏尾巴都切断后，再让其互相交配来产⽣⼦代，⽽⽣出来⼦代依旧都是有尾巴的。

再将切掉尾巴的⼦代互相交配，产⽣的下⼀代也仍然有尾巴。

他⼀直这样重复进⾏⾄第⼆⼗⼀代，⼦代仍然是有尾巴的，拉马克的学说就此在历史上被推翻了。

由于基因在拉马克的学说中不作为参考因素，不符合现代的遗传学，因此在近代科学界中，拉马克的学说普遍不被接受，长久以来科学家⼀直⽤达尔⽂主义来解释⽣物的演化。

随着现代科学发展，分⼦⽣物学的知识和技术⼿段⽇渐成熟，⼈们借此揭⽰出了遗传的基本规律，那就是遗传信息的复制、转录、翻译，不同的基因序列会决定不同的结果。

我们⽣命的特征和意义都存在于基因序列中。

⽐如⿊头发、⿊眼睛与⾦发碧眼，都是基因决定的。

如果基因不发⽣变化，那么后代都会稳定地遗传下去。

然⽽，随着近⼗⼏年来微观科学与技术⼿段的不断发展，最近越来越多的科学研究证明，后天性状可以继承。

最有名的例⼦是：⼆次世界⼤战时期的荷兰出现⼤⾯积饥荒事件。

长期处于饥饿状态的母亲⽣出的孩⼦更容易出现肥胖和其它代谢紊乱疾病，这⼀患病风险延续到了他们的后代。

控制实验也表明了类似的结果，⽐如有两篇论⽂讲了两个实验涉及到表观遗传学：⼀个实验介绍了⽤⾼脂肪⾷物喂养雄⿏，其雌性后代会变胖；另⼀实验表明通过⼲预⽼⿏体内胆固醇的新陈代谢，其后代体内的胆固醇含量也会随之发⽣改变。

更早期的实验中，当雌性⽼⿏⾷⽤了某些特定的⾷物后，会改变其后代的⽑⾊。

在⼀些低等动物和植物中，这类例⼦也⽐较多。

在这些案例中，基因都没有变化，但性状遗传给了下⼀代，也就是都具有获得性的遗传，后天获得的特征可以不改变基因密码⽽传给后代。

就本质⽽⾔，拉马克主义与达尔⽂主义的尖锐对⽴，是因为历史的局限⽽导致的，如果他们⽣活在现代，也许都会认识到，遗传是受多种因素影响的。

⼆、⾮基因表观遗传
有⼀种叫做柳穿鱼的普通花卉，⼤多数是以镜⾯对称的⽅式长着⽩⾊的花瓣，但是，⼀些柳穿鱼的花则长着黄⾊的五⾓星，柳穿鱼将“黄⾊”和“五⾓星”这两种性状传递给它们的后代，但这种差异并不是DNA变化导致的，⽽是因为DNA的甲基化遗传引起的。

2012年2⽉，科学家在加拿⼤永久冻⼟区域的⾦矿中发现了3万年前古野⽜的⾻骸，其⾻骼竟然还保留了部分DNA，研究者们将这些DNA提取出来，发现由于曾经的末次冰期的⽓候变化⾮常剧烈，动物们需要承受着强烈的⾃然选择压⼒，它们需要迅速地做出反应才能⽣存下来，最终使野⽜发⽣了表观上的改变，并帮助它们适应剧烈变化的⽓候，这种DNA甲基化现象可能持续影响数代。

2010年，斯坦福⼤学的安妮·布鲁内特(Anne Brunet)的⼩组与哈佛⼤学的研究者共同发表于《⾃然》(Nature)杂志⽹络版上的研究表明：有⼀种⽣长于泥⼟中的线⾍，当其发⽣突变⽽成为长寿线⾍后，即使其后代没能从基因⽔平上继承这⼀长寿突变，也会将这⼀长寿特质遗传给下⼀代。

科研⼈员很多时候以线⾍为研究长寿基因的对象，这是⼀种研究细胞衰⽼和长寿最常⽤的模式⽣物之⼀，因为科学家对其相关的基因和蛋⽩功能了如指掌，⽽且，线⾍寿命有限，⼀般就是两三周，倘若有基因或其他因素影响到线⾍的寿命，能随时观察到。

他们发现，⼀种名为ASH－2的蛋⽩质在⽼化基因的开放与关闭中扮演着很重要的⾓⾊，当有这种蛋⽩存在时，基因会呈现⼀种开放表达增强的状态，这时线⾍会正常衰⽼死亡。

⽽缺乏这种蛋⽩时，基因就是⼀个封闭结构，抑制表达，从⽽延长寿命。

实验观察结果表明，当线⾍缺乏ASH－2时，其寿命平均可延长30%。

科研⼈员通过基因改造阻断了ASH－2的形成，再次证实延长了线⾍的寿命，然后继续培育这个长寿线⾍的后代，跟踪观察后代及再后代的寿命。

结果发现，虽然后代线⾍的基因都已恢复正常，但是它们的⽼化基因都没有被正常表达，这些线⾍保留了祖先的长寿记忆，仍旧都是长寿，这⼀现象⼀直持续到第四代。

以往科学家们都是通过改变基因来影响线⾍的寿命，⽽这次的研究结果表明仅通过改变基因外的蛋⽩就可以开关基因功能，这种长寿也可以遗传。

三、表观如何得以遗传
由于发现了⼀些与经典孟德尔遗传学遗传法则不相符的许多⽣命现象，表观遗传学在20世纪80年代逐渐兴起。

⼀般认为，倘若外界影响了基因，⽐如常见的甲基化，就是在DNA上某些特定部位结合了甲基，就称为表观基因标记，到受精时，⽣殖细胞的表观基因标记都会被抹掉，甲基化过的基因会完全去甲基化。

所以，通常情况下，这种标记不会传递下去，即先辈获得的性状，后代⽆法继承，但是现在，以上实验证明了传统认识的错误。

斯坦福的布鲁内特推测，线⾍实验的长寿遗传有可能是细胞通过某种RNA分⼦或代谢产物对表观遗传学修饰的位置进⾏了标记，从⽽让后代记住这⼀优良特性。

虽然具体的分⼦机制则仍旧让⼈难以理解，基因序列没
有变化，但从DNA到蛋⽩质，中间却有太多的步骤可以对基因的最后表达有调控作⽤，⽐如DNA甲基化，还有⼄酰化，⼩RNA在其中调控，组蛋⽩的修饰，染⾊质的重塑等，这些都会对最终的结果产⽣影响。

1．DNA甲基化
甲基化修饰是指⼀种甲基分⼦（-CH3），它就像⼀个帽⼦：带上它，基因关闭；摘掉它，基因表达——被分别称为甲基化和去甲基化。

这些甲基有些直接附着在DNA上⾯，有些则附着在某些和DNA纠结在⼀起的组蛋⽩上。

当机体不希望某些基因信息被读取时，基因的“启动⼦”DNA就被戴上很多甲基帽，使得基因⽆法从那⾥读取，启动功能。

据报道，7岁的奥利维亚和伊莎贝拉来⾃英国，她们是⼀对同卵双胞胎，拥有近乎完全⼀致的遗传信息。

不过，两个⼥孩的命运却迥然相异。

2005年6⽉，1岁的奥利维亚忽然⾼烧不退，⾎液化验的结果证明奥利维亚患上了急性⽩⾎病。

因为是同卵双胞胎，医⽣连忙对伊莎贝拉也进⾏了检查，但她⼀切正常。

经过治疗，⼩奥利维亚最终恢复健康，但医学专家们却遇到了⼀个困惑多年的难题：既然是同卵双胞胎，为何奥利维亚不断⽣病，⽽伊莎贝拉却⾮常健康呢？这些经典遗传学⽆法解释的现象，表观遗传学有望部分揭⽰其中的秘密。

2009年，西班⽛和美国的科学家在全基因组⽔平分析了⼀对同卵双胞胎的基因组：他们⼀⽅正常，⼀⽅患有红斑狼疮。

研究⼈员发现，虽为同卵双胞胎，但双⽅个体对遗传信息的“表观修饰”存在⼤量差异——DNA甲基化⽔平不同。

同样是2009年，来⾃拉什⼤学医学中⼼和塔夫茨⼤学医学院的科学家对⼀些⼩⿏的遗传基因进⾏⼈为突变，使其智⼒出现缺陷。

当这些⼩⿏被置于丰富环境中进⾏刺激，并频繁与各物体接触两周后，它们原有的记忆⼒缺陷得到了恢复。

数⽉后，⼩⿏们受孕，虽然它们的后代也出现了和母亲同样的基因缺陷，但没有接触复杂丰富的环境并受刺激的新⽣⼩⿏丝毫没有记忆⼒缺陷的迹象。

因此，即使携带遗传信息完全⼀样的两个个体，由于表达修饰上的差异，也可能会表现出完全不同的性状。

2001年，科学家们做了这样⼀个实验。

研究者采⽤遗传背景完全相同的⼩⿏作为实验对象,来观察其⽪⽑的颜⾊，结果发现，⼩⿏们⽪⽑的颜⾊各种各样，从黄⾊到各种杂合⾊都有。

让⼈意外的是，⽪⽑颜⾊的不同竟取决于它们从母⿏中继承的“agouti基因”甲基化程度的⾼低。

⼈们此前认为，在形成精⼦和胚胎前的植⼊阶段，细胞中的DNA甲基化⼏乎会完全重新洗牌，也就是说“基因修饰”没有遗传下去的可能。

然⽽近些年来，越来越多的研究证明，某些甲基化是可以遗传的。

2007年，⽇本科学家在⼩⿏中发现，⼀种称为stella的蛋⽩质能够有效保护卵⼦中某些基因的甲基化修饰，并传给下⼀代。

研究⼈员还得出结论，基因的甲基化或者去甲基化，和环境的改变息息相关。

也就是说，虽然遗传信息没有改变，但环境的改变、丰富的经历、甚⾄不良的习惯，都有可能遗传给后代。

２．核⼩体组蛋⽩甲基化
然⽽，对基因的表观修饰是通过怎样的⽅式进⾏，它们⼜是靠怎样的机制遗传下去的呢？这⼀切曾经是个谜。

不过近年来，科学家们已经获得了⼀些信息。

英国伦敦国王学院与韦尔科姆基⾦会桑格研究所合作，发现了⼀组“⽼化”基因，这组基因的开关是由表观遗传因素的作⽤所控制的，相关论⽂发表在《公共科学图书馆?遗传学》上。

该研究调查了两组双胞胎，⼀组是172对年龄在32岁到80岁之间的双胞胎，另⼀组为44对年龄在22岁到61岁之间的双胞胎。

他们对双胞胎进⾏了表观遗传基因组范围关联扫描，分析其DNA中的表观遗传变化和⼈逐渐衰⽼之间的关系，发现了490个与衰⽼相关的表观遗传变化。

通过分析⽼化特征中的DNA修饰，还发现了4个基因的表观遗传变化与胆固醇、肺功能和⽣育寿命有关。

⽽且，在490个与⽼化有关的表观遗传变化中，许多也出现在更年轻的双胞胎组。

研究⼈员解释说，表观遗传过程受到饮⾷、⽣活⽅式、环境等外部因素的影响。

这些结果表明，在⼈的⼀⽣中，⽼化造成的外表改变随年龄增长⽽⾃然发⽣，这在⽣命早期就开始了，并持续终⽣。

中国科学院北京基因组研究所刘江研究员和他的团队以斑马鱼为模型，发现了⼦代选择性地继承⽗代⽽抛弃母代的DNA甲基化图谱，相关研究成果被国际学术期刊Cell（《细胞》）于2013年5⽉9⽇以封⾯⽂章的形式特别报道。

斑马鱼与⼈类的基因相似度⾼达85%，研究结果证明，在斑马鱼中除了DNA可以从⽗母传递到⼦代外，精⼦的DNA甲基化图谱也可以被遗传到⼦代中，并⽤于指导胚胎早期发育。

３．⼩RNA分⼦也能够进⾏表观遗传
2011年，哥伦⽐亚⼤学医学中⼼(CUMC)的研究⼈员通过RNAi（RNA⼲扰）⾸次发现，获得性性状可以通过⼩RNA进⾏遗传，⽽不需要基因组DNA的参与。

该发现表明，长期以来遭受⼈们误解的⽣物学家拉马克的观点并⾮完全错误。

该研究报告的主要作者教授乌迪德·瑞卡维说：“在我们的最新研究中，具有抗病毒病免疫⼒的线⾍能将这⼀性状传给它们连续⼏代的后代。

免疫⼒通过RNA⼲扰的⽅式遗传，⽽不依赖于DNA遗传。

”
为了进⼀步研究这些现象，CUMC的研究⼈员转向研究线⾍，因为线⾍有不寻常的利⽤RNAi抗病毒的能⼒。

在⽬前的研究中，研究⼈员利⽤⼀种昆⾍病毒感染线⾍，发现线⾍通过RNA⼲扰的⽅式沉默病毒基因，从⽽获得了针对这⼀病毒的免疫⼒。

当它们的后代被暴露在病毒中，它们仍然能够⽤免疫⼒保护⾃⼰。

科学家利⽤⼀年的时间⾥对超过100代的线⾍进⾏了追踪，发现它们持续地保有了这⼀免疫特性。

由于实验被设计成使线⾍⽆法通过基因突变获得抗病毒性，研究⼈员由此得出结论，抵御病毒的能⼒是通过某些病毒RNA分⼦⽽⾮DNA储存的形式传递到后代体细胞中的。

CUMC研究团队现正研究其它性状是否也通过⼩RNA继承。

瑞卡维博⼠说：“在⼀项实验中，我们在培养⽫⾥复制了荷兰饥荒事件，我们让蠕⾍挨饿，由于饥饿，我们看到⼩RNA分⼦正在⽣成，并传递给了下⼀代。

” 通过这些研究，CUMC的研究⼈员验证了拉马克的“获得性遗传”理论。

“表观遗传”使获得性遗传再次引起科学家的兴奋，短短数年，它已成为⽣命科学界最热门领域之⼀。

科学家发现⼈类不仅有作为遗传物质的基因组信息，还有⼀套管理、调控、修饰基因组的密码指令系统。

不同的个体，指令系统也不同。

另外，这套密码指令还能在特定环境下发⽣改变。

只是表观遗传的印记在没有环境压⼒的数代之后，可能会渐渐丢失。

事实上，以DNA为载体的中⼼法则仍是传递遗传信息的主要⽅式，⽽表观遗传可作为它重要的有益补充，⽽⾮你死我活地针锋相对。