因地制宜基因表达:跟着怂人混 你也会变怂(3)

时间:2015-04-03 10:05:57 

罗宾逊很快意识到发现这种现象的并非只有他一个人。在会议上、在文献中,他不时遇见有相似发现的其他研究者。同在伊利诺伊大学的神经生物学家大卫·克莱顿(David Clayton)就发现如果一只雄性斑胸草雀(Taeniopygia guttata)听到附近有另一只雄性斑胸草雀在歌唱,它前脑中的一条基因会“兴奋起来——而且根据另一只斑胸草雀是陌生危险的,还是熟悉无害的,其兴奋的方式也有所不同”。

还有人发现了这种被称为ZENK的基因在其他物种中被唤起的例证。在每一个例子中,ZENK活性的变化都与行为的变化相关:一只鸟可能因为一首歌而放松下来,也可能因此而变得紧张而警觉。杜克大学的研究者发现,当雌性斑胸草雀听到雄性的歌唱时,前脑中的ZENK基因会发生大规模的基因表达变化——与人类一样,鸟类的这一脑区也是来感受社会性刺激的。这种基因表达的变化根据雄鸟的歌唱是在呼求配偶还是在宣示领地而有所不同。

看来ZENK就属于所谓的“即刻早期基因”,这种调节基因能够引起整个其他基因网络的活性变化。在消化或者免疫之类的生理系统中曾经发现过这样的调节基因表达反应。如今看来,它们也发动了对社会环境的快速反应。

最引人注意的是,斑胸草雀的所有这些变化都发生得非常之快——半小时之内,有时仅仅在5分钟之内。

2005年,在斯坦福大学生物学家拉塞尔·费纳德(Russell Fernald)的实验室里对这种反应进行了一次更为激动人心的展示。费纳德多年以来都在研究分布于非洲的一种慈鲷科淡水鱼伯氏妊丽鱼(Astatotilapia burtoni)。这种鱼长约两英寸,呈青灰色。当年他证明了,在任何一个小型伯氏妊丽鱼群中,为首的雄性都在过着一种法老式的生活,它得到的食物、领地和性生活都远比其他鱼多。这位“法老”还拥有更大更靓丽的身体,而且鱼群中永远只有一条“法老”。

那么如果把这条“法老鱼”拿走会怎么样?

于是某一天,费纳德在黑暗中从鱼箱里捞走了魁伟艳丽的“法老”,等到12小时后再打开灯。这时,当原本排行第二的雄鱼发现自己已经晋升为老大之后,很快就做出了反应。它经历了一次基因表达的大规模爆发,原本青灰的体色立即被艳俗的红蓝条纹装点得花里胡哨,而且在几个小时内长大了约20%。

关注基因表达逾10年之久的杜克大学演化生物学家格雷格·雷(Greg Wray)认为这些研究激起了轩然大波。“你忽然意识到鸟类听到歌唱之后的15分钟之内其基因表达就会发生重大而广泛的变化?这可是大事件。”

这种基因表达对社会环境的令人惊异的迅速反应,是一种我们才刚刚开始了解的现象。最近研究者对“表观遗传学”的兴趣大增——这个学科的英文名称epigenetics的字面意义指代任何不更改实际DNA序列便能改变基因功效的事物。研究人员有意于关注基因与环境之间的长期互动:比如二战期间荷兰孕妇遭受的饥饿会如何影响她们子女的基因表达和行为;又比如母鼠是否勤于舔舐幼鼠并为它们理毛,会怎样改变后代的DNA螺旋,从而影响到这些幼鼠在将来生命中的焦虑程度。

我们的基因能够对生活经历做出响应,而且这样的响应可以跨越世代,这一想法无疑令人震撼。然而仅仅关注这些有限的长期效应,便错失了大部分与表观遗传和基因活性有关的活动。由罗宾逊、费纳德、克莱顿等人开展的全新工作——包括对从蜜蜂和鸟到猴子和人在内的多种有机体的研究——显示出更加令人激动的事情:我们的社会生活能够以先前未被关注过的速度、幅度和深度改变我们的基因表达。

我们为什么会以这样的方式进化?最有可能的答案是:对迅速变化的社会环境做出迅速反应的有机体更有可能存活。这样的有机体无需等待在物种层面上演化出更好的基因。正如免疫学家在25年前发现的类似现象:以常规方式——等待自然选择挑选出对特定病原体产生抵抗的基因——适应新的病原体过于缓慢,无法对抗迅速变化的病原体环境。相反,免疫系统利用的是能够迅速而灵活地应对威胁的基因网络。

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