在日常生活中，我們常常開玩笑地討論自己是“隨了媽媽的眼睛”還是“臉型長得像爸爸”，這些家族特征讓我們不禁好奇： 父母到底分別遺傳給了我們什么？
其實(shí)，遺傳的故事遠(yuǎn)不止于外貌上的相似，科學(xué)研究正在揭示： 父母的遺傳貢獻(xiàn)以一種比我們想象中更加復(fù)雜和深遠(yuǎn)的方式影響著我們的一生。
我們從母親那里繼承了哪些獨(dú)特的遺傳物質(zhì)？父親的生活方式如何悄悄塑造了我們的健康？科學(xué)成果表明，遺傳不僅僅是基因的簡單傳遞，甚至連父母的生活習(xí)慣、飲食、乃至孕期的環(huán)境，都能深刻影響我們的一生。
人的線粒體DNA只來自于母親
首先，母親的線粒體DNA（mtDNA）在我們的能量代謝和生命活動中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 線粒體作為細(xì)胞的“能量工廠”，幾乎所有的線粒體DNA都來自母親。
近日，發(fā)表在 《Science Advances》上題為 Moderate embryonic delay of paternal mitochondrial elimination impairs mating and cognition and alters behaviors of adult animals的一項(xiàng)研究，通過基因編輯技術(shù)，對線蟲中的父系線粒體清除機(jī)制進(jìn)行了深入探討。研究發(fā)現(xiàn)， 如果在胚胎發(fā)育過程中，來自父親的線粒體未能被及時(shí)清除，后代成年后會出現(xiàn)認(rèn)知能力下降、繁殖力減弱、行為異常等問題。
具體來說，研究人員利用基因編輯干擾雄性線蟲中線粒體的清除過程，結(jié)果顯示這種父系線粒體延遲清除會導(dǎo)致線粒體功能紊亂、ATP能量供應(yīng)不足，進(jìn)而激活了一系列與能量代謝相關(guān)的信號通路。
這種現(xiàn)象揭示了母系線粒體清除在胚胎發(fā)育早期的重要性。研究表明，如果父系線粒體未能在適當(dāng)時(shí)間內(nèi)消除，它們的存在會對線粒體功能產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致生物體成年后的多種功能受損。這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了長期以來關(guān)于父系線粒體清除的重要謎題，也為理解遺傳中的母系優(yōu)勢提供了生物學(xué)依據(jù)。
胚胎期父系線粒體清除延遲導(dǎo)致聯(lián)想學(xué)習(xí)和記憶能力受損
（圖片來源：Science Advances 2024）
線粒體DNA影響后代的身高、壽命和疾病風(fēng)險(xiǎn)
然而，母系線粒體不僅僅影響能量代謝，還與多個(gè)健康特征相關(guān)。
2021年，劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)表在 《Nature Genetics》上題為 An atlas of mitochondrial DNA genotype–phenotype associations in the UK Biobank的研究，利用英國生物銀行的近50萬名參與者數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性地分析了線粒體DNA變異與多種人類表型之間的關(guān)聯(lián)。
通過大規(guī)模的全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS），研究人員發(fā)現(xiàn)了 線粒體DNA變異與多種常見復(fù)雜疾病和生物標(biāo)志物之間的關(guān)聯(lián)，包括2型糖尿病、多發(fā)性硬化癥、身高、肝功能和長壽等。這項(xiàng)研究不僅揭示了線粒體在我們健康和壽命中的潛在作用，還為未來研究線粒體DNA在常見疾病中的影響鋪平了道路。
該研究的發(fā)現(xiàn)突出顯示了線粒體DNA變異對健康的深遠(yuǎn)影響。例如，研究中揭示的260個(gè)線粒體DNA變異與特定疾病和表型相關(guān)，為醫(yī)學(xué)研究提供了新的方向。這些變異不僅表明母親的線粒體DNA在代謝、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，還進(jìn)一步證明了線粒體DNA和核基因組之間可能存在復(fù)雜的協(xié)同作用。這些結(jié)果為未來的線粒體DNA關(guān)聯(lián)研究提供了寶貴的資源，并推動了人類遺傳學(xué)研究的前沿發(fā)展。
線粒體單核苷酸變異（mtSNV）與身高、氣道功能和壽命相關(guān)
（圖片來源：Nature Genetics 2021）
母親的子宮環(huán)境影響孩子智商
除了基因?qū)用娴倪z傳，母體的子宮環(huán)境同樣影響著后代的發(fā)展。1997年發(fā)表在 《Nature》上的一項(xiàng)題為 The heritability of IQ的經(jīng)典研究，通過對多項(xiàng)研究的元分析，探討了母體效應(yīng)對孩子智商的影響。
研究表明， 母親的子宮環(huán)境對孩子的智商有顯著的貢獻(xiàn)，特別是在雙胞胎和兄弟姐妹之間。母親在孕期的健康狀況、營養(yǎng)水平以及情緒狀態(tài)都會對胎兒大腦發(fā)育產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。研究還發(fā)現(xiàn)，母體環(huán)境對智商的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了此前對遺傳性的估計(jì)。
這一發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)對智商遺傳性的認(rèn)識。 通過構(gòu)建包含加性和非加性遺傳效應(yīng)、母體效應(yīng)及環(huán)境效應(yīng)的模型，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，智商的廣義遺傳性僅占智商方差的48%，其中母體環(huán)境貢獻(xiàn)了相當(dāng)一部分。這意味著， 母親的生活方式、營養(yǎng)以及其他外部環(huán)境因素在胎兒期塑造了孩子的認(rèn)知發(fā)展！該研究還強(qiáng)調(diào)了改善孕期環(huán)境的重要性，尤其是如何通過改善孕期健康來促進(jìn)孩子的智力發(fā)育，這為今后社會政策和公共健康干預(yù)提供了新的依據(jù)。
圖片來源：Nature 1997
父親的飲食會影響后代健康
線粒體DNA遺傳于母親，母親的子宮環(huán)境會影響孩子智商，那父親呢？近期的研究表明，父親的遺傳貢獻(xiàn)也不能被忽視。
2024年6月發(fā)表在 《Nature》上的題為 Epigenetic inheritance of diet-induced and sperm-borne mitochondrial RNAs的研究，揭示了父親的生活方式，特別是飲食習(xí)慣，如何通過表觀遺傳機(jī)制影響后代的健康。
研究發(fā)現(xiàn)， 父親的飲食習(xí)慣能夠通過精子中的線粒體RNA（mt-tRNA）傳遞給后代，并在早期胚胎發(fā)育中發(fā)揮重要作用。這項(xiàng)研究通過對雄性小鼠的飲食進(jìn)行調(diào)控，發(fā)現(xiàn)高脂飲食不僅影響了父親的健康，還會通過精子的線粒體RNA對后代的代謝健康產(chǎn)生直接影響，導(dǎo)致后代葡萄糖耐量下降，增加了糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)。
這項(xiàng)研究表明， 父親的生活方式不僅影響自身，還通過遺傳物質(zhì)直接影響后代的發(fā)育。更為重要的是， 父親的飲食習(xí)慣會改變精子中的特定小RNA，從而影響后代的基因表達(dá)和代謝功能。這意味著，父親的健康管理與孩子未來的健康密切相關(guān)， 特別是在備孕期間，男性的飲食控制和生活方式調(diào)整對于后代的健康至關(guān)重要！
受孕時(shí)父親超重影響后代的代謝健康（圖片來源：Nature 2024）
小結(jié)
通過這些研究，我們更加清晰地認(rèn)識到，父母的遺傳貢獻(xiàn)不僅僅體現(xiàn)在基因的傳遞上，還通過環(huán)境和表觀遺傳機(jī)制深刻影響了后代的健康與發(fā)育。母親的線粒體DNA和孕期子宮環(huán)境在后代的身體發(fā)育和智力發(fā)展中扮演著基礎(chǔ)性的角色，而父親的生活方式和飲食習(xí)慣則通過精子的表觀遺傳標(biāo)記，悄然決定后代的代謝健康。
作為孩子，我們無論從父母身上繼承了什么，他們都給予了我們最寶貴的財(cái)富——生命。而對于那些即將步入為人父母角色的人，這些研究發(fā)現(xiàn)則是一個(gè)重要的提醒：不僅要關(guān)注自身的基因健康，還要積極為孩子的未來創(chuàng)造更健康的孕育環(huán)境。調(diào)整生活方式、改善孕期和備孕期的健康狀況，不僅僅是為了父母自身的福祉，更是在為下一代的健康成長鋪設(shè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這些遺傳學(xué)的發(fā)現(xiàn)也讓我們意識到，父母的每一個(gè)選擇、每一個(gè)生活習(xí)慣，都可能在生命的開端深深植根于后代的命運(yùn)之中，產(chǎn)生持久的影響。這讓我們更加珍視健康的生活方式和積極的育兒環(huán)境，因?yàn)樗鼈儾粌H影響著我們自己，更影響著未來的每一代人。
參考文獻(xiàn)
1. Zhang H, Zhu Y, Xue D. Moderate embryonic delay of paternal mitochondrial elimination impairs mating and cognition and alters behaviors of adult animals. Sci Adv. 2024 Oct 4;10(40):eadp8351. doi: 10.1126/sciadv.adp8351
3. Devlin B, Daniels M, Roeder K. The heritability of IQ. Nature. 1997;388(6641):468-471. doi:10.1038/41319返回搜狐，查看更多
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