科學新知:爸爸做運動能有更聰明孩子?後天因素也能影響「遺傳」

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德國哥廷根神經退化疾病中心的團隊,發現有做運動的雄鼠,竟然會提升後代的認知能力!即是說,做運動的爸爸,會生出更聰明的孩子嗎?這和我們以往對遺傳的理解一致嗎?

自從人類發現了生物的遺傳機理後,我們一直相信所有遺傳訊息,都記載在基因序列裡面。這些遺傳密碼,就好像一本書,代代相傳。我們這本書,由DNA中GTAC四個鹼基字母寫成,我們以往相信,單憑GTAC的排列組合,我們已從父母得到所有遺傳密碼,作為生命藍圖,生而成人。曾幾何時,我們以為父母的後天環境影響,不會遺傳到下一代。舉個簡單例子,華人父母就算染了金髮,生出來的孩子也肯定是黑髮的,這似乎是常識。

但是,近幾十年,科學家發現在GTAC的組合以外,原來有更多其他可「遺傳」的訊息,包括DNA的化學改變,染色質結構改變,直接打包各種RNA到精子卵子等等。用回書本的例子,就是原來當父母把遺傳密碼書給你時,除了書本的正文外,上面還有一堆螢光筆,筆記,小紙條,書簽,甚至是摺疊好的書頁。而這些都不須受正文限制,甚至可以被後天影響。這門學問,現在統稱為「表遺傳學」(Epigenetics)。

這周在《Cell Reports》刊登了一篇文章 [1],發現了雄鼠的運動量會影響後代的認知表現!德國哥廷根神經退化疾病中心(German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE) Göttingen) 教授André Fischer的團隊,把雄鼠分成兩組,一組提供玩具與跑步輪,增強其運動強度,另一組則是普通的對照組。他們發現,增強運動的的雄鼠,生出來的鼠寶寶,在成年後,海馬體神經元有更高的「長期增強作用」(Long term potentiation,LTP),即是說牠們有更高的神經可塑性,而海馬體神經可塑性,已知和認知能力有很大關係。研究人員進一步為老鼠做行為實驗,檢視其認知能力,包括學習恐懼的能力,以及在水池迷宮尋找出路的能力。綜合幾種行為實驗結果,他們發現這些老鼠比普通老鼠的後代,提升了認知能力。

研究人員發現,原來在增強運動的雄鼠精子入面,有更高的miRs 212/132,一種微RNA(micro RNA),有抑制部份基因的作用。他們在增強運動的的雄鼠的精子中,同時注入miRs 212/132的抑制劑,就發現這些神經可塑性及認知能力的提升都消失了。這說明增強運動的的雄鼠,是透過提升miRs 212/132,提升後代認知能力。回到上述書本的例子,鼠爸爸在精子中打包了小書簽(miRs 212/132),令鼠寶寶更「聰明」,這些都是鼠爸爸後天努力運動的結果,長遠影響了後代成年後的認知能力。

儘管這是小鼠實驗,未能反映人類情況,但miRs 212/132在脊椎動物之間比較守恆,也許有類似功用。研究人員下一步,會嘗試比較運動量不同的人,有否miRs 212/132的差異。無論如何,運動對人整體健康也十分重要!女朋友們太太們,現在又多一個理由可以迫你配偶做運動了!

1.) Benito E, Kerimoglu C, Ramachandran B, et al. RNA-Dependent Intergenerational Inheritance of Enhanced Synaptic Plasticity after Environmental Enrichment. Cell Rep. 2018;23(2):546-554.