新書發(fā)布 | 我們?yōu)楹紊煌?？這本書為你講述其中的奧秘
《超越雙螺旋：神奇的表觀遺傳密碼》
注：本文轉(zhuǎn)載自“Epigenetics表觀遺傳學(xué)”
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遺傳是什么？俗語(yǔ)有云：龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會(huì)打洞。的確，子女與父母總是具有一定的相似性。人們對(duì)遺傳充滿了好奇：自己漂亮的臉蛋兒、高超的智商能否遺傳給子女？而在疾病方面，人們求知的渴望更加迫切：疾病是否也會(huì)遺傳給子女呢？
DNA 是遺傳信息的主要載體，對(duì)表型（長(zhǎng)相、身高、患疾病的風(fēng)險(xiǎn)等）的決定十分關(guān)鍵。但是，人們發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多經(jīng)典遺傳學(xué)無(wú)法解釋的現(xiàn)象：同卵雙胞胎，其遺傳物質(zhì)幾乎完全一樣，為何最后生出的兩個(gè)孩子總是在一些方面存在差異？成年人大約有 37 萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞，它們幾乎含有相同的遺傳物質(zhì)，但是為何會(huì)產(chǎn)生肝細(xì)胞、肺細(xì)胞、神經(jīng)元等多種細(xì)胞類型？隨著研究的深入，人們將這類區(qū)別于經(jīng)典遺傳學(xué)的，不依賴于 DNA 序列改變的表型的變化的研究統(tǒng)稱為“表觀遺傳學(xué)”。
表觀遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？表觀遺傳因子如何影響表型？表觀遺傳信息如何傳遞給子代？表觀遺傳異常與疾?。ū热绨┌Y）有什么關(guān)聯(lián)？從表觀遺傳的角度，如何開發(fā)藥物？
作為表觀遺傳領(lǐng)域的研究者， 以上問(wèn)題我們屢屢被問(wèn)。為了系統(tǒng)解答人們的好奇心，在科學(xué)新媒體《知識(shí)分子》編輯葉水送的邀請(qǐng)下，復(fù)旦大學(xué)于文強(qiáng)教授在《知識(shí)分子》上開設(shè)表觀遺傳科普專欄，凝練出了表觀遺傳領(lǐng)域關(guān)鍵的 12 個(gè)話題，并邀請(qǐng)表觀遺傳領(lǐng)域的一線科研工作者撰寫科普文。
此后，在《知識(shí)分子》編輯部主任陳曉雪和科學(xué)出版社編輯王亞萍的精心組織下，12 篇科普文集結(jié)成冊(cè)，終成為眼前的表觀遺傳科普書——《超越雙螺旋：神奇的表觀遺傳密碼》。
全書 12 篇科普文如下：
第一篇 生命之初“新”在哪里：我們?yōu)楹紊煌?/strong>
生命既不會(huì)返老還童，也不會(huì)永葆青春，而是以一定的規(guī)律在有序地變化著。父母的遺傳物質(zhì)讓我們獲得新生，而表觀遺傳不僅讓我們變得與眾不同，同時(shí)也讓生命過(guò)程精彩異常。到底新生命“新”在哪里，為什么是“新”的，以及如何完成“新的征程”，這一切都可以從生命之初的表觀遺傳變化中找到答案。
撰文@于文強(qiáng)教授 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院
第二篇 父母基因間的博弈——基因組印記
早在孟德爾時(shí)代，科學(xué)家們就開始接受“生物的性狀由基因決定”這一理論。父母各自為我們貢獻(xiàn)了一半的遺傳物質(zhì)，作為遺傳信息基本單位的基因通常成對(duì)出現(xiàn)，一個(gè)來(lái)自父親，一個(gè)來(lái)自母親，但究竟誰(shuí)的基因起主導(dǎo)作用呢？要回答這個(gè)問(wèn)題，就要牽涉到表觀遺傳學(xué)中的一個(gè)非常重要的概念：基因組印記。我們更像誰(shuí)取決于父母基因間的博弈。
撰文@徐鵬博士（在讀） 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院
第三篇 三色貓背后的生物學(xué)機(jī)制：X 染色體失活
在雌性哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞中，兩條X染色體中的一條總是被異染色質(zhì)化而失活，這個(gè)現(xiàn)象稱為“X染色體失活”。X 染色體失活保證了性染色體上的基因劑量在雌性和雄性動(dòng)物之間的平衡。它是許多生物學(xué)現(xiàn)象和疾病產(chǎn)生的生物學(xué)基礎(chǔ)。
撰文@陸綺博士 美國(guó)韋恩州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院
第四篇 “人小鬼大”的 miRNA 如何改變細(xì)胞命運(yùn)？
俗話說(shuō)，到什么山唱什么歌，事物都會(huì)隨著位置、環(huán)境的改變而變化。1993 年，美國(guó)科學(xué)家維克多·安博斯在線蟲中發(fā)現(xiàn)了第一個(gè) miRNA，他的驚人發(fā)現(xiàn)不僅開啟了一個(gè)全新的 miRNA 調(diào)控研究的領(lǐng)域，同時(shí)也為 miRNA 的研究定下了一條“鐵律”，即 miRNA 通過(guò)結(jié)合靶序列的 3’-UTR 在細(xì)胞質(zhì)中抑制基因的表達(dá)。但復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院于文強(qiáng)課題組發(fā)現(xiàn)，與細(xì)胞質(zhì)的miRNA作用相反，有一類定位于細(xì)胞核內(nèi)的 miRNA——NamiRNA（Nuclear activating miRNA）主要發(fā)揮系統(tǒng)性的基因激活作用，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)位置的變化可以使 miRNA 成功實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換。
撰文@梁英博士（在讀） 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院
第五篇 揭開人體內(nèi)“組蛋白密碼”的神秘面紗
組蛋白是真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，是一類小分子堿性蛋白質(zhì)。組蛋白的功能主要表現(xiàn)為兩大方面：一是，作為 DNA 纏繞的“線軸”，使長(zhǎng)長(zhǎng)的 DNA 鏈在小小的細(xì)胞核內(nèi)得以安身；二是，通過(guò)各種翻譯后修飾，在生物過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)控功能，包括基因表觀調(diào)控、DNA 修復(fù)、有絲分裂及減數(shù)分裂等。這些多姿多彩的修飾組合被形象地稱為“組蛋白密碼”，而揭開這些“組蛋白密碼”的神秘面紗，需要科學(xué)家的共同努力。
撰文@王志斌博士 美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)
彭博公共衛(wèi)生學(xué)院和醫(yī)學(xué)院
第六篇 DNA 與 RNA：生命的信息流到底誰(shuí)說(shuō)了算？
在很多人看來(lái)，生命體的遺傳信息由 DNA 傳遞到 RNA，再通過(guò)翻譯傳遞到蛋白質(zhì)。在中心法則中，RNA 的地位有些“尷尬”，既不是遺傳信息的儲(chǔ)存者，也不是生命活動(dòng)的主要“執(zhí)行者”，所以容易被人忽視，認(rèn)為它的作用不如 DNA 和蛋白質(zhì)對(duì)生物體的影響大。實(shí)際上，RNA 的作用同樣重要，若沒有它，DNA 的“指令”可能無(wú)法傳出到細(xì)胞核之外，甚至都無(wú)法傳出染色質(zhì)。
撰文@段洪超博士（在讀） 北京大學(xué)
化學(xué)與分子工程學(xué)院
第七篇 表觀遺傳信息跨代傳遞的“信物”：精子 RNA
早在 300 多年前，當(dāng)時(shí)還是布料商兼市政大廳管理員的列文虎克利用他發(fā)明的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了精子。精子被他描述為，“它們每只都有鈍的頭，身體很長(zhǎng)，拖著一根幾乎透明的尾巴”。如今我們對(duì)精子的興趣早已超出對(duì)它奇怪形狀的關(guān)注了，而在于窺探其如何與卵子結(jié)合并調(diào)控早期胚胎發(fā)育的秘密。這些秘密不僅隱含在精子的 DNA 序列中，還潛藏在其攜帶的 RNA 片段上。精子中的 RNA 可能成為某些表觀遺傳信息跨代傳遞的“信物”，即父親精子中的 RNA 所攜帶的表觀遺傳信息將直接影響未來(lái)孩子的遺傳特征。
撰文@鄒清平博士 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院
第八篇 表觀遺傳是如何決定細(xì)胞“身份”的？
我們每個(gè)人的生命都是從一個(gè)受精卵開始的，然后細(xì)胞從一變二、二變四、四變八……從干細(xì)胞到祖細(xì)胞（由干細(xì)胞分化而來(lái)，失去自我更新能力的過(guò)渡性、增生性細(xì)胞群體，在一定條件下能分化成單一細(xì)胞），最終到終末分化細(xì)胞，我們的遺傳物質(zhì)不曾發(fā)生改變，而細(xì)胞的類型千差萬(wàn)別，有長(zhǎng)得像樹杈一樣的神經(jīng)元細(xì)胞，有長(zhǎng)得像飛碟狀的紅細(xì)胞，有能夠吞噬細(xì)菌的巨噬細(xì)胞，還有起因成謎的腫瘤細(xì)胞……每個(gè)個(gè)體存在著 200 多種不同類型的細(xì)胞，然而由一個(gè)細(xì)胞分化而來(lái)且具有相同 DNA 的細(xì)胞是如何認(rèn)證它們的“身份”，執(zhí)行其獨(dú)特的功能？
撰文@李晶副研究員 海軍軍醫(yī)大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心
第九篇 “高不成低不就”的腫瘤 DNA 甲基化
中國(guó)古代思想家老子曾曰：“有無(wú)相生，難易相成，長(zhǎng)短相形，高下相傾，音聲相和，前后相隨?！北彼握軐W(xué)家程頤的觀點(diǎn)與之不謀而合：“萬(wàn)物莫不有對(duì)，一陰一陽(yáng)，一善一惡?！比魏问挛锒及鴥蓚€(gè)方面。例如，磁鐵總有南北兩極，自然界中的作用力與反作用力，生物進(jìn)化中的遺傳與變異，細(xì)胞中存在著癌基因與抑癌基因。同樣，癌細(xì)胞中存在 DNA 高甲基化的同時(shí)，也存在著DNA低甲基化。
撰文@李新秀博士（在讀）、崔恒宓教授 揚(yáng)州大學(xué)
表觀遺傳學(xué)與表觀基因組學(xué)研究所
第十篇 人類克隆自己還有什么困難？
很多影視作品為了吸引眼球，加入了克隆人類的相關(guān)情節(jié)。事實(shí)上，我們離克隆人只有“一墻之隔”。早在1958年，美國(guó)生物學(xué)家戈登第一次成功地將成年爪蟾的體細(xì)胞核移植到卵里，并發(fā)育出活的胚胎；1996 年，克隆羊多莉（Dolly）誕生；2006 年，日本科學(xué)家山中伸彌使用 4 種轉(zhuǎn)錄因子處理體細(xì)胞，即可使細(xì)胞變回多能干細(xì)胞。未來(lái)人類是否會(huì)復(fù)制自己，它將給社會(huì)帶來(lái)哪些倫理壓力呢？
撰文@王承志助理研究員 中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所
第十一篇 當(dāng)牛頓患上自閉癥，自閉癥還可怕嗎：自閉癥研究中的表觀遺傳因素
近年來(lái)，自閉癥患者的數(shù)量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，自閉癥患者既可能是天才，也可能是很多父母心中說(shuō)不出的痛，對(duì)自閉癥的病因和發(fā)病機(jī)制的研究刻不容緩。盡管研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上百個(gè)與自閉癥有關(guān)的基因和遺傳位點(diǎn)，然而越來(lái)越多的證據(jù)顯示，表觀遺傳因素在自閉癥的發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。“遠(yuǎn)離”自閉癥，表觀遺傳調(diào)控和干預(yù)將大有作為。
撰文@李偉助理研究員 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院
第十二篇 表型逆轉(zhuǎn)的操盤手：從男性避孕藥到表觀遺傳藥物
一直以來(lái)，避孕的責(zé)任主要由女性來(lái)承擔(dān)，為什么還沒有男性避孕藥成功上市？這是因?yàn)檎业胶线m的控制精子活力的可逆性藥物靶點(diǎn)是研制男性避孕藥的關(guān)鍵。表觀遺傳在生殖發(fā)育和疾病發(fā)生過(guò)程中的作用，受到越來(lái)越多的重是，更為關(guān)鍵的是，與傳統(tǒng)藥物不同，表觀遺傳相關(guān)藥物可以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)各種復(fù)雜調(diào)控的可逆控制。因此，基于表觀遺傳修飾的藥物設(shè)計(jì)有可能打破男性避孕藥研制的瓶頸。
撰文@羅懷兵博士 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院
相信本書將帶你進(jìn)入表觀遺傳的奇妙世界！
