同日两篇《细胞》：刷新认知！记忆居然真的可以遗传？

本文转载自“学术经纬”。

颠覆教科书！神经活动影响生殖细胞

在过去，科学家们发现线虫中的小RNA可能会给后代的行为造成改变，但其中的具体机制却未得到阐明。在本项研究中，特拉维夫大学的科学家们对此进行了探索。

首先，他们把目光投向了一种叫做RDE-4的蛋白。先前研究表明，它是线虫产生小分子干扰RNA（siRNA）的关键。为了了解siRNA在跨代改变行为中的作用，研究人员们首先构建了带有rde-4（−/−）突变，即体内缺乏RDE-4蛋白的线虫。按设想，它们应当无法顺利合成许多siRNA。

随后，这些研究人员们又在线虫的神经元中特异表达RDE-4蛋白。这样做的目的，是让线虫能够根据神经活动产生siRNA，这方便让我们观察这些来自大脑的siRNA的作用。

接下来的结果令人大感振奋。在通常情况下，这些突变的线虫在较高的温度下，无法顺利找到食物。而当这些线虫的神经细胞中特异表达RDE-4后，这一觅食本领就能得到恢复。这些结果表明，神经细胞中产生的siRNA会影响线虫的觅食行为。

而在3代之后，一些线虫后代由于杂交，基因型恢复成了rde-4（−/−）。按道理，它们应该丧失了高温下觅食的本领才对。但研究结果出乎人们的意料——它们依旧能在恶劣的环境下寻找到食物，就好像是曾祖父母将这一本事遗传给了它们一般！

▲本研究的图示（图片来源：参考资料[1]）

后续研究揭示了这一现象背后的分子机理。原来，随着神经活动产生的siRNA，会直接影响生殖细胞中一些基因的表达水平，而这种影响可以传递至少3代。

研究人员称，这一发现颠覆了现代生物学的一大教条——人们长久以来认为，环境影响应当不会改变生殖细胞里的遗传信息，神经活动显然不应该影响后代的命运。但这项研究表明，我们的观念该刷新了。

一朝被蛇咬，4代怕草绳

在另一项研究中，普林斯顿大学的科学家们对线虫的“避害”反应做了研究。在自然环境下，线虫会在生活中接触到各种各样的细菌。有些细菌营养丰富，是线虫的美食，而另一些细菌则具有感染性，会让线虫生病，甚至是杀死线虫！

铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）就是这样一种对线虫有害的细菌。但线虫虽小，却也有“避害”的本事——一旦被感染，只要不被杀死，它们就会吃一堑长一智，学会躲得远远的。

神奇的是，这些线虫的后代，哪怕从来没有接触过铜绿假单胞菌，也会对其“心生恐惧”，学会逃避。这样的恐惧心可以维持4代。到了第5代，这些线虫就“好了伤疤忘了痛”，不再把铜绿假单胞菌视作威胁（当然，被感染的话，还是有丧命风险）。

对这些有“避害”反应的线虫进行分析后，研究人员们发现它们不少和神经功能有关的基因得到了上调。其中，在一种感知神经元里，daf-7基因的表达水平和可遗传的“避害”行为呈正相关。在前4代依然懂得铜绿假单胞菌可怕的线虫中，daf-7的水平均居于高位。而在第5代线虫里，daf-7的水平就回归了基线。

▲本研究的图示（图片来源：参考资料[3]）

进一步的分析表明，“避害”行为的遗传，离不开一种叫做piRNA的小RNA分子。具体来看，一种与piRNA相关的蛋白PRG-1与后代中的daf-7表达水平有关。

小结

综上所述，在线虫这种模式生物中，特殊记忆看似的确能通过小RNA分子的作用“遗传”给后代。但研究人员们也指出，目前这一结果只适用于线虫，在人类中未必适用。在高等动物中，记忆是否可以遗传，还需要进一步的研究和探索。

话说回来，如果人类的记忆能够遗传，你最想从祖先这里获得什么样的记忆，又想把怎样的记忆传给后代？告诉我们你的想法吧！

参考资料：

[1] Rachel Posner et al., (2019), Neuronal Small RNAs Control Behavior Transgenerationally, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.029

[2] Study shows how the nervous system can transmit information across multiple generations, Retrieved June 6, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/afot-ssh060619.php

[3] Rebecca S. Moore et al., (2019), Piwi/PRG-1 Argonaute and TGF-β Mediate Transgenerational Learned Pathogenic Avoidance, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.05.024

[4] Danger avoidance can be genetically encoded for four generations, say Princeton biologists, Retrieved June 6, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/pu-dac060519.php