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父亲身心越健康,孩子学习能力越强|Cell子刊

2018/04/13 来源:生物探索
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导读
近日,一项重要成果表明,你的身体和精神越活跃,你所生的孩子就越聪明!科研人员在一项小鼠研究中发现,体力和脑力锻炼不仅有益于大脑,还能影响未来后代的学习能力。

图片来源:Shutterstock

后天习得的技能不会改变DNA序列,因此不能遗传给后代——这种观念已经在遗传学领域流行了很长时间。然而,近年来,科学家发现了一些反驳这一原则的情况,如,不良饮食不仅会增加我们自身患病的风险,还包括我们的孩子;压力和精神创伤等生活方式也会影响下一代等。科学家们将这种现象称为“表观遗传”(epigenetic),因为它与DNA序列的变化无关。

同样的,身心锻炼不仅有益于你的大脑,还能影响后代学习能力也属于表观遗传的一种表现。这一发现已于4月10日以“RNA-Dependent Intergenerational Inheritance of Enhanced Synaptic Plasticity after Environmental Enrichment”为题发表在Cell Reports杂志上。德国神经退行性疾病研究中心(DZNE)的André Fischer教授是论文的通讯作者。

DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.03.059

遗传的学习技能

André Fischer教授和同事们在小鼠身上发现,学习能力是通过表观遗传传给下一代的。当Fischer和同事将小鼠置于刺激环境中进行大量运动时,他们的后代也从中受益:与对照组小鼠相比,他们在评估学习能力的测试中取得了更好的结果。

他们还发现,这些啮齿类动物的海马体的突触可塑性得到了改善。海马体(Hippocampus)是大脑中对学习很重要的区域;而突触可塑性(Synaptic plasticity)是一种衡量神经细胞之间沟通能力的指标,它构成了学习的细胞基础。

研究中,科学家们还调查了哪种机制可以负责改善小鼠海马体的突触可塑性。他们关注了父亲的表观遗传,并在精子中寻找其物质基础(精子含有父系DNA和RNA)以了解这些RNA分子在学习技能遗传中的作用。

在对身心活跃的小鼠精子提取RNA并将这些提取物注射到受精卵细胞中后,他们发现,培育出的小鼠具有增强的突触可塑性和较高的学习能力。最终他们证实:体力和脑力活动对后代的认知技能有积极影响,且这种效应是通过父亲精子中的RNA介导的

追踪负责任的RNA

在对RNA提取物注入的进一步实验中,科学家们能够更准确地识别出负责表观遗传的RNA分子。他们发现,两种所谓的microRNA分子(可以影响基因活性的控制分子)——miRNA212和miRNA132,可以解释某些遗传的学习能力

研究人员解释,miRNA212和miRNA 132在小鼠经过体力和脑力活动后在大脑和精子中积累。Fisher说:“大概,它们是以一种非常微妙的方式改变大脑的发育,从而改善神经元之间的连接为后代带来了认知优势。”

未来研究方向

众所周知,体育活动和认知训练也提高了人类的学习能力。然而,在人类中研究学习能力是否可以遗传并不容易。但Fisher和他的同事现在得出的结果可能指向了这个问题的答案。今后,研究人员打算继续调查miRNA 212和miRNA 132是否在体力和脑力活动后也在人类精子中积累。

责编 | 艾曼

参考资料:

Can Your Physical and Mental Exercise Improve Your Child’s Learning?

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