遺傳信息就像一個(gè)密碼本，每一條染色體里都寫滿了生命的秘密。但也許你并不知道知道，它同時(shí)也是一個(gè)記事本。在一個(gè)新生命形成之初，來(lái)自父母的遺傳物質(zhì)中不僅包含有家族信息，更寫滿了他們的人生印記。
近日，來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（Eidgen?ssische Technische Hochschule Zürich，ETH Zurich）的 Christian Wolfrum 研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在交配或受孕前，父親處于較低溫環(huán)境的后代相比與父親處于常溫環(huán)境的后代，具有更多的棕色脂肪組織。
這些棕色脂肪組織可謂是脂肪界的“勞模”，他們身處組織深處燃燒脂肪，為機(jī)體產(chǎn)熱。因而具有更多棕色脂肪組織的后代意味著更強(qiáng)的系統(tǒng)代謝能力—吃得多也不怕胖。而在接受同樣的高脂飲食后，父系經(jīng)過(guò)低溫環(huán)境的二代小鼠表現(xiàn)出更強(qiáng)的代謝能力，體重增加的更少，同時(shí)體脂水平、甘油三酯水平也更低，對(duì)胰島素也更敏感。
通過(guò)進(jìn)一步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，研究者發(fā)現(xiàn)這部分印記是通過(guò)表觀遺傳修飾的形式“寫”在精子里的。這是研究者首次發(fā)現(xiàn)外界環(huán)境溫度變化會(huì)導(dǎo)致表觀遺傳的變化，研究的相關(guān)細(xì)節(jié)近期發(fā)表在著名期刊 Nature Medicine 上。
脂肪家族
2016 年，全球約有 39% 的成年人被劃分為超重人群（BMI>25），約 13% 被認(rèn)為是病態(tài)肥胖（BMI>30），營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩就像一朵“幸?！钡臑踉苹\罩在人們頭上，肥胖帶來(lái)的各種并發(fā)癥成為現(xiàn)代人的一種社會(huì)負(fù)擔(dān)。
在與肥胖的拉鋸戰(zhàn)中，功能極為特殊又關(guān)鍵的一類內(nèi)分泌器官就是脂肪組織。脂肪組織是指由大量脂肪細(xì)胞聚集的群體，一般來(lái)說(shuō)，脂肪按照結(jié)構(gòu)和功能不同可以分為白（黃）色脂肪組織和棕（褐）色脂肪組織。
圖|白色脂肪組織（左）與棕色脂肪組織（右）
白色脂肪組織（white adipose tissue，WAT），即我們通常所稱的脂肪組織，是由大量的單泡脂肪細(xì)胞組成，因細(xì)胞中央有一大脂滴而得名。其主要位于皮下、網(wǎng)膜等位置，被稱為是體內(nèi)最大的“能源庫(kù)”，具有儲(chǔ)存能量、保持體溫、參與脂肪代謝以及緩沖保護(hù)器官等作用。由于存在的位置不同，可能對(duì)健康存在負(fù)面影響，包括胰島素抵抗綜合征、代謝綜合征及 II 型糖尿病等。
棕色脂肪組織（brown adipose tissue, BAT），又稱褐色脂肪組織，其外觀呈褐色。這種多泡脂肪細(xì)胞內(nèi)分散有多個(gè)小脂滴，線粒體大而豐富，內(nèi)膜上含有豐富的解偶聯(lián)蛋白 1（UCP1），主要位于頸部和肩部。在較低的環(huán)境溫度下，棕色脂肪細(xì)胞就像一個(gè)“產(chǎn)熱器”，分解脂類為機(jī)體提供熱量。除此之外，棕色脂肪組織還具有調(diào)整能量平衡、防止肥胖的功能。棕色脂肪組織在人類的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)，隨著年齡增長(zhǎng)，人體內(nèi)的棕色脂肪量會(huì)逐漸減少，成人體內(nèi)的棕色脂肪比例要明顯低于嬰兒時(shí)期。
圖|新生兒體內(nèi)棕色脂肪組織分布圖
近年來(lái)，隨著對(duì)棕色脂肪組織研究的深入，研究者又將棕色脂肪細(xì)分為兩類：典型的棕色脂肪（位于肩胛間區(qū)域的，本研究中簡(jiǎn)稱 iBAT）和米色脂肪細(xì)胞（嵌入腹股溝的白色脂肪區(qū)域的，本研究中簡(jiǎn)稱為 ingWAT）。已有的研究顯示，輕微的寒冷可以激活棕色脂肪組織的功能，促使其燃燒熱量，幫助減重，因而棕色脂肪組織也被認(rèn)為是關(guān)系人類或嚙齒類動(dòng)物代謝健康的重要角色。
既然棕色脂肪對(duì)于人類健康好處多多，那是否有辦法讓后代擁有更多的棕色脂肪細(xì)胞呢？答案是肯定的，操作也很簡(jiǎn)單—只要選對(duì)啪啪啪的季節(jié)。
精子里的寒暑表
有的人天生吃不胖，有的人卻是喝水都長(zhǎng)肉，而這兩類人群的分布似乎與受孕時(shí)間之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。
為了驗(yàn)證猜想，來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的 Christian Wolfrum 教授團(tuán)隊(duì)首先比較了 2007-2015 年間來(lái)自蘇黎世大學(xué)醫(yī)院的 8440 名成年人 FDG-PET/CT 掃描影像，通過(guò)分析他們發(fā)現(xiàn)，在 10 月-2 月間（即一年中較冷的時(shí)間，平均溫度約為 2℃）被懷孕的人，相比于在 4 月-9 月（氣溫較高的時(shí)間，平均溫度約為 13℃）被懷孕的人，具有更多被激活的棕色脂肪組織。
擁有更多被激活的棕色脂肪組織意味著相比之下，在特定時(shí)間內(nèi)（10 月-2 月）被懷孕的人可能會(huì)燃燒更多的熱量，這一優(yōu)勢(shì)不僅有利于保持苗條的身材，更可以使出生的后代具有更小的代謝疾病風(fēng)險(xiǎn)。
那是否懷孕前所處的環(huán)境溫度就是這一差異的原因呢？為了驗(yàn)證這一猜想，研究者們選取小鼠作為研究對(duì)象，將 23℃設(shè)定為較高溫度，8℃設(shè)定為較低溫度，分別使幾組小鼠在交配前、交配后或全程處于某一溫度下。
研究發(fā)現(xiàn)，父母在交配前經(jīng)歷過(guò)低溫環(huán)境的鼠二代，擁有更多被激活的棕色脂肪組織和米色脂肪組織，這意味著溫度（寒冷刺激）的確是影響后代棕色脂肪組織或米色脂肪組織活性的重要原因。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的體外受精試驗(yàn)，研究者發(fā)現(xiàn)，這一影響來(lái)自父親。
同時(shí)，即使是接受同樣的高脂飲食，父系經(jīng)過(guò)低溫環(huán)境的二代小鼠表現(xiàn)出更強(qiáng)的代謝能力，體重增加的更少，同時(shí)體脂水平、甘油三酯水平也更低，對(duì)胰島素也更敏感。
可是后代是如何從父系的精子中獲得父輩的生活經(jīng)歷呢？難不成精子里也刻著寒暑表么？
父系寫下的詩(shī)
毫無(wú)疑問(wèn)，這一切的秘密都寫在精子中，解開謎團(tuán)首先就要破解遺傳信息。既然常規(guī)的溫度變化并不會(huì)導(dǎo)致基因突變，剩下的解釋就只有表觀遺傳學(xué)層面上的修飾了。
表觀遺傳學(xué)（epigenetics）又譯為表征遺傳學(xué)、外遺傳學(xué)以及后遺傳學(xué)，在生物學(xué)和特定的遺傳學(xué)領(lǐng)域，其研究的是在不改變 DNA 序列的前提下，通過(guò)某些機(jī)制引起可遺傳的基因表達(dá)或細(xì)胞表現(xiàn)型的變化。
表觀遺傳現(xiàn)象包括 DNA、RNA 干擾、組蛋白修飾等，其研究?jī)?nèi)容主要包括兩類，一類為基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控，有 DNA 甲基化、基因印記、組蛋白共價(jià)修飾和染色質(zhì)重塑；另一類為基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，包括基因組中非編碼 RNA、微小 RNA、反義 RNA、內(nèi)含子及核糖開關(guān)等。
圖|不好的生活習(xí)慣會(huì)在一個(gè)人的遺傳信息中留下印記
通過(guò)進(jìn)一步對(duì)精子甲基化水平的研究，研究者發(fā)現(xiàn)父系的冷暴露會(huì)對(duì)后代棕色脂肪組織的特征蛋白轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平以及精子的表觀遺傳特征產(chǎn)生影響。多年來(lái)，科學(xué)家一直認(rèn)為某些環(huán)境因素會(huì)對(duì)精子的表觀遺傳模式產(chǎn)生影響，而此次的研究結(jié)果則首次證明了環(huán)境溫度的變化也會(huì)導(dǎo)致表觀遺傳的變化。
棕色脂肪組織能夠更好地燃燒能量，為機(jī)體產(chǎn)熱，從而可以更容易的適應(yīng)低溫環(huán)境?！耙苍S正是這一機(jī)制使生物免受寒冷的侵襲，而這也是該表觀遺傳機(jī)制在進(jìn)化中被選擇的原因，”Wolfrum 教授解釋道。
那是否意味著如果想要一個(gè)棕色脂肪組織更多，即身材可能更苗條、代謝更健康的后代，啪啪啪之前最好先讓孩子他爸游個(gè)冬泳或者沖個(gè)涼呢？
“目前給出這樣的建議還為時(shí)尚早，我們需要更深入的開展人類研究，”Wolfrum 介紹到，“但看起來(lái)提前‘冷處理’需要堅(jiān)持一段時(shí)間才能達(dá)到表觀遺傳修飾的作用，只是在冷水里扎個(gè)猛或者在冰上躺一會(huì)可能并不能奏效?！焙罄m(xù)該團(tuán)隊(duì)將會(huì)對(duì)處于不同時(shí)間（冬季或夏季）人類精子的表觀遺傳修飾水平進(jìn)行研究。
但單純的遺傳因素并不能決定一個(gè)人的一生，后天的環(huán)境同等重要。擁有更多的棕色脂肪組織只能讓子代相比之下具有更高的代謝能力，但最終表現(xiàn)出的表型則需要結(jié)合生活、飲食、健康習(xí)慣等。
對(duì)于男同胞來(lái)說(shuō)，啪啪啪可以愉悅精神，又能消耗卡路里，如今更重要的是，選對(duì)了時(shí)間或環(huán)境條件，甚至還能造福后代，而良好的作息、飲食、生活習(xí)慣更可能幫助子孫贏在起跑線上。所以，此刻你所有努力最終都將會(huì)寫成詩(shī)，與美好的希冀和祝愿一起刻在后代的生命中。
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