环境影响基因表达模式-表观遗传的一个典型案例
美国宇航局(NASA)在2016年3月为了研究太空环境对人基因的影响,利用双胞胎“宇航员Scott·Kelly与Mark·Kelly做了一个“天地隔离实验”。受试者是同卵双生,有着几乎完全相同的基因组。其中,弟弟Scott被送进国际空间站(ISS)为期340天,发现其身高增加了5cm(在此之前,兄弟二人身高相同),
。为了进一步了解太空环境对人体的影响,研究人员对结束任务的Scott继续进行了长达一年的监测,并对比了他与哥哥Mark的DNA差异。发现尽管兄弟二人的DNA依然相同,显然,不同的环境因素影响了“基因表达的方式”(基因表达模式)。
Scott的脊柱在无重力环境发生了短暂性伸展,美国宇航局双胞胎研究的首席研究员
克里斯托弗·梅森表示:“当Scott进入太空后,体内基因表达能力异常旺盛。
不过免疫系统、视网膜等功能却停滞不前。”其中有些是短期性的,似乎只有在太空里才会发生,而另一些则是永久的,至今都没有恢复。据研究人员统计,Scott 体内约有7%的基因发生了永久性改变。这部分基因大都与免疫系统、骨骼形成、DNA修复等功能相关。
目前,关于NASA双胞胎“天地”隔离研究(双子星研究)的全部实验结果尚未完全公布。下面简要介绍迄今为止研究人员已经发现的影响Scott的染色体端粒在太空中延长,回到地面后又缩回正常状态。这是否意味着人类在太空中更加长寿?而高水平的宇宙射线和辐射值却是实实在在的对人体造成损伤。这或许与Scott在太空中摄入更少的卡路里有关,真相不得而知…
分析显示,Scott细胞内甲基化水平明显差异化,或升高或降低。总体而言进入太空后基因表达达到了一个前所未有的高峰。Kelly兄弟二人的肠道细菌种类不同。研究人员注意到,Scott和Mark的肠道细菌(基本上是帮助消化的微生物)在历时一年的研究中存在明显差异。这可能与他们的饮食和太空环境不同。此外,还包括脊椎被拉伸、肌肉萎缩、睡眠周期失衡等已知的影响。
通过对二人白细胞中的RNA进行测序,研究人员发现超过200000个RNA分子在二人体内有着不同的表达。
科学家们正在努力寻找出那些在太空中被选择性激活的“太空基因”。

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