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魚的記憶其實(shí)有很長(zhǎng)
除了我們國家有魚類記憶只有7秒的說法,國外也有‘three second memory fish’的說法。那么魚類的記憶,究竟有多久呢?
早在1965年,來自美國的科學(xué)家們就對(duì)金魚的記憶進(jìn)行了研究。研究人員首先從魚缸的一端發(fā)射出一道亮光,緊接著在這一端對(duì)金魚進(jìn)行電擊刺激。
如此反復(fù)訓(xùn)練多次,很快,金魚就記住了“光—電擊”這個(gè)刺激循環(huán)。當(dāng)再次有光射出時(shí),金魚就會(huì)迅速逃離到魚缸的另一邊。研究人員發(fā)現(xiàn)金魚可以在長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月里記住“光—躲避”的行為模式。
除了金魚,研究人員還通過“光-食物”的刺激方式在模式生物斑馬魚上發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果。不僅如此,后續(xù)還有科學(xué)家觀察到飼養(yǎng)的魚類對(duì)進(jìn)食刺激能夠保持長(zhǎng)達(dá)幾年的記憶。
其實(shí),在生活中,如果仔細(xì)觀察景點(diǎn)水塘中的觀賞魚,一旦有人接近,它們就會(huì)迅速游過來,吐泡泡,試圖獲取食物,這也是食物刺激下的記憶。
魚的記憶不僅長(zhǎng),還能遺傳給下一代
近日發(fā)表在《自然—通訊》上的一項(xiàng)研究成果,更是顛覆了人們的認(rèn)識(shí)。來自新西蘭Otago大學(xué)的科學(xué)家通過對(duì)斑馬魚研究發(fā)現(xiàn),斑馬魚的表觀遺傳記憶,能夠通過保存DNA甲基化的方式連續(xù)遺傳給后代,簡(jiǎn)而言之,魚的記憶能夠遺傳給下一代,甚至下幾代。
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此前研究表明,除了“基因”遺傳因素會(huì)調(diào)控我們的記憶,表觀遺傳學(xué)也和學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)。表觀遺傳學(xué)指的是在不改變遺傳物質(zhì)DNA的條件下,發(fā)生可遺傳的化學(xué)修飾,這主要包括DNA甲基化修飾,組蛋白修飾等,如果這些修飾發(fā)生在配子中,就會(huì)遺傳給后代。
后代獲得的表觀遺傳學(xué)修飾(包括DNA甲基化修飾,組蛋白修飾等),往往會(huì)對(duì)親本(或者是幾代以前的祖先)經(jīng)歷的事件(刺激)做出反應(yīng),這也被稱作為表觀遺傳學(xué)記憶。
具體來說,后代能夠?qū)τH本發(fā)生的,自身并未經(jīng)歷的事件,出現(xiàn)記憶并做出“跨代”反應(yīng)。比如2016年,來自特拉維夫大學(xué)的科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷饑餓的線蟲,會(huì)將經(jīng)受饑餓的“記憶”,通過smallRNA傳遞的方式遺傳給后代。研究人員發(fā)現(xiàn)后代的線蟲,盡管并未經(jīng)受“饑餓”,卻能夠提前對(duì)饑餓做好準(zhǔn)備。這類記憶,大多是親代對(duì)環(huán)境條件,特別是不利環(huán)境因素的表觀遺傳學(xué)修飾,有助于幫助后代更好的存活下來。
記憶遺傳給后代,斑馬魚是怎么做到的?
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作為表觀遺傳修飾的最主要方式之一,DNA甲基化是指在不改變DNA序列前提下,通過一種特定的酶(DNA甲基轉(zhuǎn)移酶)的修飾,在DNA的核苷酸(如胞嘧啶的5位碳原子)上共價(jià)結(jié)合一個(gè)甲基基團(tuán),從而改變DNA的構(gòu)象,抑制DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的大溝和蛋白質(zhì)的相互結(jié)合。因?yàn)槠湓谡{(diào)控基因表達(dá)等方面起到的重要作用,DNA甲基化修飾也被稱為DNA天書的“注腳”。
此前的研究中,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物(包括人類中),這類DNA甲基化修飾并不會(huì)穩(wěn)定的遺傳給下一代,而是在受精后,會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模的“甲基化擦除現(xiàn)象”。
和精子和卵細(xì)胞的甲基化水平相比,胚胎中DNA的甲基化水平會(huì)大大下降,出現(xiàn)了全基因組范圍內(nèi)的大規(guī)模DNA甲基化擦除。而在子代后續(xù)的發(fā)育過程中,隨著環(huán)境條件的變化,DNA甲基化水平再次升高,出現(xiàn)“(親本)DNA甲基化擦除 ——(子代)DNA甲基化重建”的過程。
而最近在這項(xiàng)針對(duì)斑馬魚的研究中,研究人員通過低覆蓋率全基因組亞硫酸鹽測(cè)序的方法對(duì)斑馬魚種系發(fā)育過程中的DNA甲基化水平進(jìn)行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),種系發(fā)育的過程中,斑馬魚并不會(huì)像哺乳動(dòng)物一樣,經(jīng)歷全基因組的DNA甲基化的刪除。斑馬魚的DNA甲基化事件能夠遺傳給下一代,甚至后面的幾代。
也就是說,在魚類(至少是斑馬魚)中,似乎可以通過傳遞DNA甲基化來把記憶傳遞給后代,這可能能夠幫助斑馬魚更好的適應(yīng)環(huán)境的變化。
所以,以后可別再說魚的記憶只有7秒了,你看到的魚,可能還殘留著史前的記憶呢!