大家還記不記得我在講自閉症那一期提到過即使是同卵雙胞胎如果一個是自閉症那麼另一個也是自閉症的概率雖然很高但他不是百分之百如果從基因序列上來看他們兩個是完全一樣的也就是先天相同那後天發生了什麼讓他們變得不同了呢這就是表觀遺傳學研究的也就是在不改變DNA序列的前提下調節基因的表達而表觀指的是生物體的表型也就是形態或者是功能上的表現我們身體里的每一個細胞都是從一個起始細胞分化出來的也就是合子也叫受精卵受精發生的頭幾個小時生成的細胞叫做胚胎幹細胞然後會再分化成不同的細胞比如肝細胞/肌細胞/神經細胞它們會形成器官組織結構而胚胎幹細胞並沒有像肝細胞一樣的具體功能但是他有一種潛能就是變成人體中任何一種細胞因為很能幹所以叫幹細胞細胞的分化是不可逆的就像人不可能返老還童一樣可是人體有200多種細胞它們的功能不同但是他們基因組是完全一樣的（生殖細胞除外）那為什麼肝細胞知道自己是肝細胞卻沒有辦法轉行去做神經細胞呢問你一個問題你認為這些已經分化的細胞是把他們用不到的基因扔掉了還是關掉了扔掉了打1，關掉了打2為了驗證這一點在1958年英國的生物學家約翰格登用成年的非洲爪蟾的體細胞取出細胞核放入了一個移除了細胞核未受精的卵子當中並且成功克隆出了一隻爪蟾這個就是體細胞核移植技術這個實驗很好的證明了細胞並沒有把它用不到基因扔掉只是把部分基因的表達關閉了而日本山中伸彌團隊研究的就是細胞是怎樣做到返老還童的他們發現的誘導方法是通過慢病毒載體將4種轉錄因子基因轉入成體細胞將它轉化為類似於胚胎幹細胞的多能幹細胞也叫做誘導多能幹細胞簡稱ips細胞相當於你把一個已經分化成熟的細胞又變回了分化之前的狀態就好比你把已經孵出來的雞又變回了蛋這就是真正的時光倒流那這個技術能幹什麼呢ips細胞和胚胎幹細胞擁有相似的再生能力理論上可以分化成成體的所有器官和組織我舉個例子假設皮卡丘得了肝硬化它快不行了 必須換肝難怪你最近肝不動了都壞了那麼就可以取它一點皮膚細胞用山中發現的4個基因造出大量的ips細胞之後在實驗室讓他分化成肝細胞然後培養成肝臟以後再移植到皮卡丘體內再給你換一個新的也不會出現排異反應這樣電腦鼠的一條命就保住了這就是這項技術提供給治療疾病的一個新思路不過他也面臨着誘導效率低用於治療可能存在長期風險等挑戰我剛剛提到的就是表觀遺傳學領域革命性的研究成果接下來就要講什麼東西決定特定基因的表達它主要有三種機制第一是DNA甲基化第二是組蛋白的修飾第三是非編碼RNA對基因表達的調控在這之前高中生物一下DNA在複製的時候需要先轉錄成RNA然後翻譯成蛋白質這些蛋白質會影響我們的表型以及我們的生理功能DNA是一個雙螺旋結構它裡面包含着我們的遺傳信息它其實很長展開的話有2米而DNA會與組蛋白纏繞在一起就像是一條絲帶上綁着的一些小珠子也叫它核小體然後再不斷的摺疊纏繞就是我們的染色體假設這個是DNA它是一個雙螺旋的結構這個就是組蛋白然後DNA會纏繞着組蛋白那麼這樣就叫做核小體我們說的DNA甲基化是加在DNA上組蛋白修飾呢是加在組蛋白尾上必須要聽完這些才好理解下面的東西第一DNA甲基化DNA是由4種不同的核苷酸組成也就是ATCG鹼基甲基化就是在DNA上連一個甲基基團一個碳原子連三個氫原子而它只會連在鹼基C（胞嘧啶）上對於C（胞嘧啶）來說這是一個修飾它不是改變你可以理解為他的這個地方貼了一個標籤這個甲基化以後的C就可以吸引特定的蛋白來關閉基因的表達阻止mRNA的生成像肌細胞就是把肌細胞相關的基因都打開把肝細胞相關的基因都關閉了所以它就不可能會變成肝細胞如果一不小心關錯了地方正如很多腫瘤細胞中抑癌基因的啟動子區域被甲基化了那抑癌基因沉默就會促進癌症的發生所以DNA甲基化是一種表觀遺傳修飾它起到了一個關閉的作用那接下來說組蛋白修飾剛才提到核小體是由DNA和組蛋白形成的染色質的基本結構單位這裏的組蛋白是指由4對組織蛋白各兩個分子構成的組蛋白八聚體每個蛋白上還有一個小尾巴修飾組織蛋白的機制有很多種包括乙酰化甲基化和磷酸化就是在組蛋白的尾巴上加上一些化學基團也叫做修飾加上去以後會決定DNA纏繞的緊一點還是松一點如果它很鬆那麼這部分DNA是可以被轉錄的如果它緊成這樣那麼這一部分的DNA就無法轉錄了那它自然就不會表達了而這些化學基團可以放上去也可以移除就像是用鉛筆寫字一樣也可以拿橡皮擦掉這樣的組蛋白修飾在我們身體內不斷發生所以它是不穩定的第三個就是非編碼RNA其實我們的DNA裏面只有2%的基因是編碼蛋白質的剩下的98%的基因是不編碼蛋白質的所以這些基因以前被叫做"垃圾dna"它們也會轉錄為RNA但不會翻譯成蛋白質但它們可以決定誰會翻譯成蛋白質所以決定DNA表達的因素很多而且機制很複雜DNA甲基化是一種很穩定的表觀遺傳修飾它的作用像開關一樣而某個區域的DNA被甲基化以後大多數情況傾向於一直保持這種甲基化狀態正是這種穩定讓肝細胞一直是肝細胞而不會變成其他細胞而組蛋白修飾就很不穩定它更像是調節音量大小一樣的旋鈕屬於微調這些加在組蛋白尾上的基團可以被移除除還可以再放上去而細胞核受到任何的外界刺激作為反應都會發生這些修飾比如女性在月經周期乳腺細胞對雌激素的反應就會導致乳腺細胞增生然後會感到胸部脹痛所以這些組蛋白編碼的變化是通過後天也就是環境與先天也就是基因一起作用而這裏的環境可以是你吃的東西你的作息你所處的環境以及你身處的壓力而它（組蛋白修飾）不是永久性的這種變化會伴隨我們一生甚至遺傳給下一代這個是我下期要講的而我剛剛說的這些表觀遺傳修飾是極簡版的它真實的發生機制是非常非常複雜的詳細的視頻以及材料我都會整理在評論區如果你感興趣的話可以點開看一下以上就是我今天的內容如果你喜歡我內容的話記得給我投幣點讚和收藏請你和我一起保持好奇我們下次再見