一项对小鼠和人类开展的研究显示,爸爸的精子里藏着他的饮食记录,这种记录还会影响他儿子的代谢。该研究发现,雄性小鼠摄入高脂饮食会提高它们精子中某类RNA的水平。该研究还发现,摄入这种不健康饮食的雄性小鼠的雄性后代会出现诸如葡萄糖不耐(糖尿病的一个特征)等代谢问题。流行病学分析显示,人类父亲的体重指数(BMI)如果较高,他们的儿子也有类似问题。该研究6月6日发表于《自然》。
研究显示,母亲代谢性状会传给后代。而父亲方面,犹他大学医学院的生殖生物学研究员Qi Chen和他的团队在2016年发现,注射了高脂饮食小鼠父亲精子RNA的小鼠受精卵会发育成有代谢疾病的小鼠。研究表明,之所以会出现这种父亲或母亲饮食造成的“连锁反应”,其原因不在于后代基因组的变化,而在于后代“表观基因组”的变化——表观基因组是指附着在DNA及其相关蛋白质上的一系列化学标记。
在《自然》发表的这项研究中,雄性小鼠摄入了两周的高脂饮食。该研究的作者发现,这种饮食方式会让精子线粒体中的一类RNA发生变化——线粒体是细胞内产生能量的结构。这些受影响的分子名为转移RNA,是DNA转录到蛋白质这一过程的中间产物。尤其值得一提的是,高脂饮食小鼠比低脂饮食小鼠的精子有更多的转移RNA短片段。这些RNA片段能作为基因组的表观遗传调控因子,其作用包括上调或下调某些线粒体基因。
结果很好理解:高脂饮食会让线粒体承受压力,该研究主要作者、德国亥姆霍兹慕尼黑中心的环境表观遗传研究员Raffaele Teperino说,受到压力时,线粒体会产生更多RNA用于制造更多能量。线粒体的反应是一种“权衡”,未参与该研究的Chen说道。线粒体活性增加让精子“精力旺盛”,更容易游向卵子,但多余的线粒体RNA也会从父亲传给胚胎,改变胚胎从父亲那里获得的信息,损害其健康。
Teperino的团队不仅研究了细胞,也研究了超重人类父亲的后代,以及吃高脂食物的小鼠父亲的后代。研究团队发现,在后一个群体中,约30%出现了代谢问题。进一步实验显示,这些小鼠后代从父亲那里获得的线粒体tRNA远多于其他小鼠后代从低脂饮食父亲那里获得的线粒体tRNA。作者在分析了3431名人类儿童的数据后发现,受孕时父亲的BMI指数越高,后代的代谢健康越差。
该研究的一个技术限制在于,部分实验使用的测序技术只能探测到完整的RNA分子。因此,该研究无法证明碎片的RNA是否从父亲传给了胚胎。Teperino说:“我们认为碎片传了下去,但我们证明不了。”Chen觉得有意思的是,该研究发现小鼠父亲只将代谢问题传给雄性后代——与Chen自己在2016年发表的论文一致。
“这说明X精子和Y精子携带着不同的信息,”他说,为何X和Y精子会这样,则是个需要进一步研究的好问题。
Chen说,这项研究说明,如果你能产生精子,你最好吃得健康,这将影响你的精子中携带的信息,影响你的下一代。