欢迎来到 Huberman 实验室播客,我们将讨论科学以及科学领域的工具在日常生活中的应用。我是 Andrew Huberman,斯坦福大学医学院的神经生物学和眼科学教授。今天的嘉宾是 Oded Rechavi 博士。
Rechavi 博士是位于以色列特拉维夫大学的神经生物学教授。他的实验室研究遗传继承。每个人都熟悉遗传继承的概念,即我们从父母那里继承基因。
的确如此。许多人现在可能也意识到了所谓的表观基因组。也就是说,我们的环境和经历如何改变我们的基因组,以及因此我们继承或传递给孩子的基因。
然而,鲜为人知的是,我们今天要讨论的是,我们实际上可以传递与我们的经历相关的性状的证据。没错,有证据表明,在蠕虫、果蝇、小鼠甚至人类中,记忆确实可以一代一代地传递下去。
事实证明,这只是冰山一角,我们的父母经历以及我们的经历如何一代一代地传递下去,无论是在改变大脑和身体的生物回路方面,还是在这些生物变化的心理后果方面。在今天的节目中,Rechavi 博士向我们完美地描述了遗传学的工作原理。
因此,即使您没有生物学或科学背景,在今天的节目结束时,您也将了解遗传学的核心要素以及性状一代一代传递的核心要素。此外,他清楚地解释了某些经历如何确实改变我们的基因,例如它们如何从父母传递给我们,甚至跨代地跨多代传递。也就是说,一代人可能会经历某些事情,而他们的孙辈仍然会有反映祖父母先前经历的基因改变。
Rechavi 博士带我们踏上了一段令人难以置信的旅程,解释了我们的基因和不同的遗传模式如何塑造我们对生活的体验以及我们是谁。在我们开始之前,我想强调一下,这个播客与我在斯坦福大学的教学和研究工作是分开的,但这与我将关于科学和科学相关工具的零成本信息带给公众的愿望是一致的。
为了配合这一主题,我要感谢今天的播客赞助商。我们的第一个赞助商是 LMNT。LMNT 是一种电解质饮料,它包含您需要的一切,而没有您不需要的东西。
这意味着大量的盐、镁和钾,即所谓的电解质,以及不含糖。现在,盐、镁和钾对您体内所有细胞的功能至关重要,特别是对神经细胞(也称为神经元)的功能至关重要。事实上,为了让您的神经元正常工作,所有三种电解质都需要以适当的比例存在。
我们现在知道,即使电解质浓度略微降低或身体脱水也会导致认知和身体机能下降。LMNT 包含科学支持的电解质比例:1000 毫克(1 克)钠、200 毫克钾和 60 毫克镁。我通常在早上醒来时喝 LMNT,以便给身体补充水分并确保我有足够的电解质。我也会在进行任何类型的体育锻炼期间和之后饮用,尤其是在大量出汗的情况下。如果您想尝试 LMNT,您可以访问 drinklmnt.com/huberman,在购买时领取免费的 LMNT 样品包。再次声明,网址是 drinklmnt.com/huberman。现在,让我们开始与 Oded Rechavi 博士的讨论吧,Oded,非常感谢您的到来。
非常荣幸。
是的,这个播客的起源有点不同寻常,因为我熟悉您的工作,但我们实际上是在推特上认识的,您在那里以许多事情而闻名,但最近尤其是在……您不仅关注您实验室和其他实验室的发现,还关注与科学过程相关的幽默。我们稍后会再谈到这一点。
但首先,我认为您在社交媒体上如此积极地以积极的态度对待科学,其中还包括幽默,这真是太棒了。但今天,我主要想谈谈您在实验室中探究的令人难以置信的问题,这些问题对我们生活的各个方面都非常重要,而且非常有争议,有时甚至有点危险或令人不安。所以对我来说,对听众来说,这将是一次有趣的经历。
首先,让我们从最基本的概念开始,因为人们的背景各不相同。我认为大多数人都对基因是什么、RNA 是什么等有大致的了解。但也许您可以用非常基本的术语向人们解释一下,我将通过说我认为大多数人都理解,如果他们有两个蓝眼睛的父母,那么他们的后代更有可能拥有蓝眼睛,而棕眼睛的父母更有可能拥有棕眼睛,等等来补充说明。
但大多数人通常都理解并接受,如果他们一生中的一部分时间都在学习建筑学,那么如果他们有孩子,我们假设他们的孩子在建筑学方面不会因为某种原因而更好,因为他们包含了父母的 DNA 中的知识,他们可能会在家中接触到它,也就是所谓的先天与后天,在这种情况下是后天,但他们不会继承知识或其他技能。今天我希望您能解释为什么眼睛颜色而不是知识被认为是遗传的。以及这开启的有趣问题的巨大领域,包括一些证据表明,与我们想象的相反,细胞和系统层面的某些类型的知识是可以遗传的,所以这是一个非常冗长的开场白。但为了阐明问题,什么是 DNA,什么是 RNA,遗传是如何真正运作的?
好的,DNA 是……是包含在每个人体内的遗传指令,我们每个人都有一套基因,包含……整套基因被称为基因组,这存在于我们身体的每个细胞中。相同的指令集和基因是由 DNA 组成的,它们也包含在……染色体中,它们包含染色质,即 DNA 和使 DNA 浓缩的蛋白质,因为我们在每个细胞中都有大量的 DNA。如果你……
需要浓缩它。
大量的 DNA 需要浓缩,我们在身体的每个细胞中都有相同的基因和相同的 DNA。我可以打断一下吗?
我会定期打断,以确保人们能够跟上。我有时会发现,即使是令人惊奇的是,皮肤细胞和脑细胞(例如神经元)的功能非常不同,但它们都包含完整的基因菜单,以及相同的基因菜单。
是的,是的,这很重要。最好用一个比喻来理解它是如何工作的。我希望这不是广告,但这就像您身体每个细胞中都有的 IKEA 说明书,里面包含了建造您家中所有东西的说明,椅子、厨房、图片等等,但在每个房间中,您都需要不同的东西。
所以在厨房里,您需要适合厨房的东西,在厕所里,您需要适合厕所的东西。所以您只需要取出特定的一页说明书,也就是如何建造椅子的说明。然后您把它放在……放在客厅里,好的,厕所里的东西放在厕所里。
所以 DNA 是建造基因组的说明,基因组是建造一切的说明。这就是说明书。在每个细胞中,我们只取出建造特定家具的说明。
这就是重点。这就是重点。这就是整套说明。然后最后,你建造了椅子。椅子就是蛋白质,所以 RNA 是建造特定蛋白质的说明,基于所有可能的整套说明。
这适用于特定类型的 RNA,这将不会是本次对话的重点,它是一种信使,它……它包含制造蛋白质的信息。事实上,这只是我们细胞中 RNA 的一小部分。所以我们有一个非常大的基因组,其中不到 2% 编码这种信使。然而,基因组的大部分被转录以制造 RNA,它执行其他功能。我们了解其中一些 RNA,而许多 RNA 我们还不了解,这是一个美丽的……
描述,而且 IKEA 不是本播客的赞助商。所以……完全可以公平地使用 IKEA 产品目录作为 DNA 的比喻,特定家具的具体说明是 RNA,家具本身是基本上由信使 RNA 制造的蛋白质。好的。
谢谢你的解释。所以尽管身体的所有细胞都包含相同的基因,但某些细胞类型之间仍然存在差异,对吧?我……公平地说,有一个非常重要的例外,那就是体细胞与生殖细胞。您能否与我们分享一下……
这种区别是什么?是的,每种细胞类型都不同,因为它表达……它激活了整个集合中不同的基因,并承担了这种身份。所以我们有……我们有腿部的细胞。
我们有大脑中的细胞,我们在大脑中……我们有停止细胞,有某些细胞,等等。我们可以进行不同的区分,不同的区分。
但我们可以做一个非常重要的区分,那就是体细胞和生殖细胞。生殖细胞被认为是唯一能够为下一代做出贡献的细胞,下一代将由它们产生。所以我们每个人都是由……呃,两个生殖细胞的结合产生的。
这两种类型的生殖细胞是精子和卵子。然后它们融合,你就会产生……你就会得到一个受精卵。从这个单细胞中,身体的其他所有部分都会发育。在体细胞中发生的事情,也就是所有其他细胞,与生殖细胞无关,生殖细胞不应该能够为下一代做出贡献。
这非常重要。这被认为是获得性性状遗传、记忆遗传等等的主要障碍。例如,就像您用学习建筑学举例一样,如果我学习了建筑学,信息就会编码在我的大脑中,因为我的脑细胞无法将信息传递给生殖细胞,因为信息应该存在于……不同细胞之间的特定连接中,特别是那些已经发育的回路中。
啊,所以……大脑中发生的事情不应该能够传递给下一代。类似的例子,你去健身房锻炼肌肉,你知道你的孩子必须自己锻炼,这不会……这种捷径不会发生。这是我们直觉上就知道的事情。即使我们没有任何生物学背景,这也与我们一开始所说的有关,即身体的每个细胞都有自己的基因组,下一代将仅由精子和卵子中的基因组组合形成。即使你以某种方式在一个特定的体细胞中获得突变或 DNA 变化,这也不重要,因为这个突变……没有办法将它传递给将为下一代做出贡献的生殖细胞的 DNA。
所以尽管如此,正如您将告诉我们的那样,有一些证据表明经验的遗传,让我们称之为……在这里,我们必须注意语言,对吧?我只是想在旁边加一个大星号,并强调一下,关于我们即将讨论的内容的语言既令人困惑,又相当简单且有争议,对吧?
这有点像在长寿领域,人们有时会说抗衰老。有些人说长寿,抗衰老的人认为长寿更关注长寿诊所。他们不喜欢衰老与某种利基……诊所有关。
有些是 FDA 批准的或政府批准的,有些则不是。所以关于命名有很多争论,但这都是关于活得更长、更健康。在这个获得性性状遗传或信息传递给后代的领域,提到我们即将讨论的内容的正确语言是什么?
嗯,有这个想法,我会说出来,这样你就不用说了,它可以追溯到拉马克和拉马克进化论。非常有争议,对吧?也许甚至不是有争议的,我认为它对某些人来说非常……冒犯性。这种获得性性状遗传的想法,即一个人可以通过某种活动来改变自己,例如去健身房的例子。
我们也可以举一个例子,有人成为耐力跑者,然后决定与另一个耐力跑者生孩子,并认为,因为他们做了所有这些跑步,而不仅仅是因为他们一开始就倾向于跑步,而是因为他们实际跑的距离,他们的后代会以某种方式成为优秀的跑步者。好的,这个拉马克的概念,我们认为是错误的。那么我们该如何谈论获得性性状的遗传呢?正确的语言是什么,来正确地构建这个讨论?
我们必须非常小心,正如你所说的那样。有很多复杂性和歧义。
也许你可以告诉我们,对于那些不知道的人来说,拉马克进化论是什么……嗯……如此令人诟病的东西,对吧?所以它不是……礼貌的帮助。
也许我们可以从简单地说我们可以谈论获得性性状的遗传开始。潜在的记忆遗传信息,所有这些东西。我们也可以谈论表观遗传学和……和世代表观遗传学以及跨代表观遗传学。
有很多术语我们需要向观众解释清楚,原因是……呃……有毒或有争议的,这非常复杂,历史悠久,甚至可以追溯到市场营销的早期。所以,即使是古希腊人,他们也谈到了遗传,拉马克与这个术语相关。但这可能是个错误,尽管每个人都在谈论它,包括那些研究过它的人。
所以拉马克的工作。他在二百多年前出版了他的书,他相信获得性状遗传,绝对相信。但就像他那个时代的其他任何人一样,每个人都相信这是……对他们来说似乎显而易见,这发生在孟德尔和遗传遗传学定律之前很久,而且在人们理解DNA是遗传物质之前很久。
所以这发生在很久以前。每个人都相信这一点,包括达尔文。达尔文也许比拉马克更重要。真的吗?是的。
绝对正确。现在我们进入……和……
这在《物种起源》中。在他的所有著作中都有,拉马克甚至没有真正区分几代人。他还有许多其他被误解的原因,但他将获得性状遗传与进化联系起来。
这就是他非常有争议的部分原因。即使在他那个时代。还有其他原因,例如,他拒绝并排斥关键要素,认为它们可以基于意大利流体来解释一切。土、风、火和水。
互联网上仍然有一些人认为他们可以抛弃化学。而一切都是……
这不仅仅是生物学,还有天气等等。所以这是……呃……部分原因。但拉马克犯了很多错误,但他确实对遗传做出了重大贡献,这是我们今天所处位置的一大步。
所以他做出了重要的贡献。然而,他对机制是错误的,他像其他人一样相信,驱动进化的是你在一生中获得的性状的传递,你所做或不做的事情。我们谈到了使用……某些器官的使用塑造了……呃……我们的器官,最终也塑造了下一代的器官。
他听起来有点像第一个自助公众人物,对吧?嗯,这个想法……你知道,这深深地植根于推特和互联网上的许多健康和健身领域,那就是……而且,这是我们从小就被灌输的想法,至少在美国是这样,可能在其他地方也是如此,那就是我们可以成为任何我们想成为的人,这将永远改变后代……无论是由于先天还是后天,对吧?
这是一个非常危险的想法,正如我将解释的那样,它只会导致可怕的事情。这就是为什么这是一个禁忌的部分原因。这不仅仅是帮助细胞,你帮助所有这些,帮助你自己。问题是当你把它应用于他人时。
这在最近的过去以一种非常非常戏剧化和可怕的方式发生过,我稍后会讲到。拉马克,这就是他所相信的,他认为这就是进化发展的过程,后来达尔文证明了这实际上是自然选择,选择那些已经……那些已经拥有特定品质的有机体,根据它们在特定环境中的生存能力进行选择,因此……呃……进化发展,它们变得更普遍并占据主导地位。这是两种截然不同的解释。最常见的对比方式是长颈鹿的脖子。
这是一个经典的例子。根据拉马克的说法,当树木很高时,长颈鹿不得不伸长脖子去够树上的叶子。正因为如此,他们将这种长脖子遗传给了孩子,孩子也有长脖子。顺便说一句,你只提到这个例子,你知道,屈指可数的次数,甚至没有真正关注它,而导致……只是长颈鹿碰巧天生就长脖子,因为它们能吃到东西而生存下来。
所以它是遗传的,可遗传的物质,我们了解遗传学。但是……呃……呃……接管,其余的……你必须有不同的遗传物质,否则就会死亡。所以这是自然选择与获得性遗传。拉马克和获得性遗传成为一个如此糟糕的术语有很多原因。其中一个最大的原因是苏联斯大林时期发生的事情。
有一位……呃……呃……科学家叫李森科,他认为孟德尔遗传学,正常的遗传学,是一种反动的科学,不应该做,而那些做正常遗传学的人要么被杀,要么被送到西伯利亚。他认为,就像你说的那样,我们不仅可以成为任何我们想成为的人,我们还可以种植任何我们想要的作物,在任何领域,冻结领域和生土豆等等。这导致了农业、畜牧业和……呃……在许多、许多年里,对整个领域蒙上了一层非常黑暗的阴影,可能直到80年代左右,这个领域才开始复苏。
除此之外,这是一件非常糟糕的事情,还有一些疯狂的故事围绕着试图证明获得性状遗传,尽管许多科学家已经意识到。这是一件非常罕见的事情,或者说通常不会发生的事情。这不是增强功能的正常方式。我现在可以告诉你一些这样的案例来证明这一点。
请说。
所以在20世纪初,维也纳,有一位研究员,名叫保罗·卡梅勒,他是一位非常著名,也是一位非常有色彩的人物,他做过许多不同动物的实验。
他做过蟾蜍的实验,我称之为助产婆蟾蜍,因为雄性携带卵子,而且……有一本关于它的精彩书籍,讲述了发生的事情。有几种蟾蜍。有些生活在水下,有些生活在陆地上。这些蟾蜍在形状和行为上有所不同。
当然,在水下生存的能力是一回事,但形态和外观也会发生变化。生活在水下的蟾蜍进化出了……这些婚垫,是它们脚上的黑色垫子,可以让雄性抓住雌性而不……
滑落,为了交配。
而那些在陆地上的则没有。他声称他可以训练蟾蜍在水下生活,改变温度等等,这是一种很难处理的动物。最终,根据卡梅勒的说法,它们将获得在水下生活的能力,并且它们的生物学也会发生变化,并进化出这些黑色……呃……它们的脚趾。
有了这一发现,他周游世界,变得非常出名。这只是上个世纪初,人们开始真正理解遗传是如何运作的,尽管存在争议等等。而且,人们开始意识到它实际上是如何通过DNA运作的,而不是通过……呃……不是通过DNA,而是通过自然选择。
DNA后来出现,人们相信……他实际上受到了很多攻击。但最终它似乎令人信服。发生的事情是,他们发现他给蟾蜍注射了墨水,使它们变黑,有了这些新的婚垫。
所以他伪造了结果。而且……呃……他无法承受……呃……呃……指控,然后自杀身亡。嗯,卡斯尔的书暗示也许是……呃……是助手……
谁杀了他?不,不。我……我们注射了……
到……呃……某种程度上拯救他,因为……呃……同样的……失去了颜色或其他什么。所以可能是。
谁知道呢?嗯,在科学中,每当出现欺诈指控或争议时,责任转移的情况并不少见,最近也有这样的案例。现在正在进行的案件,或者说谁做了什么的问题,实际上……我有两个问题……呃……呃……在第二个故事之前……我被这样一个想法震惊了,他四处旅行并发表演讲。
我猜这是在PowerPoint和幻灯片之前,甚至在我还是研究生的时候还在使用幻灯片。对于那些不知道的人来说,幻灯片基本上是透明的塑料纸,呃……呃……你把它放在投影仪上,然后你可以在上面写字,做……呃……演示,但也可以显示照片等等。呃……那么,他是如何做这些演讲的呢?他会……
带着蟾蜍一起旅行。所以他带着蟾蜍一起旅行。我从卡斯尔的书中了解到这一点,它只是一种非常控制的叙述。更像是一个美丽的故事,而不是……你知道,也许是真相,但根据这个故事,他必须站在讲堂的一边,双手放在背后,而其他人则检查蟾蜍并将它们传递给其他人。
所以……但他……他做了……她……
他可能……他可能至少做了……呃……大多数人,我认为这并没有被复制。我的意思是,我认为没有人试图复制……
有趣。这只是关于复制的一个观点。实际上,另一个悲惨的例子,不是……几年前,萨基,据我们所知,正在进行关于视网膜生长的非常有成就的工作,字面意义上是在培养皿中培育眼睛。
我认为每个人都相信这个结果。但后来有一些关于另一个结果的指控……呃……结果是欺诈性的,萨基自杀身亡。这是最近的,这只是……呃……五到十年前。呃……所以这种情况仍然发生。
是的,这种情况会发生。我认为这很少见,但它确实会发生。这是这个假设……
我争论……我很想知道你的数字是多少,但我认为99%的科学家都在寻求真理,并且是善良诚实的人。
我完全同意,我认为……呃……即使人们错了,大多数情况下也不是因为他们邪恶并且试图积极欺骗,也许他们真的想相信结果,或者有很多方法会出错,甚至……呃……歪曲真相,而不会……你知道……公然的欺诈。但是……但是这是根据这个故事,这是一个非常糟糕的例子,我同意这很少见,因为正如你所说,这也是我的观点,大多数科学家都在试图发现真相并尽其所能。
你为什么还要从事这项工作呢?因为如果你想变得富有,这肯定不是一个值得从事的职业。有多少……甚至……如果你想出名,这是一个值得从事的职业,你会去好莱坞或成为一个连环杀手,因为他们会出名,但请不要,但请不要做这两件事。不,好莱坞,我想对某些人来说是可以的,但无论如何,呃……好的,卡梅勒大约在1907年。
1906年,这略早于第一次世界大战后有争议的论文。
好的,是的,很好。所以……呃……卡梅勒用……呃……墨水或任何东西……婚垫……让他的蟾蜍回到陆地上交配。我想快速休息一下,感谢我们的一个赞助商,Athletic Greens。Athletic Greens,现在称为AG1,是一种维生素、矿物质、益生菌饮料,它满足了你所有基础的营养需求。我从2012年就开始服用Athletic Greens了,所以我很高兴他们赞助这个播客。
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是的,好的。所以……所以这让我们忘记了这一点。我们还有德尔科事件,你知道,这是一件大事。
然后在美国,在70年代和80年代,一位名叫麦康奈尔的科学家做了非常不同的实验。他也是一个人物……他研究……他是一个小丑类型的人物,可以发表论文。他的许多结果都发表在《蠕虫饲养员》杂志上,因为它……有很多漫画。
所以他开始……
他自己的杂志。
是的,发表。
但他们也在……呃……非常著名的杂志上发表,比如《科学》,但他甚至还在《美国心理学家》上发表过论文,他研究的是扁虫,这非常有趣。这与我们今天要讨论的内容不同。不同类型的扁虫,你知道,扁虫非常常见。
所以五分之四的动物,这些……呃……是扁虫,真的吗?是的,不,大多数,如果你只计算个体,所以我们是例外。
而且……呃……所以……但是……但是我稍后会谈到一种非常不同的扁虫。这是一种扁虫。这叫做涡虫。它在许多方面都非常引人注目,它也是许多人研究的模型,包括遗传学之父,那些开始遗传学研究的人,比如摩尔根。他们研究涡虫。
但是,在温暖的环境中研究遗传学非常非常困难,因为与我们不同,与我们之前解释的关于我们如何从实验中发育的情况不同,例如,这些蠕虫,它们大部分时间只是通过分裂来繁殖,它们会将自身分开。所以它们有头部和尾部,头部的一部分会自行分开。然后,尾部会生长,头部会长出新的尾部。
尾部会长出头部。你甚至可以把它们切成两百块。每一块都会长成一个新的个体。而且,它们有中心化的脑叶等等,甚至还会再生眼睛。
他说他的蠕虫,他说他能教它们某些东西,通过给予奖励来建立关联,我不记得他到底做了什么。我想是灯光或电击,用电击来刺激它们,用其他东西来训练它们学习。我们记得类似的事情。
你可能会在一侧受到电击,然后避开水箱的那一侧。是的。然后我想问题是它们是否被撕裂的细胞及其后代会在没有接触过电击的情况下知道避开水箱的那一侧。
对吧?所以,在没有接触过电击的情况下,或者新一代,新的头部,是否能够记住并更快地学习。这是你可能会有帮助的另一个研究,好吗?这就是他说他拥有的,他说他能教它们某些东西,移除,切掉它们的头部。
新的头部和整个大脑都会生长,其中包含记忆。这是争议的开始,而不仅仅是开始。然后他说了一些更疯狂的事情,那就是他能训练它们学习某些东西,然后把它们切碎,放进搅拌机里,喂给其他蠕虫。因为它们是食肉的,它们互相吞噬,记忆会通过喂食转移。
这听起来像是一个戏剧性的领域。
顺便说一句,这打开了大门。所以人们做了实验,不仅在秀丽隐杆线虫中,还在鱼类和某些啮齿动物中。这是记忆,大脑转移实验,在植物大脑中。这是在他们认为某些记忆可能是分子的,可能具有分子基础的时候,这非常有吸引力,几乎就像某种科幻小说。你可以把记忆储存在分子中。
就像我们通常思考记忆的方式,它是在神经元回路中形成并编码在特定信号的强度中等等,但是,能够提取记忆,将其简化为分子并将其转移的想法,非常非常有趣。所以这就是它吸引这么多人的原因,这最终导致了一场灾难。所以有一次调查。
没有人能够复制任何东西。这是一团糟。尽管总有一些科学家说,是的,我们可以在这个方面复制。他们在麦康奈尔的背后。工作人员是不同的。
同样,人们认为他们无法复制,他们的复制问题,但这不一定是,有些人复制了,但这不一定是关于复制整个事情。但问题是记忆的转移是特异性的,而不是整体的。所以,对。
就像你可以想象,传递的是对电的超敏感性,而不是电引入的特定位置。
或者甚至更多,甚至只是,你知道,一种更深层次的、更普遍的警觉性,你会更快地学习任何东西。这也是,但这并不是他的问题所在。他被指控更糟糕的事情,他被目标是使用邮件炸弹。
对许多科学家来说,持续了五十年。他反对助手,我认为,爆炸了。这就是他的研究方向结束的方式。
就在最近,几年前,一位来自波士顿的迈克·利文和他的博士后研究员复制了麦康奈尔的一些切除头部实验。但他们使用非常精密的设备和自动跟踪,他们可以说他们可以复制其中的一些。他的,他的经验确实如此。
而且他们不会打开实验室里的包裹。
他们有一些你应该了解的有趣故事。
让迈克来,他很熟悉他的工作。我现在才知道他们做了这个。
所以他们在几年前发表了论文,这非常有趣。但当然,他们不知道这是如何发生的。机制尚不清楚。
迈克尔更进一步。这太迷人了。这是在七十年代和八十年代进行的实验。
他说,他不仅可以通过切碎的动物来转移记忆,而且他可以取下学习的动物,将其分解成不同的部分,只是DNA,只是RNA,只是脂肪,蛋白质,糖。他说传递记忆的部分是RNA。这非常非常有趣,因为这比我们今天所知道的一切都要早很久。
一旦我们进入病毒,解释我们做什么,然后你就会看到,你实际上可以喂养蠕虫RNA,并让许多事情发生。每个人都知道这是真的。好的。
所以这种方法非常有吸引力,顺便说一句,在它成为流行知识的时候,每个人都知道这个实验。八十年代有一个关于它的电视剧集。有关于它的漫画书,关于它的书籍。
所以这非常,人们在吃RNA,因为他们认为那是RNA中的记忆。这是完全的胡说八道。但这在那些年里引起了很大的轰动,这也是它直到最近才如此有毒的部分原因。
你不能碰它,因为它被认为是伪科学,就像当时一样。所以这只是你不想碰的东西。然后我们回到关于记忆遗传或获得性性状遗传的其他生物体,在哺乳动物中,在人类中。
除了这些乌云,这些遗留的事件之外,还有一些理论上的问题。为什么这会发生,必须克服哪些障碍才能发生。你可以谈论许多不同类型的障碍,并且,你可以将其归结为两个主要障碍。第一个障碍,我们提到的是体细胞与生殖细胞的分离。
生殖细胞,它们可以对经验做出反应,精子和卵子。这些所谓的生殖细胞不能。
这就是想法。或者它们是隔离的。体细胞中发生了什么?首先想到这个障碍的人被称为魏斯曼,魏斯曼在19世纪。
所以今天这被称为魏斯曼屏障,体细胞与生殖细胞的分离,只有生殖细胞系将信息传递给下一代。这也称为第二遗传生物学。这是非常非常根本的。
所以自然选择是第一个。这与体细胞隔离一样重要,因为它对我们的运作方式,对我们身体的运作方式至关重要。顺便说一句,魏斯曼认为,如果环境对生殖细胞有直接影响,那么这也许可以传递给下一代。
所以他并没有像他的障碍所暗示的那样严格,但这并不是大多数人记住的方式,好吗,但他认为这是不必要的。自然选择可能足以解释一切。他将其比作在大海中航行的船,它张开了帆。
所以你不必假设它有发动机,风在吹。你不必假设。自然选择可能就足够了。
所以这个障碍仍然存在,但并非完全如此,它在某些生物体中被突破了。我们将在第二部分讨论这个问题。另一个障碍是,如果我们现在必须理解另一个障碍,我们必须谈论表观遗传学。
我们必须定义表观遗传学以及它是什么。表观遗传学是另一个人们滥用并混淆一切的术语,即使是该领域的人,这个术语本身是在四十年代由康拉德·沃丁顿定义的。他谈到了基因与环境之间的相互作用,以及最终导致表型后果的产物,以及基因如何影响发育。
后来,人们发现了改变基因作用的机制,不同的机制,并开始将这些称为表观遗传学。例如,DNA是由四个基本元素构成的,是A、T、G、C。它们可以被化学修饰。
因此,除了你在DNA序列中拥有的信息之外,你还拥有碱基修饰中的信息。最常见的修饰,比其他修饰研究得更多的是胞嘧啶的修饰,即在胞嘧啶上添加一个甲基基团。而且,这可以被复制。因此,在DNA复制和细胞分裂之后,在某些情况下,这些化学修饰也可以被添加并复制并保留下来。
对于那些不太熟悉的人,我们正在考虑基因和基因结构。我们可以想象一下,你提到的碱基A、T、G、C,但我们可以想象一下,通过诸如甲基化之类的修饰,它就像取原色并稍微改变其中一种颜色,稍微改变色调一样,这就会打开大量新的彩色组合选项。
更多的组合,更多的方法,更多信息。有DNA的修饰,还有浓缩DNA的蛋白质的修饰,称为组蛋白。它们也被许多不同的化学物质修饰。同样,甲基化是一种非常常见的修饰。乙酰化,甚至苏氨酸的磷酸化。
对吧?
这是几年前《自然》杂志上的一篇新论文。
几年前。
可以改变DNA。不是DNA序列,而是可以改变DNA表达的部分。
从本质上讲,在我之前使用的比喻中,关于线如何缠绕在卷轴上。
从本质上讲,这决定了DNA的紧密程度,基因现在更容易或更难接近,因此可能表达得更多或更少。这是影响基因表达并产生基因功能的一种方式,还有许多其他方式,而不仅仅是这一种。所以当这一切开始被理解时,人们开始谈论表观遗传学。人们开始谈论这些修饰。忘记了最初的定义,当人们说表观遗传学时,他们谈论的是甲基化之类的事情。
而且,为了说明这一点,我们可以想象一对同卵双胞胎,所谓的单卵双生子,我们可以进一步说,他们的单卵双生子是在相同的遗传背景下。因为双胞胎可以在不同的早期环境中被抚养长大。但假设这两个双胞胎被分开抚养。一个经历了某些事情,另一个经历了其他事情。他们吃不同的食物,并且有可能通过表观遗传机制,通过甲基化、乙酰化、磷酸化等,一个双胞胎中某些基因的表达可能会相对于另一个双胞胎被放大。
所以,是的,我们知道,即使在基因上完全相同,它们也是相同的。但它们看起来不同,而且它们是不同的。这是我们经历的,我们所有人都会经历的。
这可能是因为这些表观遗传变化,好吗?或者这可能是因为其他机制,因为基因对环境的反应。基因并不存在于真空中。
有些基因需要被转录因子激活,并且有一整套机制负责使基因发挥作用。所以我们是我们遗传物质和环境的结合。所以当人们谈论表观遗传学时,只谈论修饰,他们也不是完全正确的。
我对表观遗传学的定义是,发生在细胞分裂过程中或更有趣的是,在这个播客中,跨代遗传,不是因为DNA序列的变化,而是通过其他机制。我认为这是最好的定义,它可以让你理解你在谈论什么。
然后,问题是,如果发生这种情况,那么究竟是哪些分子传递信息?这些可能是DNA或浓缩DNA的蛋白质的修饰吗?或者还有其他携带信息的媒介?哪些分子可以做到这一点?我实际上认为今天最有趣的参与者是RNA分子。
好的。在我继续之前,我只想说,当我们谈论表观遗传遗传或获得性性状遗传时,除了我们讨论的体细胞与生殖细胞的分离之外,另一个主要障碍被称为表观遗传重编程,即我们在生殖细胞中获得不同的修饰。生殖细胞中的遗传物质会发生各种变化。
这些化学变化,修饰,等等。但是这些修饰在世代之间的转变中大部分都被擦除了。所以在精子、卵子中,以及在胚胎早期,大多数这些不同的修饰都被去除了。
所以我们可以从基于遗传指令的空白石板开始。这是至关重要的。否则,根据理论,目前尚不清楚这是否属实,因为在某些生物体中,这种情况并没有真正发生。
我们将不会按照物种典型的遗传指令发展。为了保留这一点,我们将对观众进行修改,以便开始关注你。这在成员和人类中都是一样的。这就像对大多数魔法的解释一样,在任何一天,他都移动了大约 90% 的它们,某个名字,可能是坚持的。
所以,要正确理解的想法是,有一些优势在于擦除一切,回到最初的计划,在椅子家具的比喻中。
说明书是向每个人发放的,对吧?只有某些指令用于某些细胞,比如皮肤细胞、神经元或肝细胞,或者其他任何细胞。在其生命过程中,这些特定指令会发生一些调整。好吧,也许就像 IKEA 家具一样,有时他们会给你七个而不是八个特定的螺丝,或者他们给了你正确的数量,但你把它们放在了错误的地方。
它改变了事物运作方式的一些变化,假设家具可以繁殖。但在家具作为细胞的比喻中,制造器官的细胞与需要复制的另一个有机体结合。所以,这个想法是获取指令,但要清除所有笔迹,所有这些额外的细微修改,所有者对它进行了修改,并回到原始指令,对吧?
因为如果你想拿回说明书,你想拥有制造所有家具的全部潜力。你不想被限制在你在一个特定房间里制造的那些家具。
所以它本质上与获得性状相反。特征是基于我们所说的生物学术语“后天获得的”,基于你的经验,但也是你父母的经验,对吧?在某种程度上,我们想消除所有这些,回到他们提供的基因。是的。
但它更复杂。它比这更复杂,因为即使在成员中,我们也有一些非常显著的例子,其中一些标记被保留下来,例如,经典的例子是印记,这是一个非常有趣的现象。DNA 的运作方式是,你从你的母亲和父亲那里继承了一份副本,然后你在你身体的每个细胞中都有两份副本,如果你是人类的话,每条染色体都有两份副本。
然后,所以,每个基因都表示两次。这些被称为等位基因,基因的不同版本。想法是,一旦你到了下一代,你继承的两份副本是相等的,你从母亲还是父亲那里继承它们并不重要,对吧?有些情况下确实很重要。
有一些基因被称为印记基因。你从母亲还是父亲那里继承它们确实很重要。而这正是通过表观基因组发生的。表观遗传学不是因为 DNA 序列的变化,而是因为这些修饰在世代间的维持。
据我回忆,凯瑟琳·多洛克的精彩工作表明,尤其是在大脑中,有证据表明某些细胞包含来自母亲的完整基因组,或来自父亲的完整基因组。
它也可能在你的生命中发生转换。所以她的工作表明,在你生命早期,表达的母本拷贝与你成熟时不同。
所以父母和孩子们要注意,对于那些说,“哦,你知道,孩子更像你或更像我”的人来说,这可能会随着时间的推移而改变。如果你在考虑你的父母联系,并想知道你是否会从母亲或父亲那里继承某种性状,它当然可以是两者兼而有之,或者只是其中之一,我认为大多数父母都会不时地在他们的孩子身上看到并描述这一点。那就像父亲,那就像母亲。
但重要的是要知道,在这种情况下,环境起作用了。不,这一切都只是它是否遗传自母亲或父亲。
是不是母亲或父亲身上发生的事情产生了影响?所以这有点。问题是,现在环境能否改变成熟的个体?所以,理解自然和后天之间存在差异非常重要。
这非常令人困惑。人们,是,是,有点子。例如,人们告诉我,我养马很多年了,我只是知道这匹马的性格与那匹马非常不同。
所以这就是表观遗传继承。不,它可能只是基因决定的。是的,这匹马继承了一套遗传指令。所以它不同,不必与表观遗传学、表观遗传继承有关,这意味着父母的环境以某种方式改变了孩子。
并且存在这两个主要的障碍,即瓶颈,我们必须考虑哪种类型的分子以及如何桥接它们。所以一种可能性是,确实存在数量有限的化学修饰能够存活下来,大约 10%。所以这可能是……
非常有趣,不算少。
不算少。但也许,也许,好吧,这是一种可能性。另一种可能性是存在其他机制,目前在人类中,情况真的不清楚,什么被传递了,如果它能传递,它是什么分子。
我们稍后会谈论其他有机体,情况要清楚得多。但在人类和成员中,一般来说,有很多环境改变孩子的例子,无论你是否需要调用表观遗传机制来解释这种现象。这还不清楚。
首先,这是如何区分自然和后天,其次,因为机制还没有被理解。所以,在人类中有一些经典的例子,在世界不同的地方,荷兰、中国、俄罗斯,都经历过饥荒、饥饿时期,需要进行大量的流行病学研究来研究后几代。因此,在怀孕期间挨饿的妇女的孩子在许多方面都是不同的。他们的出生体重不同,对葡萄糖的敏感性不同,而且还有一些生物学上的差异,患某些疾病的几率更高。这已经在非常大型的研究中得到了证实。
是否有任何例子表明,饥饿或某种类型的苦难、某种挑战、某种感官挑战或基于生存的挑战导致了适应性性状?
是的,在不同的生物体中。这可能是权衡的结果。所以这可能也是一个缺点。
举个例子,有两个例子浮现在我脑海中,其中一个例子是,如果你给雄性小鼠或老鼠施加压力,我不记得这是苏黎世联邦理工学院伊莎贝尔·曼索的工作。
如果你给雄性施加压力,你可以通过许多不同的方式做到这一点。我不记得他们到底是怎么做的。但你可以做,你可以把它们和它们的同伴分开。
你可以进行社会挫败,各种事情。那么下一代的压力就小了。他们表现出较低的焦虑。
阈值。压力更高。
是的。然而,我认为他们有记忆缺陷和其他……
也许处理压力的优势可能是,我没有直接证据。有一些模糊的想法,你知道,我们能够将我们的思想锚定在过去、现在和未来,这在某些情况下似乎非常适应,而在其他情况下,这可能会让我们反复思考,而无法适应地关注我们的……
当前的挑战。一个例子是新的接触?我认为这是来自美国奥利弗·汉德尔的著作。
来自密歇根州。这些不是我的研究,但它们提高了下一代对类似药物接触的耐受性。
这里有趣的是,它非常非特异性。所以你用尼古丁处理它们,然后在下一代中,它们对尼古丁更耐受。但也对可卡因更耐受。
我认为这对我来说是有意义的,因为尼古丁显然会激活胆碱能系统、多巴胺能系统和……
在这项特定研究的文件中,如果我没记错的话,他们表明这种情况发生,这种影响很小,即使你使用拮抗剂来阻断尼古丁受体。所以,所以,这更多的是关于例如生物清除和英雄功能的某些东西被传递,并且非常非特异性。
我喜欢你今天给出的所有例子,尤其是那个例子,我希望人们,如果你只是在听,我会微笑,因为生物学有时是如此神秘,你知道,明显的机制很少是真正起作用的机制。人们总是问,为什么?为什么是这样?我会说,我知道的一件事是,我没有参与设计阶段。如果有人声称他们参与了,那么你绝对想尽快退缩。
并且可能存在许多权衡。例如,我们开始,还有许多其他人研究的影响,我们将在第二部分深入探讨。
但是,这表明,当你开始时,后几代的寿命更长。我认为这将是其他事情的权衡,例如生育能力。所以下一代更生病,更不肥沃,也许正因为如此,他们活得更长。所以这可能不是一件好事。
安娜,我不会画你,当然,因为你所做的事情和为我们展现的事情是伟大的。但回想几年前,实际上以非常悲惨的方式结束的一个例子。我认为他是在圣地亚哥县。有一个某种邪教,对……
嗯,永生感兴趣,所以他们阉割了男性,阉割了他们自己,认为以某种方式维持某种青春期前的状态,恢复到青春期前的状态,会以某种方式延长寿命,他们认为性行为以某种方式限制了寿命。这是一个在更古怪的寿命延长社区中被抛出的想法,他们也剃了头,他们也穿同样的运动鞋,但他们也在山火评论经过城镇时集体自杀。嗯,但这只是许多邪教中的一个例子,目标是……显然不是寿命延长,而是缩短寿命,但目标是某种永生或某种……卡路里限制,对。
这,这与通过卡路里限制我们可以活得更长的整个想法非常吻合,这实际上可能是真的。我认为这仍在争论中,因此关于间歇性禁食和禁食的所有争论都是如此,但众所周知,如果你吃得过多,你的寿命会缩短。这是很清楚的。
众所周知,一个物种中体型较大的成员的寿命比体型较小的成员短得多,例如大象与老鼠。所以所有这些事情中都有一些真相的碎片。但在我看来,真正的问题是,真正的机制是什么,为什么会出现这样的事情,对吧?而“为什么”的问题非常危险,对吧?
对吧?但也很有趣。所以,当涉及到新陈代谢变化和营养时,有很多例子表明,你过度喂养或挨饿都会对后几代产生影响。许多时候,效果会根据你的做法而有所不同。
再次,这些都不是我们在成员中做的,但人们表明,让母亲或父亲挨饿或过度喂养会改变下一代的体重,以及对葡萄糖的耐受性,以及其他方面,以及繁殖成功率。事实上,存在某种被传递的东西,这是很清楚的。问题是它有多神奇,以及你是否需要新的生物学和表观遗传学来解释。我的意思是,如果你影响了下一代,它不一定要通过生殖细胞,也不一定要涉及表观遗传学。
你改变了动物发育过程中的新陈代谢,这显然会影响到……例如,如果你给怀孕的女性施加压力,就像在海拔高度研究中发生的那样,婴儿已经直接暴露于环境中。所以这甚至不是遗传效应。婴儿本身受到了影响,这是一个直接的影响,非常有趣,非常重要,有很多意义,它们将与你必须考虑的遗传学分开,以了解正在发生的事情。
不一定需要新的生物学和新的遗传继承生物学。不仅表型受到影响,胚胎也已经受到影响,所以下一代也直接暴露。你不需要任何新的生物学来解释它,它也不一定涉及表观遗传学或遗传学。
对我来说很清楚的是,在女性中,你将产生的卵子总数以及可能被精子受精的卵子数量是有限的,但在男性中,精子周期为 60 天,这让我产生了一个问题。嗯,胎儿男性,作为胎儿生活在他们母亲体内的男性,是否已经开始产生精子,或者是由原始生殖细胞提供的……
精子是否会上升?所以,我不想详细说明具体时间是什么意思。但是,但是,母亲的TS暴露也会影响最终父亲遗传信息的传递。还有很多例子表明,仅仅是给父亲施压就会影响精子并影响下一代。
如果你追溯到两代,如果你追溯到两代之后,不是指孩子,而是指孙子辈,那么它就非常明显了,因为你检查的是发生的事件,尽管下一代从未接触过最初的挑战。所以,当我们谈论通过生殖细胞系进行的表观遗传继承时,我们谈论的是两代,而当通过母亲进行时,我们谈论的是三代,当你需要调用一些真正的表观遗传机制时。而证据就变得更加稀少,难以捉摸。
有一些例子,更令人信服。这个领域正在快速发展和改进。例如,现在许多人使用切割边缘技术,使用IVF,利用或转运胚胎,以确保你实际上正在研究遗传信息,而不是环境。哦,它会通过种系传递。所以这是正在研究的东西。
有一些关于三亲IVF的研究,他们取母亲的DNA,父亲的精子,然后取母亲的线粒体DNA,把它放到一个新的卵细胞中。
并非全部如此。或者你只需要取精子并转移它,然后受精。
将卵子受精到标准的IVF中。是的。
标准的IVF,你可以用很多不同的方法来做,但是这个想法是,你将母亲的环境与父亲的环境分开,并控制和分离先天与后天。
环境。
变成了培养皿。是的,所以,这个领域正在改进。人们进行实验,有更高的标准,所以有更多的重复和更好的控制。
有一些关于传递效应的例子,这取决于你问谁,人们是否相信它。许多遗传学家不相信它,而许多人相信它,这取决于群体。由于许多原因,存在强烈的抵制。
其中一些是合理的,一些是不合理的。这是科学过程的一部分,以及事物是如何运作的,因为它正在挑战既定的文献。所以这本身就非常有趣。如果你问心理学家,许多心理学家相信它,关于创伤和类似的事情,而群体遗传学家则较少相信。
所以这真的取决于,我认为我们正处于一个时间点,我们并不真正知道它是否发生,以及在多大程度上发生,我们需要大型研究,即使你考虑正常的遗传研究,人们试图理解复杂性状的遗传和表型,比如任何涉及大脑的东西,我们现在知道你需要研究很多人。所以现在这些大型基因组关联研究,大型遗传研究,涉及数十万人。没有人对表观遗传学进行过这样的实验,这更复杂,因为你还需要考虑环境,而且我甚至不确定我们知道如何设计这样的实验。
这非常,非常具有挑战性。所以,对这个想法的抵制部分是基于技术原因,因为这些障碍以及争议。另一方面,人们真的想相信它,因为它在某种程度上赋予了你的生活意义,如果你可以通过改变你的生活方式来改变你的孩子的生物学和心理学。
我可以理解为什么许多人希望发生这种情况,即使是著名的物理学家薛定谔。他在1944年写了一本非常重要的书。这是在沃森和克里克之前。它叫做《生命是什么》。
这实际上是一本促使许多物理学家建立分子生物学的书。非常,非常重要。他谈到了可遗传物质,也谈到了进化。不幸的是,他说获得性状的遗传是不正确的。
它不会发生,对吧?这非常,非常令人遗憾,或者不幸的是,因为与达尔文的自然选择不同,无论你做什么,选择都会根据实验中的指令发生。当然,你可以影响它,你可以给你的孩子钱和教育,但你不能生物学地影响它。
你也可以。所以,我感兴趣的一件事,出于多种原因,是伴侣选择。我的意思是,在某种程度上,我们认为我们想找到一个善良的人,顺便说一句,这似乎是主要特征,至少根据数据告诉我们的,关于女性喜欢男性,人们喜欢善良的人。
还有资源潜力。还有美丽或静态吸引力。大多数女性选择男性,男性选择女性,反之亦然。但就生殖而言,卵子来自女性,精子来自男性,很明显,所以我们选择许多性状,但据推测,我们也在潜意识中选择许多与活力相关的性状,即如果我们与某人生育后代,这些性状将被选择。
对吧?我们实际上对此进行了研究,我很乐意告诉你。
稍后再说。
我们理解机制。我们稍后会详细讨论,但现在,我们先深入研究蠕虫。但是,是的,最初计算群体遗传学如何运作是为了简化事情并进行数学计算。
所以我们假设它是随机的。当然,它并非如此。所以这使事情复杂化,因为我们知道,并且有关于某种感知免疫兼容性等的研究,我不知道。
当然,我们熟悉我们寻找的其他性状,例如潜在的养育能力,即某人是否可靠,这预示着他们的养育能力和后代潜力。你可以在这些事情之间画线,没有任何直接证据,但它们看起来是如此合乎逻辑,对吧,某人善良,我们也会坚持下去或诚实,这些感觉。但人们会选择某些生物学性状,如免疫功能或其他形式的强健性,我们没有意识到这一点,我认为这是一个迷人的。
迷人的生物学领域,是的,所以这就是蠕虫研究的现状。然而,还有一点需要提到,那就是除了对DNA的化学修饰以及组蛋白修饰DNA之外,还有一些其他机制可能传递信息,包括几代之间的信使RNA的传递,并且有不同类型的RNA,不仅仅是我们之前提到的信使RNA,它编码用于制造蛋白质的信息,还有其他RNA调节基因表达。
我认为,近年来,在疟疾领域,RNA作为可能在几代之间传递信息的分子,占据了中心地位。我认为这是前沿领域,还有很多东西需要理解,但是RNA具有很大的潜力,正如我们很快就会解释的那样,但我们必须先去广告。
感谢你对遗传学、RNA、表观遗传学的精彩概述,这基本上是对这个非常有趣且复杂的领域的调查。但是你已经为我们简化了很多,在我们转向讨论蠕虫之前。我想在Huberman实验室播客中插一面旗帜,并说我们即将讨论的是,在这个播客上,任何人都第一次讨论所谓的模式生物。我可能在这里或那里提到过关于蜜蜂、咖啡因和花卉偏好的研究,但通常情况下,这只是顺便提一下,我们很快就会转向人类。
我知道,我们大多数听众都关注人类、人类生物学和健康等,但我必须强调模式生物的重要性,以及它们在多大程度上帮助我们了解人类健康,尤其是在细胞的基本功能方面,对吧?我的意思是,有人可能会争论,好吧。并且有一些关于线虫和老鼠的争论,它们确实导致了相同类型的数据。
和人类,好吧,当然有这些情况,但是大多数模式生物绝对至关重要,并且基本上帮助我们了解了我们对人类健康的大部分理解。所以在我们开始描述蠕虫本身之前,你能向普通观众解释一下什么是模式生物吗?对吧,它们不是在建模,它们显然不是在摆姿势拍照。这是什么意思,以及一些常见的模式生物是什么,以及你为什么选择研究特定类型的蠕虫来研究这些迷人的主题,毫无疑问,这些主题也在一定程度上发生在人类身上。
所以,很高兴也很荣幸能在这里代表模式生物。我真的很高兴能做到这一点。这是值得的,因为正如你所说,模式生物极其重要,我们从它们身上学到了很多关于生物学的知识。
模式生物意味着许多人都在研究它。所以有一个研究它的群体,人们研究它,说它,许多类型的生物,但不是所有生物。有一个庞大的研究人员群体,他们共同努力创造所有资源、工具和积累的理解。
在生物学领域短暂的历史中,有很多模式生物。它并不长。我们通过它们了解了生物学的各个方面,包括许多重要的疾病,人类疾病,这些是细菌噬菌体,它是细菌的病毒,果蝇,被称为秀丽隐杆线虫,这是我们开始实验室时使用的,斑马鱼,被称为丹尼奥,还有。
当然,还有。
其他模式生物,还有很多,还有植物,最重要的植物是拟南芥,也许不太多。
现在,但非人类灵长类动物,猕猴,食蟹猴。
我不知道如何准确地定义,但新兴的模式生物有很多,包括我们之前提到的扁虫,这种再生能力很强的扁虫,是研究世代遗传的极好模型。如果我们能长出新的脑袋,那将是不可思议的,我们可以从这些生物体中学习。
我们可以从研究这些动物身上学到很多关于人类的知识的原因是,我们都进化自同一个祖先。所以我们共享,我们共享了很多功能,以及很多基因选择。它们有不同的模型。
模式生物有不同的优势,它们有时有一些在它们身上更明显的东西,我们可以研究。例如,学习和记忆最初主要是在海兔中研究的,在那里取得了许多发现。因为它有大的神经元,你可以很容易地研究它们,例如。
是的,蜗牛会学习。
是的,它们会学习。即使是秀丽隐杆线虫。我们研究学习的方法,它们并不仅仅是另一种重要的理由来使用它们。当然,你可以,你实际上可以在它们身上做实验。我们不能对人类做我们对这些动物做的事情,我们可以改变它们的基因,对它们做各种事情。
在某些情况下,我认为你会告诉,例如,秀丽隐杆线虫,特别是针对特定神经元类型的连接,是如此的刻板,你可以观察几个不同的蠕虫,你可以,研究秀丽隐杆线虫的群体实际上已经对每个神经元进行了编号,这样世界两端的两个实验室就可以发表关于同一个神经元的论文,知道它在两个不同的实验室中是同一个神经元。这在任何哺乳动物模型中都非常难以做到,在老鼠中,当然在人类中更是如此,这给研究诸如学习之类的现象带来了巨大的挑战。
是的,所以秀丽隐杆线虫,这是我们现在研究的明星,以及,我们研究的是什么。它们是线虫,一种只有1毫米长的圆形蠕虫,所以你可以用肉眼看到它们,你必须在显微镜下观察。
它们在自然界中生活在哪里?
它们,它们,它们过去被称为腐生生物,我认为。但这并不完全正确。它们存在于许多地方,但它们主要存在于腐烂的水果和树叶中。
还有,你也可以在地下找到它们,但你也可以找到它们。它们是自由生活的,所以它们不是寄生虫,但你有时也可以在蜗牛中找到它们。好的,但是分离它们的最佳方法是从腐烂的水果中。
不,我喜欢它们不是寄生虫的想法。我希望这些蠕虫不会感染你。
所以它们不是寄生虫。它们真的很有趣,因为它们很小,很容易处理,它们以细菌为食。这就是它们在实验室里吃的东西。
你可以用细小的金属丝来挑选它们,并移动它们,改变它们的基因,并对它们做很多事情。但是它们在遗传学研究中有很多优势。正如你提到的,它们体内细胞的数量总是确定的,所以秀丽隐杆线虫总是大约有959个细胞。大约是。
好的,不是960。
九点五十八,九点五十九,好吗?其中三百零二个总是中午三百零二个。现在关于推特上是三百零二还是三百,存在着巨大的争论。我的意思是,我不想惹上麻烦,好吗,但人们对此非常非常认真。我认为是三百零二,但最好不要卷入其中,因为我会陷入困境。
但我们可以在这里平衡所有事情。但你说三百零二,当然,你在这种模式下比我更了解,高潮,无论如何,我会说三百。然后我们在各方方面都取得了平衡。
在政治上,在秀丽隐杆线虫中。所以,它总是相同的。每个神经元都有一个名字,就像你说的那样,我们不仅每个神经元都有一个名字,而且许多神经元我们都知道它们的功能。
所以,有一些感觉神经元,它们在特定情况下感知特定的化学物质,我们知道这一点,并且这些化学物质只会被一种神经元感知,例如,有运动神经元和感觉神经元,等等。我们知道有多少个神经元,我们知道它们的功能。我们也知道它们是如何连接在一起的。我们有一张从八十年代开始绘制的神经元连接图,就像一张地铁图,告诉我们哪个神经元与哪个神经元相连,它是一样的,好吧,人们过去认为,在基因相同的蠕虫之间,它完全相同。现在我们知道存在细微的差异,但大体上是一样的。我们有一张地图,一张旧地图。
我们可以用它来研究所谓的连接体。连接体,不仅如此,蠕虫是透明的,所以我们实际上可以使用特定的工具看到神经元在燃烧,我们可以使用光遗传学激活和沉默基因。就像我在播客中讨论的那样,我们可以让蠕虫向前或向后移动,或产卵。
通过照射不同波长的光线。我们拥有非常强大的工具来操纵大脑。最重要的是,我们对这种生物的基因组有很好的了解。秀丽隐杆线虫是第一个在人类之前完成基因组测序的动物,当然,还有细菌。我们知道这一点。
每条蠕虫,每个母亲大约会产下二百五十个几乎基因相同的幼虫。我们可以,我们知道我们在哪里培养它们,环境是受到严格控制的。我们在只含有细菌的培养皿中培养它们,因此我们可以很容易地区分先天和后天因素。
我经常思考的一件事是世代时间,你知道,尽管我自己不是人类,但某些大脑,因为有一百万种物种,你可以做所有你能在秀丽隐杆线虫身上做的事情。但小鼠的一个主要问题是世代时间有点长。你配对两只小鼠,它们交配,你二十一天后得到一窝小鼠,这似乎是,好吧,只有二十一天左右。但如果你是一名研究生或博士后,试图做一个项目,这意味着实验时间可能会延长到三到四年。想想你在秀丽隐杆线虫身上能做的事情。
秀丽隐杆线虫的一个主要优势是世代时间为三天,三天。因此,你可以在一年内完成数百代蠕虫的实验。
博士。这非常重要。不仅如此,每条蠕虫都会产下数百个后代。因此,你将拥有几乎基因相同的蠕虫,因此你将拥有进行实验的统计数据。
蠕虫可能不介意生活在这些琼脂培养皿上,吃着细菌,你知道,这是一个值得怀疑的问题,我的意思是,我当然是一个受控环境的支持者,只要这种受控的动物研究对于人类疾病的治疗发展是必要的。
但这总是有点,有点像,有点令人不安的事情,当你处理哺乳动物时,它们生活在远离其自然环境的地方。如果我说这最终会影响你,我是在撒谎。如果它没有影响你,你可能会怀疑你自己的心理状态。
对吧?我也认为这很重要,但对我来说,在蠕虫身上工作更容易。我不必。不,我不会为此感到难过。是的。
它们很快乐。
它们很快乐。你,我的意思是,如果一条蠕虫死了,对人类来说,这比其他更敏感的动物要痛苦得多。
是的,我同意。
是的,所以是的。因此,研究秀丽隐杆线虫有很多优势。现在,我们有非常明显和明确的证据表明,获得性状的遗传是存在的。以至于我认为表观遗传学领域的几乎没有人会反对这一点。
嗯,很大程度上要感谢你和你所做的工作。那么,你能告诉我们你第一次在秀丽隐杆线虫身上做的实验是什么,它让你确信获得性状的遗传是存在的吗?因为当然,最好的实验和实验者总是试图证伪他们的假设,当假设在所有对照实验、反复探究和试图自相矛盾之后仍然成立时,它就被认为是一场胜利。但这是一种我们必须非常谨慎享受的胜利,因为我们倾向于希望我们的假设是正确的。那么,你第一次确信获得性状遗传的实验是什么?
以色列,我做的第一个实验是在我的博士后期间,与奥利维尔·霍平在哥伦比亚大学一起做的。我们想测试蠕虫是否可以跨代传递,多代传递抗性。
嗯,这是一个非常有力的时刻。
这是一种相关的特性,在蠕虫中。这些蠕虫不像我们一样拥有专门的免疫系统。它们没有T细胞或B细胞。它们使用RNA非常有效地防御病毒。事实上,当我们开始这些实验时,没有任何已知的天然生物可以感染秀丽隐杆线虫,这令人惊奇,因为病毒非常擅长感染。蠕虫对病毒的抗性是由于小RNA分子,这些分子沉默病毒基因,这些被称为小RNA。现在,在我解释我的实验之前,我们需要讨论一下它们。在2006年,两位研究秀丽隐杆线虫和RNA干扰的研究人员获得了诺贝尔奖,他们证明了一种机制,即小RNA分子可以调节基因表达,他们已经证明,如果你用双链RNA分子注射蠕虫,这些分子是双链的,它们会导致细胞沉默与这些RNA序列匹配的基因。
这有点像从你的咖啡桌说明书中取出特定的说明,然后把它插入到书中。通过这样做,你阻止了某些基因的表达。
原始页面,完美匹配。他们发现,双链RNA是启动反应的物质,导致产生小RNA分子,这些分子实际上会找到信使RNA并导致其降解,因此你不会得到蛋白质。
他们因为发现这一点而获得了诺贝尔奖,人们发现这在许多生物体中都是保守的,包括人类。现在有药物利用这种机制。这只是在2006年获得诺贝尔奖。
论文发表在1998年。现在有药物利用这种机制。我只是介绍一下。
并说这不仅是一个最近的发现,而且是一个非常重要的发现,安德鲁·法尔和克雷格·梅洛也是非常友善的人。是的,他们只是非常友善的人。克雷格·梅洛是一位优秀的,我认为,风筝冲浪者。
我唯一一次见到梅洛本人是在一次会议上,他有一只黑眼,我想,好吧,我想他也是个决斗者什么的,但事实证明他当时在冲浪。所以科学家实际上做的不仅仅是去实验室,诺贝尔奖获得者也是如此,好吧。我会让你继续的。感谢你精彩的介绍。
科学家们,还有许多生物体上的研究,研究了这种机制是如何发生的。它被称为RNA干扰,RNA干扰基因的表达。RNA干扰基因的功能,它也被称为基因沉默,因为这些RNA导致基因沉默,而不是改变表达,而是沉默它。
你可以在他们发表的关于此的第一篇论文中找到许多其他功能。他们已经证明,导致沉默的机制是双链RNA。他们已经证明了两件非常重要的事情。其中一件是,如果你用双链RNA注射蠕虫,你不仅会在注射的细胞或组织中看到作用,而且会在整个蠕虫体内看到作用。
它的传播方式并不完全清楚,但很明显它会传播。你可以在全身看到沉默。这还包括生殖细胞。
因此,如果你将双链RNA注射到蠕虫的任何部位,即使是头部,你也会在下一代的生殖细胞中看到这种效应,在直接后代中,在下一代中,孩子们。所以这确实是明确的证据,证明这是遗传的。然而,这只是一代,好吧。
后来的一些研究表明了一些事情,这会立即让你想起我关于规划RNA的教诲。你可以只取蠕虫,用产生这些RNA的细菌喂养它们,并且沉默会从注射部位,从肠道(细菌被吃掉的地方)传播到身体的其他部位,以及下一代。所以,在我提到我与行星的肯尼弹道实验之前,我们先不要笑。
A,现在你看到这可以发生,这并不是我们自己发明的。这现在每天都被世界上任何一位秀丽隐杆线虫生物学家例行公事地进行。但这种方法已经被应用了数百万次,总计,你也可以用RNA喂养秀丽隐杆线虫。你只需把它放在琼脂培养基中,让它们吃掉它。同样,这也会在全身传播。
孩子,好吧。
这就是我们通常的做法。我们总是,当我们想要时,使用这种技术来观察基因的功能。如果你想看看特定基因对于某种行为或某种东西是否重要,研究方法是使基因活性失效。
我们通过用与该基因序列匹配的双链RNA注射蠕虫来做到这一点,这将导致基因活性沉默。然后我们,如果然后效应停止,我们就知道这些基因参与其中,我们从不只检查一条蠕虫。所以我们用双链RNA喂养母体,然后我们检查它的所有后代,所以我们可以对数百条或数千条蠕虫进行统计分析。所以这是有效的,而且不会超出范围。完全,事情是公平的。
可以说麦康奈尔的实验,把这些蠕虫切碎,图形图像,把这些蠕虫切碎,然后喂给其他蠕虫,规划区域,这些实验可以用双链RNA来解释,它进入RNA干扰。
实际上还没有做过。我们现在在我的实验室里与合作者一起研究这个问题,但还没有发表。
但是是的,这可能是解释。所以我是。所以法尔和梅洛做了这个实验。其他人也做了这个实验。当我开始我的工作时,我想看看除了人工RNA之外,一些天然的性状是否也可以通过小RNA来传递。
因为小RNA,对吧,注射RNA干扰,嗯,解释较短,担心的是,或者你知道,把蠕虫放在富含抑制性RNA的环境中作为实验,这与蠕虫经历某些事情然后将其获得性状传递给后代的情况大相径庭,在我看来,这是一个天壤之别,因为一个是极端的操纵,它说明了一个潜在的原理。另一个是在理论上自然发生在世代传递中的事情。
我们从较少人为干预到较多人为干预。优势,就像现代逻辑一样,人为干预越多,就越容易知道你刚才做了什么,减少一个因素,你可以跟踪结果。所以这总是权衡。
我在奥利维尔实验室所做的是,看看蠕虫对病毒的抗性的魔力,部分魔力在于其以小RNA分子的形式传递信息的能力,这些分子被称为反义RNA,传递给下一代。之前在秀丽隐杆线虫中已经证明,蠕虫通过这种机制抵抗病毒,即小RNA。事实上,这可能是这些小RNA最初进化出来的原因,是为了摆脱病毒和其他寄生基因组元件。
这是一种对抗它们的机制。我所做的实验非常简单。我取了一些蠕虫,然后用病毒感染它们。
当你这样做时,这在过去也已经证明过了。蠕虫会摧毁病毒。好吧,我们使用荧光显微镜和蛋白质印迹非常清楚地证明了这一点。
所以,如果病毒成功感染,蠕虫就会变成绿色。如果病毒被摧毁,蠕虫就会保持黑色。这非常简单。
这是一个明确的读数。这不是。你不需要检查蠕虫,看看它感觉如何。你只需要看到这个绿色的。
光二元响应。是的。
我们采取了线虫。我们用秀丽隐杆线虫感染它们。这也在其他研究中做过。
但我们与之合作的是,我们中和了在后代中产生更多siRNA的机制,因此它们无法从一开始就自己产生siRNA,因为它们根本没有制造这种siRNA所需的基因。好的。然后我们问,当我们用病毒感染这些线虫时,会发生什么。
它们是绿色的还是黑色的?它们能否自己制造siRNA来保护自己?它们保持黑色(而不是绿色)的唯一方法是,如果它们继承了siRNA。
而这正是发生的事情,所有线虫的后代,尽管它们没有制造siRNA所需的基因,却呈现黑色,显示出病毒感染的迹象。这种情况还会持续几代。
好的。因此,亲代线虫有效地将某些东西放入后代的基因结构中,这将为它们提供——我们称之为优势——在这种情况下,如果它们面临与亲代线虫相同的环境,这将是一种优势。
我们确切地知道这些优势是什么:与病毒基因组匹配的小RNA,可以切碎病毒。我们可以在后代中识别出这些小RNA,即使它们没有制造它们的机制,仅仅是因为它们继承了它们。我们可以通过测序来识别它们,就像DNA测序一样。你实际上得到了siRNA分子的额外序列。我们可以看到它们对病毒的反应,并且它们只有在亲代被感染时才会产生siRNA。
所以这里有特异性。是的,它不是某种普遍的抗性传递。我必须谨慎,并承认这并不完全正确。我想承认,我接下来要说的内容并非完全正确。
但想到的类比是,在哺乳动物中,如果一代人承受压力,那么它们的后代在某些情况下可能具有更高的压力抵抗力。我可以想象为什么这会是一种优势,对吧?你的父母生活艰难。
他们有后代,他们希望他们的孩子有更高的压力阈值,因为压力会抑制繁殖。所以我说,归根结底,进化是关于后代的,而不是关于父母的。几乎所有物种似乎都想制造更多自身,并以某种方式保护幼崽,无论是通过自然还是通过非自然方式。
这是一种基于自然的幼崽保护。是否可以说,在对线虫进行的压力抵抗力实验中,它可能是基于RNA的,这可能会设定Luca皮质生产的一些新阈值?我是在推测,我想强调一下,我是在推测。我是在有理由地推测,那就是,我认为对于那些听到线虫实验的人来说,你已经出色地解释了为什么模式生物非常重要。但要考虑这如何在人类世代中运作,我认为这是一个合理的……
事情。是的,在哺乳动物中,我们的siRNA也是一个有希望的候选者,它可以调节压力保护或有害物质在世代间的传递,也许RNA可以做到这一点。然而,在线虫中,RNA还有一个我们尚不清楚哺乳动物中是否存在的功能。
这是我们在第一篇论文中展示的非常关键的东西,即我描述的通过这些RNA传递病毒抗性的机制,不仅影响下一代,还影响多代后代。它会持续下去。
你必须问自己,它为什么不会被稀释?为什么?为什么不会被稀释?我的意思是,每条线虫会产下250个后代。所以如果它们繁殖四代,那就是250的四次方。
所以四代后是四亿。这完全不切实际,什么也不会剩下。这些线虫的秘密是,它们有一种机制可以在每一代中放大siRNA。这被称为RNA依赖性RNA聚合酶。
这是一个复杂的机制,它利用RNA作为模板。一旦它找到目标RNA,它就会产生许多、许多、许多siRNA,因此它们不会被稀释,并且会传递给后代。这就是诀窍。
我们后来还鉴定了调节效应持续时间的基因。如果一开始我们问,为什么它不会在一代后停止?现在我们必须问,为什么它不会永远持续下去?它不会。通常,我们看到反应不仅在有病毒的情况下持续,而且在没有病毒的情况下也持续几代,三到五代。我们发现了充当某种时钟的基因,它们限制了遗传信息的传递时间。
什么?什么样的基因?
我们称这些基因为“muteh”基因。我不知道你的希伯来语怎么样,但“muteh”在希伯来语中是“甜心”的意思,但这个词被修改了。
跨代遗传可以帮助。有不同类型的此类基因。对于其中一些基因,如果你破坏它们的功能,那么传递的效应就会持续数百代。
它永远不会停止,因为它们的作用是阻止遗传信息的无限传递。否则,它将不再适合亲代的环境,你将为错误的事情做好准备。
所以这很重要。我们研究过一种类型的基因,叫做“metoo”。
它实际上是一个在DNA浓缩蛋白的修饰中发挥作用的基因。但还有其他基因也会影响siRNA的性质。
是否存在某种机制来控制传递的持续时间,并以逻辑方式与生物体的寿命联系起来?例如,我认识我的祖父母,但我从未见过我的曾祖父母,当然也没有见过我的高祖父母。
我可以想象,我的高祖父母或曾祖父母经历过某些事情,这些事情会传递给他们的孩子,也许还会传递给他们的孙子。但鉴于人类的寿命在零到一百年之间,通常是八十岁左右,如果我要设计这个系统——再说一次,我没有参与设计阶段——我会希望一个适应性性状传递两代。
因为考虑到物种的寿命,当然也考虑到当今世界与上个世纪相比的不同,不同的压力源、不同的适应性、不同的生活环境……我想传递给我的后代的东西,我可以很好地对冲。我可以对未来一百年,也许是未来两百年做一个很好的预测,但我对未来三百年的世界是什么样子一无所知。我说的话有道理吗?
所以这很有道理,我们确实需要负责任地讨论这个问题的两个方面。是的,你可以想象,线虫中效应持续三到五代的原因是,这与病毒感染等事件有关。我们还发现,当你停止感染线虫时,它也会影响后几代,同样持续几代。
这本身就令人惊叹。我只是想强调一下,我的意思是,你可以想象下一代,就像基因版本的“小心,孩子们”。但我要给你在基因组中额外添加一份午餐包,以保护你免受饥饿的可能性。但它也在说,你们要生孩子,对吧?
他们也会有它。是的,但我必须补充一点,我们还没有证明这必然是适应性的,它也可能是有害的。正如我所说,当你感染它们时,后代的寿命更长。但这可能是生育能力的权衡。
其他实验室也在我们工作的基础上发现,如果你停止感染线虫,后代的寿命也更长。这听起来像适应性,对吧?但这并不是我们的说法,但这听起来像适应性。但每当你谈论适应性时,你都必须放在进化的背景下。
有一句名言,“生物学中的一切只有在进化的光线下才有意义”。因此,很难说,如果不进行实验室进化实验,我们实际上无法看到谁获胜,是那些继承了性状的个体,还是那些没有继承性状的个体。否则,很难谈论它是否是适应性的。
但当涉及到反应的持续时间时,是的,它可能是为了适应某些东西而被编程的。例如,如果你谈论的是线虫在饥饿期和食物充足期之间的转换。假设它们几代都发现苹果,它们会吃苹果,然后一段时间内会挨饿。
也许这就是它们完成这个循环所需的世代数。或者也许还有其他反应,比如更高的温度……如果你在更高的温度下培养线虫,它们的行为会发生变化,它们会改变它们的代谢。我之前也提到过这一点……
我们会回到这一点,因为它与冷暴露有关。
许多听众可能以某种方式将其与一年中的周期联系起来,对吧?但说实话,我不知道。正如我所说,我们从更人工的条件转向更自然的条件。如果病毒感染是人工的,那么饥饿是更自然的。但这并不是现实世界中真正的饥饿。
这是一个没有其他细菌的培养皿,但这并不是一棵树上的苹果,它暴露在各种环境因素中,与其他线虫、细菌以及各种复杂因素一起,我们可能会看到不同的遗传效应,随着我们转向更自然的条件,这将更难以控制和研究。再说一次,当我们谈论人类时,人们反对这种观点的部分原因是,他们说这不会发生在人类身上。他们说,线虫的世代时间只有三天。
亲代和后代环境匹配的可能性非常高,因为环境没有足够的时间发生变化。他们可以走得很远。有很多关于植物中表观遗传遗传的例子,这是一个非常成熟的领域,有确凿的证据证明获得性状的遗传,但对于遗传适应性,我们必须更加谨慎。但我认为这也很重要。但它也确实发生。然后你也会说这些是模式生物。它们跑不掉,所以环境更稳定。
举个我之前听过的例子,如果我错了,请告诉我。我可能错了,例如,一种生长笔直或略微弯曲茎的植物,可能会暴露在某种环境中,为了捕获足够的阳光和其他资源,它需要以螺旋状生长,这种螺旋状生长形式可以遗传几代。
这是一个我并不确定的例子,但也许……
类似这样的东西。有人会在评论中告诉我们。所以,请这样做,我们鼓励这样做,对吧?
但在植物中,表观遗传遗传的研究历史悠久,有很好的研究表明,这种情况也发生在植物中。所以,当谈到人类时,这非常清楚,你可能会说,我的孩子可能会去另一个大陆生活,他们每天都会使用电脑。一切都会不同。
所以为他们准备同样的磨难就没有意义了。然而,在我看来,这个论点经常出现,它并不是最好的论点,因为它取决于你的视角。我们经历的事情,例如,我并不是说这是遗传的,但在人类中,我们经历相同的病原体和相同的病毒,也许值得为此做好准备。再说一次,我并不是说这种情况会发生,但这取决于规模。好的。
你描述的内容非常有道理,我确实想承认这些批评者,无论他们是谁。我有幸在这个领域工作,所以我乐意与这些批评者站在一起,并说,至少就遗传反应或对压力的适应性性状或对奖励的适应性性状而言,正如你之前提到的,对不同类型药物的反应的传递,并非特异性的,而是一种更普遍的某种与对化学物质反应相关的信息的传递,存在于线虫中,也存在于其他生物中。
我一直以来都对人们说,哦,你知道我们有一个压力系统,它实际上是为了保护我们免受狮子和虎豹的伤害,这一点感到恼火,也有一点好笑。但压力系统的标志是它具有普遍性。我的意思是,如果我收到一条令人不安的短信,或者如果我晚上去洗手间时突然看到走廊里一个我不认识的黑暗身影,这两者都会产生相同的生理反应,即大脑和身体都会做出反应,例如眼睛瞳孔的变化,心跳加快。压力系统天生就是通用的。
因此,人们可以想象,某种压力抵抗力或适应不良的压力传递也会有一定的普遍性。而这实际上总体上是有利的。奖励系统也是如此。
我们基本上只有一个或两个化学奖励系统。我的意思是,存在相反的系统,并且存在一个可以被识别的系统。但在很大程度上,预期和奖励是由多巴胺通路控制的。一个孩子对冰淇淋甜筒的预期和奖励,与他们在达到生育年龄时对与伴侣生育孩子的预期和奖励,所涉及的神经回路是相同的,假设他们想这样做的话,同样的系统将会参与其中。
所以,无论是压力、饥荒,这些更具模型性质的系统,尤其是在神经系统中的生物学,再次强调,我必须谨慎用词,它们的设计天生就是通用的,所以我没有看到需要极度特异性的必要。我的意思是,我们并不是……覆盖面只是偶然发生的。那么你能想象到某种特定压力抵抗力的传递吗?不,我认为如果真的发生传递,那很可能是一种对病毒更普遍的抵抗力。而这将是有利的。
对吧?所以我同意。而这引发了一个问题,即遗传的带宽是什么?它有多特异性,这对你来说是有意义的。
在秀丽隐杆线虫的情况下,反应可以非常特异,针对的是miRNA,它们只是序列特异性的。它们下调,它们控制一个特定的靶标。在其他情况下,它可能是一种非常普遍的反应。
当我们谈论记忆的遗传时,思考这一点非常有趣,这是我们至少在这个领域中最有趣的事情。我说,不,我说,这是个说法。在多次世代中,我们不知道,时间会证明一切。
在秀丽隐杆线虫中,我们了解很多。那么秀丽隐杆线虫是否能将大脑活动转化为……它们是否具有做到这一点的特异性?在我说这句话之前,我只想说,多年来,我们对在世代之间传递信息(alias)的机制了解了很多。
我们了解到,仅仅为了实现这一点所需的基因。有些蠕虫会完全正常,但只是没有能力将信息传递给下一代。我们了解到,有些基因会使反应持续时间更长或更短。
我们了解到,有些基因可以阻止在不同组织之间传递信息,有些基因可以产生某些小的RNA。所以我们对此了解很多。然后问题就出现了,我们最终可以问,记忆能否在世代之间传递?我认为,首先,我们需要为此定义记忆。
最广泛的定义是,由于过去发生的事情而改变你的行为,或者由于过去发生的事情或你的历史而改变你的反应。当然,更有趣的部分是讨论那些在大脑中编码的记忆。原因是大脑能够保存更具体和更复杂的记忆。
然后我认为,任何能够传递给下一代并影响下一代的组织都是有趣的。肠道、肌肉,除了大脑之外的一切,都可以传递关于环境和内部状态的信息,并且还可以提前思考。而你能说的最具煽动性的事情是,你可以计划如何,以某种方式,利用你的基因组,利用任何东西来决定下一代的命运。
在没有所有正确指令的情况下谈论它们。所以,再次,我们回到这个说明手册。这就像根据……
你自己的经验,在说明手册中写下一些东西,对吧?这能发生吗?带宽是多少?我们能……然后我必须同意你的观点,我认为可能发生转变的是一些普遍的东西,比如敏感性。你可以将其比作发炎与否,对某些基因高度敏感,高度警惕等等。好吧,但它也可能非常具体。
我们现在必须,我们必须理解,大脑使用的是一种不同的语言,而不是遗传的语言,基因组,我们通常对大脑的理解方式是,它将信息存储在突触中,在不同神经元之间的连接中。当你学习一些东西时,你会使某些连接更强,而其他一些连接更弱。你以不同的方式看待神经系统,大脑中的信息是突触的,它存在于连接中。
另一方面,任何可遗传的信息都必须通过一个瓶颈,即受精卵,因为我们都是从一个细胞开始的,所以我们不可能存在于连接中,因为这个细胞本身没有任何连接。所以我们做。所以可遗传的信息必须是分子的,必须在这个单细胞内。所以问题是,你能否将信息,这种自由结构信息,突触,大脑结构中的连接,以某种方式翻译成可遗传的信息,转化为分子形式?
这是一个极其重要且深刻的问题,它让我想起了曾经有人告诉我的事情,当我听到它时,它立刻就显而易见了,但在形成我对生物学的理解方面非常重要,那就是地图只是将一组点转换成另一组点的转换,对吧?所以世界地图,本质上就是你将根据建筑、海岸线、海洋以及各州之间的划分所绘制的东西,转换成电子地图。
一张纸看起来像鸭子一样显而易见。我们在谈论什么?但请确保人们理解你真正谈论的是,比如说,记忆,我对我童年时期的电话号码有非常清晰的记忆。
这个电话号码已经不存在了,我不会把它说出来,因为那样的话,其他人可能会用它来进行重复拨打。但无论如何,我记得它。这完全是一个无用的信息。
但它存在于我的新皮质或我的海马体,或者某个地方,作为一系列神经元之间连接的位置,就像你所说的突触。我的孙子们会知道这个电话号码吗?他们没有理由知道,对吧?我的孩子们会知道吗?除非有一些适应性原因或其他原因让他们知道,在获得性性状的传递中……你所说的意思是,为了让这种情况发生,必须将神经回路,字面上的神经元A、B、C、D的连接,与编码该号码的信息,转换成包含DNA或甲基化模式或更可能的RNA的核苷酸序列。所以它是将物理空间中的一组点转换成遗传空间中的一组点的转换。
对吧?然后我们有很多问题。首先,在我们不知道如何在这两种不同的语言之间进行转换之前,大脑的语言和……我们不熟悉这种机制。
其次,下一代,如果它不是秀丽隐杆线虫,如果它是一个哺乳动物,它将拥有一个不同的脑。即使它,如果,即使它在基因上与父母相同,大脑的连接方式和不同的回路也会有所不同。这对双胞胎来说也是如此。
这将永远如此,因为它取决于,因为它部分是随机的,它取决于环境,即使你拥有相同的基因组。所以假设你以某种方式拥有这种机制,生物学机制,来获取自由结构信息并将其翻译成……转化成你的语言,那么下一代是否必须再次将其翻译成大脑?尽管它不同,但这听起来不太可能。我现在在戏弄你,好吗?
因为你发现了这个把戏。
所以,但如果这就是发生的事情,或者如果这是真的,在我看来,这永远不可能发生,这意味着,我仍然认为,某些记忆无法在世代之间传递,这些复杂的事情,你所了解的环境信息,我敢肯定,我们的听众的孩子们不会记得这次谈话。不可能。
他们正在倾听。有些家庭……
父母无法传递它,因为它是随机的,这些是……所以这似乎是一个限制。另一方面,什么可以传递?所以,也许更普遍的事情,好的路径。
某些类型的……我对此表示怀疑。然而,你仍然可以想象,一些非常具体的事情,一些非常非常具体的记忆,仍然可以从学习后的脑传递到下一代。我举个例子,你可以教蠕虫,即使它们只有302个神经元,你也可以教它们一些关于世界的简单事情。
例如,你可以拿一种蠕虫喜欢的食物,并将其与不好的东西联系起来,比如饥饿,然后蠕虫就会学会不喜欢这种食物。我们不知道这种学习是否必然涉及改变突触强度的变化。
这是一种可能性,但这不必如此。它可能只是这种特定食物的接受器在它们……这就是它们现在的样子,它们将无法获得或闻到,它们将不喜欢这种食物。这是一种可能性,这种类型的……也许没有人令人信服地证明它可以传递给下一代,因为所有需要做的就是一种RNA,这种特定的接受器……所以这是一种可能性,人们已经证明了类似的事情,不是在秀丽隐杆线虫中,而是在记忆中。
他们说,你学习某些东西,然后在下一代中,某个特定的受体将被甲基化或改变,这将传递这种反应。一方面,这可能是真的。另一方面,你需要理解,他们需要证明。
而这还没有得到足够令人信服的证明。信息究竟是如何从大脑转移到生殖细胞的?然后在下一代中,从生殖细胞回到大脑,到受体需要发挥作用的地方。
这是一个挑战。这是该领域的现状,这是需要证明的事情。我们在秀丽隐杆线虫中所看到的,是我们证明了大脑可以使用小的RNA与下一代进行交流,而这不需要在任何语言之间进行翻译。它非常简单。我们所证明的是,如果你拿一只蠕虫,改变它大脑中小RNA的产生,在下一代中,它们的行为将会不同,即使你没有触碰它们的大脑。
这是我们在2019年发表的一篇论文,我们证明了,你只需要操纵蠕虫大脑中始终存在的天然小RNA的产生量,改变它们的量,这就会改变下一代蠕虫寻找食物的能力,不仅在一代中,而且在三代之后,以及……它的工作方式是,扰乱大脑中小RNA的产生会影响……生殖细胞中一个基因的表达,一个基因叫做……我们不知道它是如何工作的,但我们可以进行各种控制,我们可以在其中操纵这个基因的活性,这也会影响行为。
而这些基因,这些小RNA,信息不需要从大脑到生殖细胞再回到大脑来影响行为。我们知道这是一个跨代遗传效应,因为它持续多代,也因为它需要在世代之间传递RNA的机制。如果你没有物理携带RNA的机制,跨代遗传就不会发生。
所以它必须是……
它必须是RNA,而且我们实际上可以,我们也可以在下一代中找到并测序实际的RNA,这些变化。
你提到你不知道这个基因的作用,但假设它在神经系统中发挥作用是否合理,或者这也不清楚?
有可能。有可能。但我们有理由相信,或者有实验表明,尽管可能存在其他解释,但它的功能是针对生殖细胞的。你可能会问,你如何仅仅通过改变生殖细胞来影响行为?
对吧?好吧,我必须以非常特定的方式改变生殖细胞,因为人们可能还记得生殖系。生殖细胞是包含可遗传信息的细胞。但你可以想象,例如,调整某种感觉过滤系统的增益或灵敏度,对吧,对吧,以及……
有趣的是,它可能相当不具体。所以,改变生殖细胞,并且其变化表现出永久性,这听起来很奇怪。但是,如果你考虑到这一点,如果你阉割了一条狗,它的行为就会有所不同,这微不足道,对吧?是的。
我对我家的狗做过这件事,结果不得不把它送去安乐死。后来进行了强烈的治疗。我把它带回来了,只是一个……作为补充。
作为补充。是的,这是因为生殖细胞会影响体细胞,包括以多种方式影响大脑,例如产生某些化学物质,还因为其他细胞是从生殖细胞发育而来的。因此,一些信息可以在发育过程中传递,或者由于生殖细胞中的变化而改变发育过程,例如在哺乳动物中。
关于可遗传信息如何传递的一种解释是,它只是影响发育过程中非常早期的事情。我告诉过你,获得性遗传的秘诀在于它们具有放大的能力。小的总是存在的。这就是让你继续前进并防止在后代中稀释的原因。
我们不知道有什么机制能够解释,一点点aga或其他东西如何在不放大影响的情况下影响整个有机体。这可能是因为你只是在开始的时候,当你只有几个细胞甚至在细胞系中,扰乱了某些东西,然后发育出重要的细胞,这些细胞生长出所有其他细胞。由于US,你在巴黎等地有很多问题。这被称为……这是一个关于健康和疾病发育起源的观点,许多护理功能在发育早期就已确定。
所以你提出了许多令人难以置信的迷人方面。我确实有一个关于一个特定方面的问题,如果你觉得它会让我们偏离主题太远,可以随意跳过这个问题,留到以后的节目中。但是你说的某些话确实引起了我的注意,尽管我一直在听,那就是生殖细胞,在雄性情况下是精子,在雌性情况下是卵子,这些细胞在其生存的环境中有一些可能并非巧合的东西,那就是,是的,它们包含遗传信息来传递给后代,对吧?当然,你解释了它是如何工作的,但它也是一个……
这些细胞生活在一个富含激素的区域,这些激素可以分泌,事实上也确实分泌,并且通过所谓的内分泌信号传导与其他细胞进行交流,不仅在其表面的受体水平上,而且还可以进入这些细胞的基因组并改变这些细胞。换句话说,在我看来,生殖细胞的微环境,睾丸和卵巢,富含信息,不仅用于传递给下一代,而且还用于所有,正如你所说,身体的所有体细胞。它们告诉身体的体细胞该做什么以及将成为什么。
我能想到的最好的例子是青春期,对吧?我的意思是,我认为我们一生中经历的最大衰老和转变之一就是青春期。青春期后,孩子会变成一个非常不同的人。
他们看待世界的方式不同。他们思考的方式也不同。生长不仅仅是头发和腋毛、亚当的苹果和乳房的生长,而是体细胞从与含有DNA的细胞相同的微环境中发生转变,对吧?所以一旦你……
这样想,很明显,仅仅通过影响生殖细胞,你就可以影响身体的其他部位。并且在老鼠身上,有实验非常清楚地证明了这一点。例如,如果我们只是阉割老鼠并阻止精子产生,它就会改变嗅觉能力。这些是其他人做的实验,这显然是一个大脑功能和……
一条阉割的狗。你不仅消除了将DNA信息传递给后代的可能性,还限制了激素的交流。毫无疑问,我的可怜的狗在阉割后发生了变化,它是一条很棒的狗,但在某个时候出现了一些健康问题。每隔一天服用少量睾酮,从根本上改变了它,在这种情况下是变得更好,回到了我之前观察到的它的版本,但也是同一个狗的不同版本。
我知道它不再到处乱交配了,也许偶尔会,特别是那些我不想提及名字的人。但我非常清楚,激素不仅仅是作用于一个系统并放大它,它实际上是在改变这个系统。无论如何,我只是想强调这一点。然后现在,谢谢你容忍我。如果可以的话,让我们继续我们刚才讨论的这条路,因为我想确保我们绝对能讨论到关于性选择传递给后代的问题。
所以蠕虫是雌雄同体的,这意味着它们产生精子和卵子,但它们也是雌雄同体的,这比较罕见,它们可以选择与雄性交配或不交配。当它们与雄性交配时,这是一个巨大的决定,因为这在能量上非常昂贵。它们还冒着被捕食和各种麻烦的风险。雄性会伤害它们,并且……
缩短它们的寿命。当它们与雄性交配时,它们会……
最重要的是,对于进化来说,当你与另一只动物交配时,你会稀释你的基因组一半,因为雌雄同体可以自我受精并将其完全相同的基因传递给下一代。但是当它们交配时,它们会稀释一半。所以这是一个很大的代价。另一方面,当你交配时,你会使基因多样化。所以也许某些基因组合会更好。
我们知道在人类中……我的意思是,你知道这很有趣,大脑回路与厌恶和接近相关,对于许多事情来说,例如呕吐物,都是相当硬连接的。几乎每个人都会对饼干产生某种反应。
如果你喜欢饼干,你会向它靠近。但是希伯来语中有一个特定的词,它会引起反感,那就是乱伦,因为乱伦实际上不仅仅是一种令人作呕的行为,而且在基因上也很危险,对吧?因为近亲繁殖会产生有害的突变。
所以有一些研究是关于以色列的基布兹,例如,他们所有人一起长大,孩子们一起生活。他们过去就是这样,不要约会彼此。但这是典型的情况。我和一些人谈过,他们说那不是真的。但是,是的,研究表明这是有道理的……
在一些国家,例如拉普兰和冰岛,人口较少,他们会保存详细的家谱记录以避免近亲繁殖。
对吧?所以你绝对……但是对于蠕虫来说,安全的选择是自体交配,如果它们与雄性交配,它们会冒险,但它们会使基因多样化。好的,我们发现的是,如果你取一个蠕虫,我们可以称之为雌性,仅仅一秒钟,你用高温给它施加压力,那么接下来的几代蠕虫,三代,会更多地与雄性交配。它们之所以这样做,是因为雌性开始分泌一种信息素,这种信息素会吸引雄性。
这是一个非常隐秘的机制。它并不是说它以某种方式改变了,然后去寻找雄性,而是戏剧性的。我们知道它是如何工作的。
我们认为我们知道它是如何工作的。发生的事情是,压力,高温,会损害蠕虫中精子的产生。所以雌雄同体,它们产生的精子不足以繁殖后代。
但是……因为有效精子数量较少,这是因为它们没有遗传,好的,精子没有被优化,所以它们产生的精子较少。当它们没有产生很多精子时,它们会感觉到它们没有正确地自我受精。所以它们通过分泌信息素来吸引雄性,这样它就能提供自己的精子,它们就能继续繁殖。我们也从实验中知道这一点。你只需要取一个蠕虫,杀死它的精子,它就开始……
对雄性来说是一种需求驱动的系统。
没错。
难以置信。我希望人们能理解我们听到的这些,我们假设,我不知道该如何表达,蠕虫。我们假设的这些都不是这些动物的有意识决定,就像人类的交配行为一样,对我们来说总是显得如此有意识,但它是由有意识和无意识的决策共同控制的。
这些都不是主动分泌激素以吸引更多雄性的决定,它只是概率的偏差,对吧?激素现在分泌的量更大或频率更高。雄性因此更频繁地靠近。所以这只是增加了相互作用的概率。
对吗?通常情况下,如果你不给祖先施加压力,蠕虫只会在年老时开始分泌信息素,我们也知道……
当它们……当它们耗尽……
它们自己的精子时,正是因为它们只在特定时间产生精子,然后它们耗尽了精子。它们可以自我受精,所以如果它们……
想要继续繁殖,就需要采取一种塑料手术的方法。好的,我为这个负责。但你知道,但这是真的。
我认为当某些人到了某个年龄,他们感觉到自己的生命即将结束。如果他们想要后代,他们需要采取许多不同的方法。他们可以找一个……我们告诉他找一个女性。
但我们也可以反过来,对吧?我们可以找一个精子捐献者,对吧?或者,但如果他们想吸引一个伴侣,与某人相比,他们通常会……做一些事情来调整他们的吸引力,无论是在心理吸引力还是身体吸引力方面。
我不害怕提出这个问题,因为我认为这种相似之处非常重要,因为我认为每个物种和物种内的个体当然会决定他们是否想要繁殖,但对他们在生命周期中的位置有一个内在的理解,有意识或无意识的。我相信,这不仅仅是基于经验,有些人非常关注时间的流逝非常快,而另一些人则非常慢。我认为知道你的父母和他们的父母活了多久会有很大的影响。我的朋友中有一些人的父亲死得很年轻,所有这些家伙都结婚很早,生孩子也很早。
对吧?所以在这里,幸运的是,我不必深入研究蠕虫的心理学。解释就像一种本能。
当它们精子耗尽时,它们就开始出现这种现象,吸引雄性。关于老年父亲,也有关于新研究。老年父亲的孩子患自闭症的几率更高。有研究表明是40岁以上。
但是,然而。
在这种情况下,尚不清楚这是否不是……这是否不是表观遗传的东西,它可能仅仅是因为DNA损伤。不,因为它会累积。
是的,实际上没有人……我们有一期关于生育的节目即将播出,关于男性和女性生育能力。而且……他们实际上有家庭使用的DNA片段化试剂盒……
用于精子的家庭DNA片段化试剂盒。如果你把精子寄回去,你没有做DNA测试,在家做宠物,看图片,我们不要讨论这个。但是……但是有一些诊所以象征性的费用提供这项服务。
但是……但是我不希望问及自闭症和人类疾病,特别是。另一件事你有时会听到,我想承认自闭症是一个谱系。如果你称它为一种疾病,有些人会感到不安。自闭症的一些特征在内部是适应性的。但是一件经常出现的事情是,这种想法是,如果两个人更倾向于工程学或硬科学,如果你愿意的话,单一类型交配并生育孩子,后代患自闭症的概率更高。有些人会争论说,但这已经在选择那些可能已经部分处于这个谱系上的人了。所以也许这是一个基因拷贝问题。
我不是要你特别评论自闭症,但是当你听到像这样的事情,老年父亲的孩子……由老年父亲生育的孩子,患自闭症的概率更高,在直觉层面上这是什么?这在你看来是表观遗传现象吗?是先天与后天之争吗?还是RNA传递的可能性……或者任何东西……有什么东西触动了你的胡须?你的直觉是什么?
在这种情况下,我会选择最简单的解释,那就是精子保真度较低,以及一些会遗传的损伤,它不一定是表观遗传的东西。
但是精子每60天产生一次。所以损伤一定是在生殖细胞水平上,没有合适的机制,对吧?
我的国家或其他什么,DNA,DNA修复机制可能有效,也可能在老年人中效果较差,导致持续产生具有更多突变的精子,这是一个……
可能性。我们确切地知道……
DNA修复机制是什么?是的,有很多类型的DNA修复。那些使用……其他DNA拷贝来……来……来纠正的,那些只是识别DNA上的某种损伤并将其去除的,这是一个非常复杂精细的系统,它是一个……
现在是可以被药理学或其他方法改变的系统吗?
所以我不知道有什么药物可以纠正或改善它。也许存在,我不是……但是它被很好地理解了,并且……许多人正在研究它。
是的,在生育研究的探索中,有一件事……我将要描述的在美国是非法的,但在英国和其他国家是合法的,这就是所谓的“三亲婴儿”。似乎一些老年女性体内残留的卵子即使受精,也不能产生健康的胚胎,它们存在各种异常、复制错误和缺陷,这些缺陷会影响胚胎的发育,例如21三体综合征,部分或全部原因是母系线粒体基因组的缺陷。
所以他们现在做的是,因为线粒体基因主要存在于细胞质中,他们会取母亲的卵子、父亲的精子,但他们会取母亲的细胞核,把它放入一个年轻女性的细胞质中,年轻女性的线粒体DNA是健康的,然后用精子使卵子受精。这就是为什么它被称为三亲体外受精,然后把它植入母亲体内。这在母系线粒体基因组图像或母亲的突变情况下已经做过几次了,它有效。
问题是这些后代是否会健康地长大。当然,这不仅仅是表观遗传差异,它提出了一个更大的问题,我想问你,那就是在秀丽隐杆线虫或其他模式生物,特别是秀丽隐杆线虫中的研究,你接下来看到了什么?如果你愿意,我很想听你谈谈你正在进行的关于温度暴露和环境的未发表工作。
我的意思是,这个系统有多大的可塑性?对我来说,它似乎非常有价值,然而,我们很多人仍然对它关闭,我们仍然有很多东西要学习。
所以,假设我们在人类身上也会发现类似的东西,我们不知道是否会这样,但假设我们……我认为在你改变它之前,你可以做很多事情。
例如,你可以改变它,改变父母的表观遗传状态,例如让父母锻炼,一些类似的事情已经做过,例如在老鼠身上做的实验,他们表明过度喂养老鼠会给下一代,给孩子带来问题。然而,如果你让老鼠锻炼,它就会纠正,它们会更好。这是一个可能性。你也可以在源头上进行操作。你可以改变它,如果它是RNA,那么在未来,也许如果我们理解它的工作原理,实际上可以改变它的组成。
通过食用RNA来帮助AG,就像蠕虫的RNA一样。
所以RNA的年龄会很困难,因为我不知道,但是如果你做IVF,如果你进行体外受精,你也许可以改变你引入的胚胎的组成。但在那之前,你也许可以在不久的将来用它进行诊断。基于DNA的诊断对每一对想要孩子的夫妇来说都是可行的。
在以色列,这对大多数夫妇来说都是可行的。你可以查看DNA,查看遗传疾病。但没有人查看RNA。
目前,如果我们更好地理解它的工作原理,我们将拥有另一个层次,一个全新的世界可以观察。也许会有一些与疾病相关的表观遗传标记,它们会说,好吧,你知道,与DNA不同的是,它是可塑的。所以,这就是你的DNA。
也许我们可以选择另一个胚胎。但在这里,你也许可以说,或者在未来,这是科幻小说,现在不会发生。但如果我们理解这一点,并且我们肯定可以这么说,也许你应该稍微调整一下,这将改变你的基因组图谱,然后我们将使用它。
因为这似乎更……因为它只产生具有健康表观遗传图谱的后代。这是一个目前没有人关注的层面,它具有巨大的潜力。再次声明,我们现在根本不知道它在人类中是如何工作的。是的,但这正是它如此有趣的原因。
是的,非常有趣,非常有前景。那么,关于短期内可以做的事情以及你在秀丽隐杆线虫上的实验,我很想听你分享一下你对冷暴露的观察,以及它如何影响后代秀丽隐杆线虫,如果你愿意的话,请分享一下这个发现的故事,就像你之前告诉我们的那些故事一样,这是一个令人惊讶和着迷的故事,请告诉我。
我会告诉你,这不是一个关于时间和……的故事,而是一个关于一代人记忆的故事,对不起,一代人的记忆,正如你所说,这个故事……发生的事情是,它完全是偶然的,这是一个有趣的故事。我之所以提到这一点,是因为我知道达娜·伦奇是你的播客的忠实粉丝,我们真的……很高兴。
这是她的工作。这是她的工作,这是未发表的工作,我们甚至还没有完成它。所以我们正在努力……好吧。
当它发表时,我们将重点介绍这篇论文,因为我非常喜欢这个故事。
所以,发生的事情是,当我们谈论时间、行为、记忆时,我说在温暖的环境中,记忆时间很长,世代记忆很长。如果秀丽隐杆线虫的一代时间是三天,那么一些记忆会持续很多代。所以它远远超过了蠕虫的寿命。
蠕虫的寿命是三周。你每三天就有一代新的蠕虫,但每条蠕虫都活三周。但有很多研究表明,与长期记忆不同,蠕虫在一生中获得的记忆非常短暂。
如果你在两个小时后教它一些东西,它就会忘记。例如,你可以训练蠕虫。你可以拿它喜欢的食物,把它和饥饿联系起来,然后它就会讨厌这种食物。
然后有一个简单的测试,把它放在一个培养皿里。你把食物放在一边,把对照食物放在另一边,看看它是否更喜欢这种食物。它会停止喜欢它。
好吧,已经有30多年甚至40多年的研究表明,蠕虫在两个小时后就会忘记。我研究秀丽隐杆线虫的原因是我想了解记忆,因为它有一个如此简单的 нервная система。你说,也许我有一个动作的关联,然后它起作用了。但这有点令人失望,因为它们很快就忘记了。
到底是什么?好吧。我的想法是,我试图说服学生们做这件事十年了,那就是把蠕虫拿出来,教它们这种关联,让它们讨厌这种食物,尽管它们天生喜欢它,然后把蠕虫放在零下80度冻住它们,完全冻住它们,然后看看它们在解冻后是否还记得。
家蝇专家……
我不想这样做,因为……或者类似的东西。我想这样做是因为,正如你比我更了解的,很多关于TO的事情都与记忆有关。也就是说,你需要电活动来维持记忆。
你需要在做梦或重放事件时拥有它,或者其他什么。
如果记忆仍然保留,即使蠕虫在零下80度被冻住,这意味着它是在没有电活动的情况下保留的,因为没有电活动。小安全提示,这就是我的想法,我问过很多学生,没有人想做,因为这不容易……
而且有点疯狂。好吧,当实验室的PI,负责人有一个宠物实验时……
没有人愿意。所以……然后达娜同意做这个实验。我非常高兴,只是后来才发现她完全忽略了我,做了一个不同的实验,她做的实验是,只是把蠕虫拿出来,教它们这种关联,然后把它们放在冰上。她想看看记忆的动力学,忘记在低温下是如何变化的,因为也许无论记忆是什么,记忆的分解都会受到温度的影响。一个非常简单的想法,一个不同的实验。
一个不同的实验,但一个好的实验,非常好的实验。
你发现的是,当你把蠕虫放在冰上,像她做的那样,教它们,它们忘记的时间比对照组长十倍。在那时,24小时后,如果没有任何处理,蠕虫会在两小时后忘记。24小时后,蠕虫会记住。
所以通常我们做较短的实验,但两小时后它们不会忘记,这很酷。但这仅仅是个开始,因为最简单的解释是我刚才说的,那就是在低温下所有东西都会变慢。所以它们只是记忆的减速。
再次。我们不知道它是什么,但无论它是什么,在低温下都会变慢。但事实并非如此。
它不仅仅是物理的。它改变了蠕虫的内部状态,这影响了记忆的遗传学。我们注意到,在过去几年中,关于秀丽隐杆线虫对低温的耐受性方面有一些非常好的工作。
如果你把蠕虫放在冰上,像她做的那样,但时间更长,48小时,它们都会死。然而,如果你把蠕虫在稍微低一点的温度下适应几个小时,至少5个小时,然后把它们放在冰上,它们也会存活。它们变得耐寒。
研究耐寒性的人表明,这涉及脂质、代谢和形态的变化。所以达娜把蠕虫放在稍微低一点的温度下,使它们耐寒,然后教它们这种关联,然后把它们放在冰上。现在它们立即忘记了,这意味着当它们改变内部状态以变得耐寒时,它们不再延长记忆了,这意味着这不仅仅是温度,因为温度无论如何都很低。
现在我们知道,我们以此为起点来了解当蠕虫变得耐寒时哪些基因会发生变化。我们发现了一些基因,当你使它们沉默时,蠕虫会记住更长时间,即使它们不在冰上,因为有一些基因在它们暴露在冰上时通常会发生变化。这些基因只在神经元的一对中表达,只有302个神经元中的两个。
他说,302……
两个和三百。我们可以操纵这些神经元中这些基因的活性来延长记忆。然后,所有事情的高潮是,我们发现这些基因的功能。
这对神经元是秀丽隐杆线虫中唯一已知的对锂敏感的神经元。锂是一种几十年来一直用于治疗躁郁症和其他患者的药物,尽管其作用机制尚不清楚,但这确实非常有趣。这在你的播客中也很有趣,当然,如果你对锂在哺乳动物中的作用了解更多的话。
但这也很有趣,因为它只影响了两个神经元。然而,它以如此根本的方式影响了蠕虫的行为。我们想看看它是否也影响了蠕虫的后代,因为这种神经元与记忆延长有关,我们发现……
然后我让蠕虫忘记它们学到的关联,发现它们学习的时间更长,记住的时间也比对照组长。不仅如此,如果你先让蠕虫耐寒,然后锂就不起作用了。所以你切换了。这是忘记机制,它……它与耐寒性有关。
令人惊叹,由于许多原因而令人惊叹。因此,冒着冗长的风险,我只是想强调一些我认为与大多数人相关的方面,那就是,当我们曾经做过几集关于记忆的节目,并重点介绍了由伟大的詹姆斯·麦格雷戈撰写的一篇综述,他是伟大的哺乳动物记忆研究人员之一,他做了很多关于人类和小鼠的研究,我很震惊,也很有趣地了解到,在中世纪,如果人们想让孩子记住功课,无论是宗教功课、学校功课还是其他什么,数学,他们会带孩子去学习,然后把他们扔进冷水中,以增强记忆。
我们现在知道,记忆巩固事件是体内释放肾上腺素,如果你考虑创伤性事件,这是完全有道理的。但这整个普遍机制也适用于学习其他类型的信息。所以,如果我正确理解锂的作用、冷的作用以及你刚才描述的实验,那么存在某种普遍的状态转换,某种内部状态转换,它会说,在之前的几分钟或几小时内发生的事情……
这很重要,它实际上就像一本经验之书中的荧光笔。我非常好奇这是否以某种方式依赖于RNA的机制。这就像一本关键说明书中的荧光笔。
我们不知道。我们不知道。正如我所说,这甚至还不是完成的工作。它还没有经过同行评审,只是我告诉你的状态。但……但对我来说,进入这个新的领域非常令人兴奋,我很乐意进一步讨论它,并思考这种联系的意义。所以,关于……
更多的是关于机制。是的,谢谢你与我们分享,尽管它还没有完成。嗯,人们现在知道这也没有完成。我喜欢悬念,所以我们期待着完整的结论和对这些结果的解释。今天,你带我们踏上了一段穿越基因组的奇妙旅程。
RNA,呃,短干扰RNA,嗯,大量的先前实验的历史,其中一些以悲剧告终,许多不幸的是没有,它们是真正的胜利,尤其是在你的实验室里的工作,这简直令人难以置信,还有这种模式生物的引入。所以,我只提到了你今天教给我们的几件事。所以首先,我想感谢你精彩的教学。
我还想感谢你一些同样重要的事情,那就是绝对贯穿始终的,也是最初促使我去探索你和你的工作的,尽管我当然听说过你,那就是你的精神和你对生物学的方法是极其独特和令人着迷的,我甚至敢称之为具有诱惑力。我知道我相信,无论是音乐、诗歌、科学还是数学,某种事物背后的精神决定了该事物被执行的智力和精确程度,而这绝对是贯穿始终的。所以,如果我让你为此感到尴尬,我就成功了。非常感谢你。但我知道听众们感受到了,这是一种感觉。
所以谢谢你。有很多科学家,很少有这种敏锐度,甚至更少的人能够以如此特别的精确度进行交流。所以非常感谢你。这真是荣幸。
荣幸之至。非常感谢。好吧。
我们会再做一次,我们会了解你正在做的所有令人难以置信的事情,试图改变科学,就像在出版的层面,在社交媒体的层面,因为那里还有另一场讨论。与此同时,我们当然会引导人们关注你,让我更多地了解你的工作,我期待着听到这些数据研究的结论。
非常感谢。非常荣幸。
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