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今天和大家聊一篇非常有趣的文章，由中科院遺傳所的曹曉風(fēng)院士團(tuán)隊(duì)5月22日發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的一篇炸場研究：

大家一般都討論達(dá)爾文的《進(jìn)化論》，或者我們叫《演化論》，它有沒有可以被修正的點(diǎn)？這篇文章就是顛覆了他維持200年的一個基本的認(rèn)知格局。

簡單地說，中國科學(xué)院團(tuán)隊(duì)在水稻田里，找到了拉馬克《演化論》當(dāng)中缺失的分子密碼。

我們可以把時光撥回到1802年巴黎植物園的溫室，大家可能看過這個圖，拉馬克摸著長頸鹿標(biāo)本的頸椎骨提出了著名假說：生物會主動地適應(yīng)環(huán)境，而且這個特質(zhì)能傳給下一代。

他想象的長頸鹿的祖先是因?yàn)椴粩嗌扉L脖子吃樹葉，于是后代脖子越來越長。這個充滿了浪漫色彩的“用進(jìn)廢退”學(xué)說，當(dāng)達(dá)爾文在1859年拿出自然選擇理論以后被打入冷宮。

因?yàn)樵诋?dāng)時是沒有辦法去理解這些遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，教科書一般是這么寫：“演化只能靠DNA的隨機(jī)突變，然后經(jīng)歷自然選擇的大浪淘沙”。

但有趣的是，水稻原來是熱帶作物，為什么在短短幾千年就能“北伐”，比如說可以在東北龍江的黑土地上種植。

曹院士的團(tuán)隊(duì)依靠零下15攝氏度的密室，整整研究了4年，終于等來了這一場生物學(xué)的革命。

他們發(fā)現(xiàn)，水稻可以通過“記憶寒冷”來改變基因的開關(guān)，而且記憶還能傳給子孫。就像祖輩在東北開荒的水稻，它不需要去改寫基因密碼本，只需要調(diào)整基因的標(biāo)點(diǎn)符號位置。

我把您帶回實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場：

當(dāng)?shù)谌鸟Z化水稻在嚴(yán)寒中依然顆粒飽滿時，研究人員的第一反應(yīng)是反復(fù)檢查測序數(shù)據(jù)，它基因組的比對顯示耐寒水稻和普通水稻的DNA序列是完全相同的。

這個時候他們突然意識到，問題可能出在基因的“筆記批注”上，就像同一本菜譜，有些人就會用熒光筆畫出關(guān)鍵步驟，做出的菜就會更美味。

在水稻基因ACT1的啟動子區(qū)域，研究者發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵性的“熒光筆痕跡”，經(jīng)歷了低溫的水稻，這個區(qū)域的DNA甲基化標(biāo)記明顯減少。

更精妙的是，這個甲基化開關(guān)居然能被寒冷環(huán)境精準(zhǔn)地調(diào)控。

水稻感知到低溫的時候，它體內(nèi)的甲基轉(zhuǎn)移酶MET1b就會被抑制。相當(dāng)于有一個隱形的校對員，在寒冷當(dāng)中停止給ACT1基因“貼封條”，于是冷響應(yīng)因子Dof1就能順利結(jié)合，激活阿拉伯半乳聚糖蛋白的合成。

這種物質(zhì)就好比能給細(xì)胞膜穿上羽絨服，而最驚人的是當(dāng)科研人員帶著這些“抗凍記憶”的水稻走遍中國，發(fā)現(xiàn)東北寒地稻的ACT1基因甲基化水平果然會比華南品種顯著更低。

這就完美印證了，環(huán)境壓力確實(shí)是可以塑造表觀遺傳的。

這個研究對人類至少有三個啟示：

首先，演化比我們想象的可能更復(fù)雜、更“智能”。生物體不是僅僅被動等待隨機(jī)突變，而是它能主動調(diào)整基因表達(dá)的策略。

其次，表觀遺傳賦予的適應(yīng)性優(yōu)勢是可以跨越世代累積的。這就解釋為什么有些物種能快速地占領(lǐng)新的棲息地。

最重要的是，我們終于可以做到，通過定向的表觀編輯，四年就能培育出傳統(tǒng)育種可能需要三四十年才能實(shí)現(xiàn)的抗逆品種。

我關(guān)心表觀遺傳很久了，多年前我向大家推薦過一本書，叫《拉馬克的復(fù)仇》。也和大家聊過多次，比如說孕前，如果你暴露在某些不好的生活方式、環(huán)境因素，比如說抽煙、天天生氣等，那么就可能會重塑，特別是精子的表觀遺傳學(xué)，來影響下一代人的表型。

起初我講這樣的一些發(fā)現(xiàn)時，大家還不太能接受，但隨著今天基因測序的普及，對表觀遺傳的理解，包括這個研究，再次支持了部分拉馬克的學(xué)說。

他告訴我們：生命是有自己的智慧的，它從來不是非此即彼的選擇題，而是包容并蓄的辯證法則。

下次當(dāng)您再捧上一碗來自北大荒的五常大米飯，或許可以細(xì)細(xì)地去品味其中200年科學(xué)論戰(zhàn)的智慧回甘。那些沉默的谷穗好像在跟我們說：生命演化的劇本遠(yuǎn)比我們想象的更加波瀾壯闊。

達(dá)爾文的“自然選擇”今天依然還是主流框架，然而拉馬克的“用進(jìn)廢退”，我相信會在更多物種上找到新的證據(jù)。