在日常生活中，我們常常開玩笑地討論自己是“隨了媽媽的眼睛”還是“臉型長得像爸爸”，這些家族特征讓我們不禁好奇： 父母到底分別遺傳給了我們什么？
其實，遺傳的故事遠不止于外貌上的相似，科學研究正在揭示： 父母的遺傳貢獻以一種比我們想象中更加復雜和深遠的方式影響著我們的一生。
我們從母親那里繼承了哪些獨特的遺傳物質(zhì)？父親的生活方式如何悄悄塑造了我們的健康？科學成果表明，遺傳不僅僅是基因的簡單傳遞，甚至連父母的生活習慣、飲食、乃至孕期的環(huán)境，都能深刻影響我們的一生。
人的線粒體DNA只來自于母親
首先，母親的線粒體DNA（mtDNA）在我們的能量代謝和生命活動中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 線粒體作為細胞的“能量工廠”，幾乎所有的線粒體DNA都來自母親。
近日，發(fā)表在 《Science Advances》上題為 Moderate embryonic delay of paternal mitochondrial elimination impairs mating and cognition and alters behaviors of adult animals的一項研究，通過基因編輯技術(shù)，對線蟲中的父系線粒體清除機制進行了深入探討。研究發(fā)現(xiàn)， 如果在胚胎發(fā)育過程中，來自父親的線粒體未能被及時清除，后代成年后會出現(xiàn)認知能力下降、繁殖力減弱、行為異常等問題。
具體來說，研究人員利用基因編輯干擾雄性線蟲中線粒體的清除過程，結(jié)果顯示這種父系線粒體延遲清除會導致線粒體功能紊亂、ATP能量供應不足，進而激活了一系列與能量代謝相關(guān)的信號通路。
這種現(xiàn)象揭示了母系線粒體清除在胚胎發(fā)育早期的重要性。研究表明，如果父系線粒體未能在適當時間內(nèi)消除，它們的存在會對線粒體功能產(chǎn)生干擾，導致生物體成年后的多種功能受損。這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了長期以來關(guān)于父系線粒體清除的重要謎題，也為理解遺傳中的母系優(yōu)勢提供了生物學依據(jù)。
胚胎期父系線粒體清除延遲導致聯(lián)想學習和記憶能力受損
（圖片來源：Science Advances 2024）
線粒體DNA影響后代的身高、壽命和疾病風險
然而，母系線粒體不僅僅影響能量代謝，還與多個健康特征相關(guān)。
2021年，劍橋大學團隊發(fā)表在 《Nature Genetics》上題為 An atlas of mitochondrial DNA genotype–phenotype associations in the UK Biobank的研究，利用英國生物銀行的近50萬名參與者數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性地分析了線粒體DNA變異與多種人類表型之間的關(guān)聯(lián)。
通過大規(guī)模的全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS），研究人員發(fā)現(xiàn)了 線粒體DNA變異與多種常見復雜疾病和生物標志物之間的關(guān)聯(lián)，包括2型糖尿病、多發(fā)性硬化癥、身高、肝功能和長壽等。這項研究不僅揭示了線粒體在我們健康和壽命中的潛在作用，還為未來研究線粒體DNA在常見疾病中的影響鋪平了道路。
該研究的發(fā)現(xiàn)突出顯示了線粒體DNA變異對健康的深遠影響。例如，研究中揭示的260個線粒體DNA變異與特定疾病和表型相關(guān)，為醫(yī)學研究提供了新的方向。這些變異不僅表明母親的線粒體DNA在代謝、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，還進一步證明了線粒體DNA和核基因組之間可能存在復雜的協(xié)同作用。這些結(jié)果為未來的線粒體DNA關(guān)聯(lián)研究提供了寶貴的資源，并推動了人類遺傳學研究的前沿發(fā)展。
線粒體單核苷酸變異（mtSNV）與身高、氣道功能和壽命相關(guān)
（圖片來源：Nature Genetics 2021）
母親的子宮環(huán)境影響孩子智商
除了基因?qū)用娴倪z傳，母體的子宮環(huán)境同樣影響著后代的發(fā)展。1997年發(fā)表在 《Nature》上的一項題為 The heritability of IQ的經(jīng)典研究，通過對多項研究的元分析，探討了母體效應對孩子智商的影響。
研究表明， 母親的子宮環(huán)境對孩子的智商有顯著的貢獻，特別是在雙胞胎和兄弟姐妹之間。母親在孕期的健康狀況、營養(yǎng)水平以及情緒狀態(tài)都會對胎兒大腦發(fā)育產(chǎn)生深遠影響。研究還發(fā)現(xiàn)，母體環(huán)境對智商的影響遠遠超過了此前對遺傳性的估計。
這一發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)對智商遺傳性的認識。 通過構(gòu)建包含加性和非加性遺傳效應、母體效應及環(huán)境效應的模型，科學家們發(fā)現(xiàn)，智商的廣義遺傳性僅占智商方差的48%，其中母體環(huán)境貢獻了相當一部分。這意味著， 母親的生活方式、營養(yǎng)以及其他外部環(huán)境因素在胎兒期塑造了孩子的認知發(fā)展！該研究還強調(diào)了改善孕期環(huán)境的重要性，尤其是如何通過改善孕期健康來促進孩子的智力發(fā)育，這為今后社會政策和公共健康干預提供了新的依據(jù)。
圖片來源：Nature 1997
父親的飲食會影響后代健康
線粒體DNA遺傳于母親，母親的子宮環(huán)境會影響孩子智商，那父親呢？近期的研究表明，父親的遺傳貢獻也不能被忽視。
2024年6月發(fā)表在 《Nature》上的題為 Epigenetic inheritance of diet-induced and sperm-borne mitochondrial RNAs的研究，揭示了父親的生活方式，特別是飲食習慣，如何通過表觀遺傳機制影響后代的健康。
研究發(fā)現(xiàn)， 父親的飲食習慣能夠通過精子中的線粒體RNA（mt-tRNA）傳遞給后代，并在早期胚胎發(fā)育中發(fā)揮重要作用。這項研究通過對雄性小鼠的飲食進行調(diào)控，發(fā)現(xiàn)高脂飲食不僅影響了父親的健康，還會通過精子的線粒體RNA對后代的代謝健康產(chǎn)生直接影響，導致后代葡萄糖耐量下降，增加了糖尿病的風險。
這項研究表明， 父親的生活方式不僅影響自身，還通過遺傳物質(zhì)直接影響后代的發(fā)育。更為重要的是， 父親的飲食習慣會改變精子中的特定小RNA，從而影響后代的基因表達和代謝功能。這意味著，父親的健康管理與孩子未來的健康密切相關(guān)， 特別是在備孕期間，男性的飲食控制和生活方式調(diào)整對于后代的健康至關(guān)重要！
受孕時父親超重影響后代的代謝健康（圖片來源：Nature 2024）
小結(jié)
通過這些研究，我們更加清晰地認識到，父母的遺傳貢獻不僅僅體現(xiàn)在基因的傳遞上，還通過環(huán)境和表觀遺傳機制深刻影響了后代的健康與發(fā)育。母親的線粒體DNA和孕期子宮環(huán)境在后代的身體發(fā)育和智力發(fā)展中扮演著基礎(chǔ)性的角色，而父親的生活方式和飲食習慣則通過精子的表觀遺傳標記，悄然決定后代的代謝健康。
作為孩子，我們無論從父母身上繼承了什么，他們都給予了我們最寶貴的財富——生命。而對于那些即將步入為人父母角色的人，這些研究發(fā)現(xiàn)則是一個重要的提醒：不僅要關(guān)注自身的基因健康，還要積極為孩子的未來創(chuàng)造更健康的孕育環(huán)境。調(diào)整生活方式、改善孕期和備孕期的健康狀況，不僅僅是為了父母自身的福祉，更是在為下一代的健康成長鋪設(shè)堅實的基礎(chǔ)。
這些遺傳學的發(fā)現(xiàn)也讓我們意識到，父母的每一個選擇、每一個生活習慣，都可能在生命的開端深深植根于后代的命運之中，產(chǎn)生持久的影響。這讓我們更加珍視健康的生活方式和積極的育兒環(huán)境，因為它們不僅影響著我們自己，更影響著未來的每一代人。
參考文獻
1. Zhang H, Zhu Y, Xue D. Moderate embryonic delay of paternal mitochondrial elimination impairs mating and cognition and alters behaviors of adult animals. Sci Adv. 2024 Oct 4;10(40):eadp8351. doi: 10.1126/sciadv.adp8351
3. Devlin B, Daniels M, Roeder K. The heritability of IQ. Nature. 1997;388(6641):468-471. doi:10.1038/41319返回搜狐，查看更多
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