生活中常常会听到小伙伴自嘲是一条鱼,只有7秒的记忆,来感慨”忘性大”这件事。不过,鱼类的记忆真的只有7秒吗?
鱼宝宝们表示:这个锅,我们不背!
鱼的记忆其实有很长
除了我们国家有鱼类记忆只有7秒的说法,国外也有’3 second memory fish’的说法。那么鱼类的记忆,究竟有多久呢?
早在1965年,来自美国的科学家们就对金鱼的记忆进行了研究。研究人员首先从鱼缸的一端发X一道亮光,紧接着在这一端对金鱼进行电击X。
如此反复训练多次,很快,金鱼就记住了”光—电击”这个X循环。当再次有光X时,金鱼就会迅速逃离到鱼缸的另一边。研究人员发现金鱼可以在长达1个月里记住”光—躲避”的行为模式。
除了金鱼,研究人员还通过”光-食物”的X方式在模式生物斑马鱼上发现类似的结果。不仅如此,后续还有科学家观察到饲养的鱼类对进食X能够保持长达几年的记忆。
其实,在生活中,如果仔细观察景点水塘中的观赏鱼,一旦有人接近,它们就会迅速游过来,吐泡泡,试图获取食物,这也食物X下的记忆。
鱼的记忆不仅长,还能遗传给下一代
近日发表在《自然—通讯》上的的一项研究成果,更是颠覆了人们的认识。来自新西兰Otago大学的科学家通过对斑马鱼研究发现,斑马鱼的表观遗传记忆,能够通过保存DNA甲基化的方式连续遗传给后代,简而言之,鱼的记忆能够遗传给下一代,甚至下几代。
此前研究表明,除了”基因”遗传因素会调控我们的记忆,表观遗传学也和学习记忆密切相关。表观遗传学指的是在不改变的遗传物质DNA的条件下,发生可遗传的化学修饰,这主要包括DNA甲基化修饰,组蛋白修饰等,如果这些修饰发生在配子中,就会遗传给后代。
后代获得的表观遗传学修饰(包括DNA甲基化修饰,组蛋白修饰等),往往会够对亲本(或者是几代以前的祖先)经历的事件(X)做出反应,这也被称作为表观遗传学记忆。
具体来说,后代能够对亲本发生的,自身并未经历的事件,出现记忆并做出”跨代”反应。比如2016年,来自特拉维夫大学的科学家们就发现经历饥饿的线虫,会将经受饥饿的”记忆”,通过smallRNA传递的方式遗传给后代。研究人员发现后代的线虫,尽管并未经受”饥饿”,却能够提前对饥饿做好准备。这类记忆,大多是亲代对环境条件,特别是不利环境因素的表观遗传学修饰,有助于帮助后代更好的存活下来。
记忆遗传给后代,斑马鱼是怎么做到的?
作为表观遗传修饰的最主要方式之一,DNA甲基化是指在不改变DNA序列前提下,通过一种特定的酶(DNA甲基转移酶)的修饰,在DNA的核苷酸(如胞嘧啶的5位碳原子)上共价结合一个甲基基团,从而改变DNA的构象,抑制DNA双螺旋结构中的大沟和蛋白质的相互结合。因为其在调控基因表达等方面起到的重要作用,DNA甲基化修饰也被称为DNA天书的”注脚”。
此前的研究中,科学家们发现在哺乳动物(包括人类中),这类DNA甲基化修饰并不会稳定的遗传给下一代,而是在X后,会出现大规模的”甲基化擦除现象”。
和X和卵细胞的甲基化水平相比,胚胎中DNA的甲基化水平会大大下降,出现了全基因组范围内的大规模DNA甲基化擦除。而在子代后续的发育过程中,随着环境条件的变化,DNA甲基化水平再次升高,出现“(亲本)DNA甲基化擦除 ——(子代)DNA甲基化重建”的过程。
而最近在这项针对斑马鱼的研究中,研究人员通过低覆盖率全基因组亚X盐测序的方法对斑马鱼种系发育过程中的DNA甲基化水平进行了分析,结果发现,种系发育的过程中,斑马鱼并不会像哺乳动物一样,经历全基因组的DNA甲基化的删除。斑马鱼的DNA甲基化事件能够遗传给下一代,甚至后面的几代。
也就是说,在鱼类(至少是斑马鱼)中,似乎可以通过传递DNA甲基化来把记忆传递给后代,这可能能够帮助斑马鱼更好的适应环境的变化。
所以,以后可别再说鱼的记忆只有7秒了,你看到的鱼,可能还残留着史前的记忆呢!
参考文献:
1. Oscar Ortega-Recalde, Robert C. Day, Neil J. Gemmell, Timothy A. Hore. Zebrafish preserve global germline DNA methylation while sеx-linked rDNA is amplified and demethylated during feminisation.?Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI:
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3. Houri-Ze’evi, L., Korem, Y., Sheftel, H., Faigenbloom, L., Toker, I. A., Dagan, Y., … & Rechavi, O. (2016). A tunable mechanism determines the duration of the transgenerational small RNA inheritance in C. elegans.?Cell,?165(1), 88-99.