零距離科學:表觀遺傳學——創傷經歷能遺傳後代?

零距離科學:表觀遺傳學——創傷經歷能遺傳後代?

我們想讓你知道的是

DNA對我們的影響是如此之大,更引發了不少「先天還是後天」(nature vs nurture)的爭論:是否我們一出生就被自身的遺傳物質所命定呢?

文:盧駿揚(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

若說「遺傳學」(genetics)自十九世紀末是生物科學的主角之一,那麼「表觀遺傳學」(epigenetics)則是二十世紀末的後起之秀。本集《零距離科學》會跟大家介紹近年有關表觀遺傳學的研究。

DNA的影響「先天還是後天」?

今天我們對「基因」這個詞絕不會感陌生。即或是對分子生物學一竅不通的人,他大概也知道自己體內藏著一些物質,而該物質能影響甚至決定他某些生命特徵。自二十世紀中葉開始,人類發現了該物質就是DNA。這一連串由A、T、G、C核苷酸所組成的東西就是每個人從父母遺傳而得的「生命密碼」。這套密碼可決定或影響我們的髮色、高矮、肥瘦,甚至跟我們的性格、喜好有關;若密碼出錯時,我們也會受其影響,產生各種可怕的遺傳病。到了二千年代,科學家更接近完整的測定出人類染色體內60億對核苷酸序列,仿佛破解了這套生命密碼。DNA對我們的影響是如此之大,更引發了不少「先天還是後天」(nature vs nurture)的爭論:是否我們一出生就被自身的遺傳物質所命定呢?

「先天還是後天」的討論能夠讓我們更容易理解表觀遺傳學的位置與意義。首先,遺傳學是有關先天的、穩定的、是靜態的事。它的研究對象是「不變的物質」。這名為DNA的「遺傳物質」的序列在每人體內都近乎是一生不變的(除了因突變而造成的改變)。此外,這些物質在人體不同部位、不同器官裡都是一樣的。也就是說,無論從時間上或空間上看,對某個個體來說,他的遺傳物質大體上是齊一而不變的。

表觀遺傳學

但表觀遺傳學發現人體內的遺傳物質並不是一成不變的。表觀遺傳學所關注的是後天的、不穩的、動態的事。它的研究對象是「過程與轉變」,也就是指發生在DNA上的種種變動。沒錯,我們DNA序列的確是難以改變的。換句話說,打從我們遺傳了父母的生命資訊那刻,我們便受限於那些資訊,而且對此我們不能加、不能減、不能改(除非使用人工方法)。不過,雖然資訊的整體早已被定,但裡面各部份是否會被表達出來,這卻是受著多變的過程所影響著。表觀遺傳學所看重的,正是有關那些影響著「表達」的過程與機制。

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生命資訊雖然全部藏於DNA中,然而我們體內有不少機制去決定哪些部份要被表達、哪些要被抑壓。這種「開關」機制便構成表觀遺傳學的主要研究對象。其中一種表觀遺傳的控制機制是染色質(chromatin)藉不同的開合形態來影響基因的表達。

研究表觀遺傳學比起研究遺傳學困難得多。正因為DNA序列是齊一不變的,我們不難測定它的序列,再把來自不同人的DNA序列放在一起比較分析。但表觀遺傳學的研究對象既然是處於流變中,不斷受著環境所影響,科學家又可以怎樣研究呢?紀錄片中正正提出兩種研究的路向:1)縱貫性雙胞胎研究及 (longitudinal twin study) 與2)自然實驗 (natural experiment)。

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每個人體內的DNA均蘊藏著他的生命資訊。以往遺傳學著重於DNA那「不變」的序列,今天表觀遺傳學卻嘗試理解DNA在表達時的種種「變動」。

基因不是人生一切

對表觀遺傳學者來說,同卵雙胞胎是絕佳研究對象。他們的「基因組」(genome)是完全相同的(嚴格來說不是「完全」相同,因胚胎在早期發展時可能已發生少量突變,而那些突變會出現在後來的一切細胞裡。);但他們在成長時總會遇到不同的人、事、物等環境因素,以至兩者的「表觀基因組」(epigenome)變得不盡相同。

紀錄片開首所介紹的雙胞胎姊妹正說明了基因並不是人生的一切。卡琳(Karin)與西維亞(Sylvia)是同卵雙胞胎。早期父母常把她們視為一體般的對待。即或在如此相似的環境,兩位女士在長大過程中卻依然走上不同的人生道路,建立了不同的性格與特徵。這些相異處是無法以她們的基因序列所能解釋到的。

此外,一份2012年刊登在Genome Research期刊的研究更發現早在胚胎發展時期,雙胞胎就已經會因著身處在母親子宮裡的不同位置而產生表觀遺傳上的分別。另外也有研究指出雙胞胎基因組內的甲基化(methylation)會隨著時間推演而越見不同,而甲基化正是影響表觀遺傳的重要機制之一。

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卡琳(Karin)與西維亞(Sylvia)是同卵雙胞胎,然後兩人長大後的生活卻大不相同,說明基因並不決定一切。

「飢餓的冬天」

另一方面,我們並不能隨意的主動將胚胎放在不同環境中來研究他們的表觀遺傳資訊會否出現改變,因為這類實驗是與道德不符的。這個時候自然實驗則為科學家提供多一些參考資訊。其中一個最有名的例子便是荷蘭於1944至1945年發生的重大慘劇——「飢餓的冬天」(Dutch Hunger Winter)。

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「飢餓的冬天」是荷蘭於1944至1945年因戰爭而帶來的大飢荒。當時大部份市民攝取的卡路里不足一千。

荷蘭於二戰末期因戰爭而被斷糧,國家出現大規模的飢荒。這個飢荒的特別之處是在於它是在一個現代而且發達國家中發生,因此我們對當時發生的事情有著詳細記錄,乃至我們知道當時人們每天進食的熱量是多少(在情況最嚴峻的時侯,當地一個成年人每天只能攝取五百多卡路里,遠低於正常水平。),也知道哪些人是在當時懷孕分娩。這些因不幸而生的資料對表觀遺傳學者來說是非常重要的,因為這是首次讓我們知道母親的飢餓對嬰孩的表觀遺傳資訊有何影響。

這歷史事件引發了不少表觀遺傳學的研究,紀錄片對此也有所提及。後來更有研究提出這些表觀遺傳的改變甚至可傳至兩代之後——即是說假如祖母曾經歷過飢荒,即或她的孫兒一生從未遭預過類似的事情,卻依然會受其影響。不過這類型有關「表觀遺傳的隔代效應」(Transgenerational epigenetic inheritance)的研究尚未算成熟,仍有待進一步的實驗我們才能確認是否真的有這種現象。

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不單飢餓的母親會影響下一代的發展,一些帶來創傷的事年同樣會帶來影響。Viktoria的母親是在戰亂中懷上她,雖然Viktoria自己未層經過戰亂,但從表觀遺傳層面上卻把該創傷帶來的影響遺傳下去。

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31播映。本集於4月30日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex


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Photo Credit:TNL Brand Studio

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Photo Credit:節目來賓張雍提供
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Photo Credit:TNL Brand Studio
根據世界展望會統計,敘利亞十年來戰爭的影響為例,已有超過6000名孩童喪生於戰火,也導致超過2百多萬名孩童無法上學或生活發生問題。

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當這猶如寓言故事般的親身經歷與冰冷的統計數字相互對比,它給了我們更為震撼的啟示──除了網路媒體讓我們看到的景象外,還有更多我們看不見的地方,甚至是連攝影記者都難以進入的角落,裡頭還有更多的生命也如同烏克蘭的難民一樣急需救援,而僅靠我們一己之力能做的卻非常有限。面對遙遠且數量龐大的求助者,事實上是需要如同世界展望會這般更大、更有組織的團體,才能凝聚足夠的力量,給予急需救援的人們實質幫助。

例如今年的烏克蘭難民救援行動,除了協助安置順利出逃、在歐洲國家顛沛流離的難民以外,第一時間世界展望會也進入烏克蘭,給予前線無法逃出的人們最緊急的「物資救援」,包含水、糧食、燃料等;幾經輾轉後,部分烏克蘭人也在三月陸續回到故土,此時首當其衝的就是飲用水的處置,接著便是家園重建的漫漫長路。於是世界展望會也於同一時間向當地註冊進駐、開展地方資源網絡,協助難民重建家園,從最基礎的庇護所開始向外擴充,包括生活生計、孩童教育、婦女保護、家庭與心理治療等。

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難民遷徙的過程中,需要面對茫然未來的巨大壓力,造成心理甚至生理上的問題,因此世界展望會於烏克蘭救援過程成立兒童關懷中心,從遊戲中抒發內心擔憂。
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救援施行:世界展望會人道救援的執行策略

人道救援行動涵蓋甚廣,下至民生物資援助、上至個體關懷照護及社會系統建置,面對如此緊急又錯綜複雜的需求,世界展望會也嚴肅謹慎的對待,從前期評估到後期規劃都有完備的流程,系統性的把關所有環節,並於地方上累積更豐沛的區域網絡及行動量能,張開更多防護網,最後運用專業落實每份跨海祝福,建立關懷世界與孩子的正向循環。

一、漸進式評估與規劃
  首先審視對象於生理、安全、社會等各方面需求的急迫性,擬定不同階段的救援行動。優先項目為「挽救生命」,例如供給糧食飲水補給、遞送生活物資等,滿足難民生理上的基礎需求;接下來則以「陪伴、關懷」為進階項目,例如提供基礎的庇護所收容,或是成立婦女兒童專責關懷中心、教育機構,旨在建置完整的安全及社會生態,給予難民最大的協助。

二、服務團隊在地化
  世界展望會在工作執行時,總是會盡量組織在地的團隊,或與當地且具信譽的非政府組織共同完成,避免因各地不同的語言、文化、風俗民情而產生隔閡,也讓地方上資源及訊息網絡,能以最有效率的方式展開,如此一來才能使資源被誠信且有效的利用。

三、專業規劃與救援
  世界展望會於任何行動前,都會制定明確清楚的工作方向,包含救援目標、執行策略、救援對象數量規模、工作細目等,且前往前線的事工們都必須經過特殊的訓練,學習判別危險及緊急因應措施,如此一來提供當地適切妥當的協助。

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Photo Credit:TNL Brand Studio

重新牽起聯繫:Kindness is a universal language.

除了世界展望會,世上仍有許多人以自身力量,志願投入人道救援的服務。就像來賓張雍在羅馬尼亞邊境認識的當地志工,他們在邊境發放三明治、飲水等物資給滿載烏克蘭難民的遊覽車,但因為羅馬尼亞與烏克蘭的語言並不相通,這讓張雍感到十分好奇:「在援助的過程中不會碰上溝通障礙嗎?」男子搖了搖頭,笑著回答道:「Kindness is a universal language.」。

雖然剛開始並不完全瞭解這句話背後的意義,但經過接著的幾次物資發放,張雍目睹了好幾次相同的畫面──當志工將三明治交到人們手上時,人們的淚水就從眼眶裡泛出。於是我們都懂了,那是某種難以言說的、人與人之間珍貴而無可取代的聯繫。

一起幫助孩子結束旅程,重返家園!飢餓三十救援專線:(02)8195-3005 即刻救援動起來



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關於《國際大風吹|行動講堂》

由《國際大風吹》李漢威、金鐘主持人蔡尚樺聯手主持,每集《國際大風吹|行動講堂》直播節目將邀請重磅來賓,帶大家深入淺出、探討急需人們重視的國際議題,並呼籲各界付出實際行動,向需要幫助的人伸出援手,展開即刻救援。


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