證據表明，在一代人中發生的事情，比如飲食、毒素暴露、創傷、恐懼可以對後代產生持久影響。科學家們認為，這些影響來自於表觀遺傳學的變化，這些變化是對環境的反應，在不改變基因組或DNA序列的情況下將基因打開或關閉。但是這些變化是如何代代相傳的還沒有被理解，部分原因是科學家沒有一個簡單的方法來研究這種現象。
馬里蘭大學研究人員一項新研究為揭開經驗如何導致動物可遺傳性變化這一謎團提供了一個潛在工具。通過線蟲交配，他們產生了持續300多代的永久性表觀遺傳學變化。這項研究於2021年7月9日發表在《自然通訊》雜誌上。
研究人員在繁殖線蟲時發現，一些交配導致後代的表觀遺傳學變化，隨着科學家們繼續繁殖，這些變化會繼續傳到很多代。這一發現將使科學家們能夠探索表觀遺傳變化是如何傳遞給後代的，以及什麼特徵使基因容易受到永久性表觀遺傳變化的影響。
何塞和他的團隊在2013年開始這項工作，當時他們使用的是線蟲，這是一個經常被用作理解動物生物學模型的物種。科學家們注意到，攜帶T基因的蠕蟲，該基因產生熒光蛋白，有時發光，有時不發光。這令人費解，因為發光和不發光蟲子的DNA幾乎完全相同。
為了更好地了解這一現象，研究人員進行了育種實驗，其中只有母親或父親攜帶熒光基因。研究小組預計，無論父母哪一方攜帶該基因，其後代都會發光。相反，他們發現，當母親攜帶熒光基因時，後代總是發光，這意味着該基因總是被打開的。但是當父親攜帶該基因時，後代通常會微弱地發光或根本不發光。
研究人員發現基於RNA的信號控制着基因的表達，這些信號中有些使基因沉默，有些是防止沉默的保護信號。這些信號在後代的發育過程中進行着決鬥。當基因來自母親時，保護性信號總是獲勝，但當基因來自父親時，沉默信號幾乎總是獲勝。
當沉默信號獲勝時，該基因就永遠沉默了，或者至少沉默了300代，這就是研究人員在實驗室培育蠕蟲的跟蹤時間。以前表觀遺傳學變化例子更加複雜，或者它們沒有持續超過幾代。研究人員還不知道為什麼沉默信號只在某些時候獲勝，但這一新發現使他們在探索表觀遺傳的細節方面比以往任何時候都更有優勢。
雖然我們已經發現了一組幾乎可以永久沉默的基因，但大多數其他基因並沒有受到同樣的影響，在沉默之後，它們會反彈，並在未來幾代中成為表達者。有了他們的新發現，研究人員現在認為一些基因可能更容易受到永久性表觀遺傳變化的影響，而其他基因則在幾代之內就會恢復。儘管對蠕蟲的研究與對人類的研究不一樣，但這項研究提供了一個窗口，讓人們了解所有動物可能共享的生物過程。
研究人員現在從這項工作中獲得的兩大優勢是，這種持久的表觀遺傳變化很容易通過交配誘發，而且它發生在一個單一基因的水平上。現在研究人員可以操縱這個基因並控制關於它的一切，這將使研究人員能夠確定什麼特徵使一個基因對可遺傳的表觀遺傳變化具有敏感性或抵抗性。研究人員預計，未來的研究可能會幫助科學家確定容易受到長期表觀遺傳變化影響的人類基因。