给我一个工厂，解释解释什么叫做表观遗传

如果有一天工业学家和遗传学家的记忆发生了交换，那么我们“人”就从此被命名为“工厂”，“人体组织”改名为“车间”，而“细胞”则成了生产线上的“员工”的新名字。我们的新故事也由此展开……

人类的基因组是一本说明书，按照上面的说明去一步步制作呢，就能够得到产物（蛋白质）。DNA序列就像是钢笔写上去的说明书正文，擦不掉，也很难改动；表观遗传学修饰更像是一支铅笔，它可以给正文添加注解，并且，如果有橡皮的话就可以擦掉。我们知道钢笔的墨水在这里就是指核苷酸（DNA的最基本组成单位），那么铅笔芯是什么呢？是甲基、乙酰基。DNA的甲基化，组蛋白的乙酰化就是最常见的表观遗传学修饰方式。

突变的发生

在制作产品的过程中，正确的正文和注解都是正确的，那么得到的产品也就是合格的。如果正文写错（突变）了，那产品就会有问题；但即使正文没问题，注解却写错了（例如在关键步骤上写了“忽略此步骤”的注解），那么最后得到的产品也有可能是不合格的，这就是所谓的“表观突变”；不过还有种可能，正文有问题，但是注解指出了错误并且把错误部分隐去，这样就依然能够避免不合格的产品流入市场了！

不同工厂的说明书各不相同，正如不同人之间的基因存在着很大的差异；同一个工厂里不同车间乃至不同的员工手中的说明书是一样的，但每个员工接收到的外部信息不同，因此他们用铅笔写上去的注解也不相同──不同组织，不同细胞之间，表观修饰的位点、程度大不一样！并且，同一个员工的说明书上面的注解，也会随着员工对于工作的理解和体会而发生变化，涂涂改改是很正常的事情──表观遗传的修饰作用在细胞内时刻发生着变化！

基因突变的遗传

当两个工厂想盖一个新工厂（生孩子）的时候，他们会找来一个员工并且把两个工厂的说明书各撕下一半（减数分裂），给那名员工重新用钢笔誊抄作为新工厂的说明书（受精）。一般而言，誊抄的绝大部分内容是正确的，但也难免出错，例如写错字（单个碱基变异），漏抄（碱基乃至片段缺失）甚至装订错误（染色体病）等。如果这些错误没有被及时发现纠正，那么在新工厂的说明书里面，这些谬误也就白纸黑字无可更改了。

就说我们上文故事中的那个黑人夫妇的白娃子吧，他就有可能是在誊抄的时候把和肤色相关的段落抄错了，结果把清咖啡做成了纯牛奶……

在传统遗传学时代，可能这样的解释已经能够回答很多遗传现象甚至疾病相关的问题了，但是在表观遗传学时代，无数的科学家以及像作者这样的围观群众都会问一个问题：如果基因的变异是可遗传给后代的，那么表观遗传对于基因的修饰能否随着基因一起传给后代呢？在我们的故事中可以如下翻译：如果钢笔写下的说明书正文可以传给新盖的工厂，那么铅笔写上去的注解能否也随着说明书的延续而继续在新工厂中有所体现呢？

表观突变的遗传

一些临床病例证实了表观修饰的可遗传性：两个儿子都从母亲那里遗传得到了同样的某个等位基因（同样的说明书正文），但是其中一个儿子遗传了母亲的表观突变（他把注解也抄上去了），另一个孩子却没有（誊抄的时候用橡皮把注解给擦掉了）。但表观突变的后代遗传并不像基因的遗传那样复合传统遗传学定律，它具有很大的不确定性并且还具有十分显著的性别差异，进一步的研究正在逐步揭开谜团。

我们故事中的白娃子有没有可能也是因为表观遗传的修饰作用导致了肤色的改变呢？有可能。他也可能是在揣摩父母给他的说明书的时候理解错误，填上了错误的注解。于是最终导致了他肤色的改变……但是如果要证明这个假设，则需要对娃子的皮肤细胞（尤其是和色素）细胞进行相关甲基化检查。

表观遗传与疾病

那么甲基化能在多大程度上发挥作用呢？它与人类的健康有什么关系呢？如果说白娃子的肤色是由于表观修饰导致这仅仅停留在“假设”的水平；有没有更多的临床证据能够告诉我们它的作用究竟有多少呢？

曾经有一个说法：疾病是外界环境和个体基因共同作用的结果。在表观遗传学时代，这个说法可以改成：大多疾病是表观遗传和基因共同修饰的结果。

举例来说，出生缺陷（神经管缺陷等）等很多疾病的现代研究都表明，孕妇妊娠期叶酸的补充不足是一个很大的诱因，而叶酸在体内代谢时对于提供活性的甲基有着重要的作用，叶酸的缺乏将直接导致细胞内甲基化反应受到抑制。而Hitchins报道的病例中的等位基因正是癌症抑制基因。除了上述致命的疾病以外，还有很多常见的疾病与DNA甲基化有着密切联系，例如抑郁，孤独症等等，并且更值得注意的是，这些疾病本身并不影响生育，因而基因的表观修饰可能遗传给下一代。

当人类基因组计划轰轰烈烈地开展并取得巨大的成果的时候，我们打开了“基因”这部天书（生命的说明书），其内容无不让人惊叹；在今天，表观遗传学让这部天书的内容变得无穷尽的丰富饱满，它甚至可能挑战传统进化学观点！表观遗传学时代已经到来，亲爱的朋友，你准备好了吗？

Image from: The Wellness Minute, thanks!