一个多世纪以来，生物学一直受到格里高尔·孟德尔首次通过他的著名豌豆植物实验描述的遗传原则的指导。虽然这些规则解释了许多遗传特征如何从父母传递给后代，但科学家们也知道DNA序列并不是全部故事。除了基因本身，父母还可以传递表观遗传变化。这些是影响基因功能而不改变基础DNA代码的化学修饰。现在，一项新的联邦资助的老鼠研究表明，这些遗传的表观遗传标记中的一些并不遵循孟德尔的经典法则。研究人员发现，他们所检查的约7%的表观遗传遗传模式表现出意想不到的方式。这项研究还发现了以往只见于植物和果蝇但未见于哺乳动物的稀有遗传形式。“非孟德尔式的表观遗传遗传模式可能是比基因组序列本身的变化更快获得多样化或新特征的方式，尤其是在应对环境压力时，”约翰霍普金斯大学医学院的布隆伯格杰出教授、工程学院和布隆伯格公共卫生学院的安德鲁·费因伯格（Andrew Feinberg）博士说，他与德克萨斯A&M大学的同事共同领导这项研究。研究结果于5月20日发表在《自然遗传学》上，并在相关的《自然》简报中得到了重点介绍。这项工作得到了国家卫生研究院和国家科学基金会的支持。孟德尔法则如何解释遗传 孟德尔法则描述了基因的不同版本，称为等位基因，如何从一代传递到下一代。在哺乳动物中，后代从每个父母那里继承一个等位基因。有些等位基因是显性的，意味着它们的特征会被表达，而其他则是隐性的，当与显性等位基因配对时则保持隐藏。这些原则构成了现代遗传学的基础。然而，科学家们已经确定了涉及如基因组印记等表观遗传机制的例外情况。在这些情况下，等位基因是否活跃可能取决于它是从母亲还是父亲那里继承的，而不是它是显性还是隐性。这项新研究发现了基因组印记的额外示例，以及几种不符合孟德尔传统框架的其他遗传形式。 非孟德尔表观遗传遗传的新证据 在基因组印记中，等位基因可以通过一种称为甲基化的过程被化学标记并有效地关闭。这些标记可以源于精子或卵子，并传递给后代。研究人员在另外五个基因中确定了印记。除了这些发现，研究小组还发现非孟德尔表观遗传遗传可能比之前认识的更加普遍。他们还发现了无法追溯到任何父母的遗传表观遗传模式。为了研究这些影响，科学家们追踪了DNA甲基化，这是一种常见的表观遗传修饰，其中含有碳和氢原子的化学基团附着到调节基因开启或关闭的启动子区域。该研究检查了来自三代老鼠的组织样本，这些老鼠年龄在四到六个月之间。第一代包括26只老鼠，第二代有34只后代，第三代有19只动物。研究人员分析了老鼠基因组的大部分，监测了遗传序列和12种先前认可的遗传DNA甲基化模式。该项目汇集了来自约翰霍普金斯大学和德克萨斯A&M大学的研究人员。费因伯格与共同通讯作者德克萨斯A&M大学的注册教授David Threadgill和约翰霍普金斯布隆伯格公共卫生学院的生物统计学教授Kasper Hansen密切合作。约翰霍普金斯的研究生亚当·大卫维奇帮助开发了新的实验室和计算方法，使基因组和甲基化数据能够同时研究。 父母标记缺失的特征 在数据集中，研究人员识别出522个案例，约占分析的非性染色体表观遗传遗传模式的7%，这些情况不符合孟德尔预期。其中包括54个罕见或“新兴”的遗传事件，这些事件在两个父母中都不存在。在一个例子中，两只缺乏特定等位基因甲基化的小鼠生育了后代，其中该等位基因的两个拷贝都带有甲基化。“这个甲基化似乎是凭空出现的，”费因伯格说。这些发现表明，一些表观遗传特征可能通过尚未完全理解的机制在后代中出现。 哺乳动物中首次发现的参数突变 该研究还揭示了一种名为参数突变的稀有遗传现象，这种现象发生在一个名为Capn11的基因中，后者在正常精子发育中发挥着重要作用。这个基因的人的版本的变化已被与不孕症和精子相关的…