遺傳與環(huán)境共同作用，決定個(gè)體的發(fā)育、生殖、衰老和行為等。在受到環(huán)境壓力脅迫時(shí)，生物體會(huì)產(chǎn)生適應(yīng)性的應(yīng)激反應(yīng)。生物學(xué)家關(guān)注的科學(xué)問題是生物體產(chǎn)生的這些應(yīng)激反應(yīng)是否可以直接傳遞給后代，在后代尚未直接經(jīng)歷上一輩的環(huán)境脅迫時(shí)，便獲得某些性狀，使他們能夠更好地應(yīng)對預(yù)期的環(huán)境變化和壓力脅迫。

8月2日，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員田燁研究組以封面長文形式在Nature Cell Biology上，在線發(fā)表研究成果The memory of neuronal mitochondrial stress is inherited transgenerationally via elevated mtDNA levels。該研究以線蟲為模型，發(fā)現(xiàn)了全新的跨代遺傳現(xiàn)象——神經(jīng)元的線粒體應(yīng)激通過神經(jīng)與生殖腺的信號交流，誘導(dǎo)后代個(gè)體攜帶更高拷貝的線粒體DNA（mtDNA），導(dǎo)致后代繼承了母本的線粒體未折疊蛋白反應(yīng)（Mitochondrial unfolded protein response, UPR^mt）。這一跨代遺傳現(xiàn)象通過母系遺傳，可以在后代中代代相傳（>50代）。課題組前期研究（Cell）鑒定的Wnt信號不僅參與神經(jīng)與腸道的線粒體應(yīng)激調(diào)控，而且參與神經(jīng)與生殖腺的線粒體應(yīng)激調(diào)控。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中激活Wnt信號通路也可以促進(jìn)線粒體的生成和線粒體DNA拷貝數(shù)的增加。繼承了較高水平的mtDNA以及隨之產(chǎn)生的UPR^mt使后代具有更強(qiáng)的抗逆能力，包括耐熱、抗菌及抗百草枯毒素的處理，并獲得了更長的壽命；作為代價(jià)（trade-off），這些后代的發(fā)育遲緩和生殖力下降。因此，當(dāng)沒有環(huán)境壓力選擇時(shí)，攜帶更高拷貝mtDNA后代在群體中的比例將較快下降并逐漸消失；然而，當(dāng)遇到類似祖輩經(jīng)歷的壓力脅迫時(shí)，這些后代展現(xiàn)出更強(qiáng)的生存和競爭力。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金的資助。

神經(jīng)元線粒體應(yīng)激通過調(diào)控mtDNA水平誘導(dǎo)UPR^mt的跨代遺傳

來源： 遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所