动荡的基因组：希望你这周过的不错，你的遗传特征有可能已经被改变了哟。

当奥巴马总统在2009年于MIT发表演讲的时候,他使用了科学上的一个常见的隐喻。我们一直致力于创新，他说，我们一直致力于发现，那是存在于我们的DNA里面的。脱氧核糖核酸，这种用于我们的基因的编码的化学物质，已经成为无数的关于本质与特征的思想的首选的隐喻，一定的神秘性环绕着它。正如伊芙琳福克斯凯勒在其著作基因的世纪中所说的，基因组，至少，在公众的想象中，已经成为了生命的奥秘所在，成为了圣杯，它是伟大的建筑师，是终极的计算程序，是灵魂在当代的回响，是以上这些的合而为一。然而，这种想象并不为遗传学家们所认同，最近几十年来，他们越来越意识到基因与生物特性的关系远非确定的。

公众对于DNA的理解，认为其是生物体的蓝图，认为基因与特性（称为表型）的关系是一对一的，是遗传学的早期历史的遗产。基因这个词在1909年被创造出来，用于指称继承的抽象单位，比DNA的发现早了四十年。生物学家们早先认为，基因就像线上的珠子似的，在染色体上整齐的排列着，每一个基因决定着一种表型。虽然确实有一些基因是与特性以这种简单的方式对应的，如眼睛的颜色或者血型，大部分表型都是远为复杂的，为多个基因及生物体生活于其中的环境所影响。

皇家待遇：蜂后与工蜂有着同样的基因，但质量却是工蜂的两倍，能够活两年而不是工蜂的六个星期，并且还有生殖能力。那么谁来做蜂后呢，答案是蜂王浆吃得多的，蜂王浆是工蜂用其位于头部的咽下腺所产生的蛋白质分泌物。将要成为蜂后的蜜蜂在它们的幼虫期的整个六天的时间内都是用蜂王浆喂养的，而其他的蜜蜂则仅在前两天有此待遇。蜂后与工蜂的唯一区别就是它们的食物，阿拉巴马州立大学葛洛阿姆达姆蜜蜂实验室的Christina Burden说道。

事实上，比起蓝图来，遗传编码更像是电影脚本，会被导演修改以及重新解释，这个过程被称为表观遗传修饰（表观的意思是在某某之上或者除某某之外）。正如脚本可能会被划掉某些单词，句子或者场景，表观遗传修饰可以使得整段的DNA的激活或者失活。基因可以被细致的调控，正如演员按照舞台指示或呼号，或耳语，或嘻笑一样。

这些指示通过附着于DNA或者组蛋白上的少量的特定的化学物质来编码，组蛋白是一种蛋白质，DNA如同圣诞节灯饰缠绕于管子上那样缠绕于其上。最常见的表观遗传修饰被称为甲基化，其中，一个甲基基团（包括一个碳原子以及三个氢原子）会附着于DNA或者组蛋白上。DNA甲基化可以关闭基因表达，而组蛋白甲基化则可以增加或者减少基因表达，视甲基化的类型及附着于其上的组蛋白而定。

这些修饰并不会改变底层的遗传编码，而是影响基因的表达。有些修饰可以持续一生，永远关闭某些基因，就像贯穿于我们的遗传脚本的全部场景中的涂抹的痕迹。如果你的牙齿没有长在眼睛上，或者肝脏没有长在膝盖上，感谢你的表观基因组吧。细胞的谱系主要是由DNA甲基化来控制的。其他的修饰更像是便签，根据周围的环境，影响基因表达增加的程度，使得细胞可以对变化作出迅速的反应。永远的变化经常涉及到大量的甲基化，使得DNA紧紧的附着于组蛋白上，以至于无法读取，就像在电影脚本中黏在一起的页面一样。

瞬时装甲：水蚤，一种比家蚊还要小上三倍的甲壳纲动物，是在自己的身上建造要塞的专家。在危险的时候，比如说当鲤鱼或者黄鲈在附近聚集起来的时候，这种小小的生物会从它们的角质层（一层类似于贝壳的表皮）上长出尾刺、头盔或者颈牙。这会让它们看起来更大，而且，也会让小个头的捕食者难以吞下它们，蒙特爱立森大学的生物学家Vett Lloyd解释说。这种现象在水蚤的一生中都可能会发生，而如果环境一直都很危险的话，这些身体上的特征还会传给第二代以及第三代，如果危险的捕食者消失的话，水蚤的孙辈们就不会再消耗体力制造额外的装甲。如果它们的后代不会遇到捕食者的话，医生在线答疑，它们会削减它们的装甲，因为那是很耗费能量的，Lloyd说。

这一新兴的对于表观遗传如何影响生物体的形态与功能的理解，使得长久以来的先天还是后天的辩论呈现出了新的复杂性。先天与后天的之间的界限已经变得千疮百孔。例如，当一群小丑鱼中的支配地位的雌性死掉之后，某个雄性个体会增加某种特殊的荷尔蒙的分泌，会发生某种表观遗传修饰，使得他的性别转换为雌性。类似的，雌性和雄性鳄鱼的区别也不是编码在他们的DNA里面的，而是以一种和小丑鱼中类似的机制，使得孵化温度在32-33摄氏度之间会产生雄性，而在30摄氏度或以下则主要产生雌性。表观遗传也为如下情况提供了解释，如在同样的条件下，遗传上相同的小鼠，会有不同的体重，又或者，同卵双胞胎中的一个会得精神分裂症，而另一个却完全健康。压力、饮食，以及暴露于环境毒素之中，都被认为是人类中表观遗传修饰的常见诱因，尽管具体的过程还不是特别清楚。

所有的生物，都有着两种生活史，他们继承的由他们的祖先在几千年中构建的进化上的历史，以及他们在一个单一的生命循环中的个人的历史。而表观遗传则搭建起了这两个领域之间的桥梁，使得进化上的优势适应当前的需要，其将我们的生活经验中的不确定性蚀刻进了我们的生理之中。事实上，遗传哲学家Paul Griffiths以及Karola Stolz走的如此之远，以至于他们建议，我们应该放弃将基因作为固定的信息单位的想法，而将基因定义为你基因组上可以处理的东西。

考虑一下酒精的例子，没有经验的饮酒者很快就醉了，不过如果这种放纵的生活继续下去的话，对于酒精的耐受度则会增加。为了与增长的饮酒习惯相适应，肝脏调整了产生酒精代谢蛋白质的基因上的表观遗传信息，提高他们的表达量，使得酒精的代谢速度加快，如果饮酒量被削减的话，肝脏则会降低这些基因的表达，因为对于身体来说产生过量的蛋白质是一种浪费。表观遗传修饰在酒瘾的形成中可能也有作用，如果长期摄入酒精的话，一种提高神经肽Y（一种有助于缓解焦虑的神经递质）的表达水平的基因会被启动，而如果饮酒者削减其饮酒量的话，这个基因则会被关闭，从而导致因戒酒而产生的焦虑。