“性感”的产生：新研究发现RNA分子的关键作用

▎药明康德内容团队编辑  

有性生殖，是生物适应环境的重要一步。有性生殖使两个生物体可以混合它们的基因，产生多样化的遗传特征，让后代有机会在不断变化的环境中获得更强的生存优势。不过这种优势也有代价，有性生殖需要两性相互配合，不仅难度提高，繁殖速度也会降低。

有些生物便采取了一种“两头占优势”的生殖策略：当营养丰富时，它们以自体繁殖为主；而处于一定的环境压力下，它们则开始有性繁殖，以适应恶劣的环境。

经常被生物学家当作模式生物进行研究的秀丽隐杆线虫（C. elegans）就是如此。它们有很大一部分为雌雄同体，主要靠自体受精繁育。然而，连续几代处于不利的环境条件时，一些线虫后代便会开始散发“雌性魅力”：释放出信息素，吸引雄性线虫前来交配。

▲与雄性交配后的线虫，红色荧光指示雄性精子（图片来源：参考资料[2]；Credit：Itai Toker）

环境压力为何能“无中生有”地激发出线虫的性吸引力？对这个问题，特拉维夫大学（Tel Aviv University）的Oded Rechavi教授已经研究了十多年。最近，他和同事们终于了解了背后的机制。

令人惊奇的是，尽管线虫应对环境挑战的这种反应可以遗传给后代，但不是通过我们熟悉的遗传物质——DNA的序列改变，而是通过RNA分子介导的表观遗传变化来实现的。

▲研究论文发表于学术期刊Developmental Cell

为了在实验室中重现生殖方式的变化，研究人员设计了不同的环境条件，通过适当升高室温（从20度上升为25度）来模拟轻度压力，促使年纪轻轻的雌雄同体线虫停止产生精子，而是开始分泌信息素，从自体受精繁殖改为吸引雄性交配。在温度恢复后，这些后代的雌性魅力还会继续保持两三代。

在这个过程中，研究人员发现一些小RNA（small RNA）分子可以通过一种称为基因沉默的现象，靶向精子中的基因，起到调节基因表达的作用。当温度升高，线虫的精子出现缺陷。而它们就像压力传感器，可以通过细胞中合成的小RNA，以及与小RNA相结合的蛋白HRDE-1，触发线虫改变交配策略。这些小RNA可以遗传，将性吸引力传递给后代，使后代增加交配机会，产生有利于适应环境的遗传变异。

▲研究示意图（图片来源：参考资料[1]；Credit：Developmental Cell/Itai Toker）

'这项工作将短期表观遗传与长期的、固有的遗传变化联系起来，从而与进化过程联系起来，'论文作者Yael Mor博士说。尽管这些实验在看起来十分简单的线虫身上开展，但这支研究团队表示，他们希望在其他生物体中寻找是否也有相似机制的遗传效应。