表观遗传变化是研究较少的生物体适应环境变化的机制之一。表观遗传变化,例如 DNA 甲基化,不会改变 DNA 序列,但会调节基因表达。两项新研究表明,雏鸟接触金属、铅和砷会改变巨大的山雀 DNA 甲基化模式。这可能会影响基因表达,或者有助于适应受污染的环境,或者导致有害的,甚至是长期的后果。
基因编码生命。基因表达受表观遗传标记的调控,表观遗传标记附着在 DNA 上,可以增加或减少基因表达。与 DNA 结合的甲基是研究最多的表观遗传标记之一。已知许多环境因素会影响 DNA 甲基化,即。甲基与 DNA 的结合。
由于交通、工业和采矿活动的排放,金属污染有所增加。金属是稳定的污染物,因此在排放停止后很长一段时间内仍然存在。研究的金属之一,砷,已被归类为最有害的环境毒素之一。
实验室动物最常用于研究金属对生物体的影响,包括 DNA 甲基化。然而,这些研究中的浓度通常高于野生种群的环境相关水平。物种对污染物的反应也非常不同,因此实验室动物的结果并不总是适用于其他分类群。
“我们知道,发育中的个体对环境污染物特别敏感,而且这些影响可能是持久的。然而,我们并不完全理解这是为什么。表观遗传变化是一种潜在的机制,”于韦斯屈莱大学生物与环境科学系的助理教授 Suvi Ruuskanen 说。
国际研究小组通过实验研究了暴露于环境相关水平的砷或铅是否会影响雏鸟的 DNA 甲基化。
“我们将这些新结果与从芬兰 Harjavalta 铜冶炼厂的鸟类收集的类似数据进行了比较。在这一领域,鸟类会接触到不同类型的金属,但食物质量和食物供应也较差”,图尔库大学生物系大学讲师 Tapio Eeva 说。
研究人员报告说,接触砷会影响与发育相关的基因的 DNA 甲基化。接触铅尤其影响与神经发育相关的基因。来自 Harjavalta 污染区的雏鸟表现出最大的变化。这些变化可能与金属的直接影响或金属对环境的影响有关,例如食物的数量和质量。
“以前的许多研究都集中在 DNA 甲基化的产前变化上,但我们的结果证实,环境也会在生命后期改变表观遗传密码。赫尔辛基大学自然历史博物馆的研究员 Veronika Laine 说,未来将说明这些变化的稳定性。