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根据华盛顿州立大学的一项新研究,父亲在备孕前的健康状况可能会在未来子女身上留下生物学印记。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上,解决了生殖生物学中一个长期存在的问题:当精子在受精时几乎只提供DNA时,父亲的饮食、代谢或环境因素是怎么影响后代健康的?多年来,科学家早就知道父亲的肥胖、不良饮食或代谢疾病等因素会增加下一代代谢问题的风险。但一直没搞明白的是,这些信息藏在精子的哪里,又是怎么传给下一代的。
“我们研究问的是一个很基础但关键的问题,”该研究的资深作者、华盛顿州立大学分子生物科学学院教授兼院长魏岩表示。“如果父亲的代谢状况能影响孩子,那这些遗传信息到底是从哪来的?”
为什么睾丸很重要
根据这项新研究,答案明确指向睾丸,也就是产生精子的那个器官,而不是精子在男性生殖道里跑的时候可能发生的那些后续变化。这说明,爸爸在让老婆怀孕之前的健康状况,可能会影响早期生命阶段的生物环境。
跟身体里大多数细胞不一样,成熟精子非常紧凑,专门负责把爸爸的遗传物质送到卵子里。最近有研究说,精子里的线粒体,也就是常说的细胞“发电站”,可能含有线粒体DNA,这些DNA在精子成熟的时候可能会主动制造RNA。大家觉得这些RNA可能会改变精子里的微小RNA,然后影响后代的特征。
严的团队找到了跟这个模型相反的证据。研究人员说,成熟的老鼠精子其实已经把线粒体DNA用光了,所以,线粒体DNA在成熟精子里的转录,不太可能是传递爸爸代谢信息的原因。
恰恰相反,该研究表明相关信息是在更早阶段确立的,也就是精子在睾丸里发育的那段时间。
分阶段来测精子
为了验证这一点,研究人员使用了胞浆内精子注射(ICSI),这是一种将精子头部直接注入卵子的技术。这样一来,团队就能把直接从睾丸获取的精子与后来从附睾收集的精子进行比较,附睾就是精子在射精前成熟和储存的地方。
这个差别很关键。要是老爸的代谢信息主要是在附睾转运那会儿才获得的,那睾丸里的精子就不该有同样的影响。但研究人员发现,睾丸精子能够将饮食相关的代谢特征传递给后代,这就说明,关键信息是在精子离开睾丸之前就定下来的。
“这很重要,因为它把关注点往前推了一步,”严说。“这说明父亲的代谢状况,可能会在精子于睾丸里生成、还没进入附睾之前,就产生影响。”
这项工作并不意味着儿童的代谢疾病是天生注定或躲不掉的。相反,它只是帮我们搞清楚一个可能的生物学机制——就是受孕前爸妈的身体状况,是怎么影响孩子容易得什么病的。
“大家别把这当成是在怪谁,”严说。“我们只是想搞懂生物学原理。我们越了解父亲健康如何影响后代,就越能想办法去预防、保护生殖健康,并降低孩子小时候得病的风险。”
由于精子生成需要时间,这些发现意味着一种可能:在受孕前改善父亲的健康状况,不仅对父亲有益,也可能惠及未来的子女。
严表示,这项研究反映了生殖生物学领域的更大转变。
“长期以来,母亲健康一直是备孕和怀孕研究的核心焦点,这很正常,”他说。“但父亲的健康同样重要。我们的研究说明了父亲的信息如何通过精子传给下一代。”
更多信息: 表观遗传继承源自睾丸,与精子线粒体DNA及附睾暴露无关,《美国国家科学院院刊》(2026年)。DOI: 10.1073/pnas.2611096123。doi.org/10.1073/pnas.2611096123
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