基因组印记(genomic imprinting)
你从大多数基因那里继承了两份拷贝,一份来自母亲、一份来自父亲,通常两份都干活——它们是平等的伙伴。但对一小批基因,细胞会留着一个标签,记着每一份拷贝来自哪一位亲代,并且只听从其中一份。另一份被沉默,不是因为它坏了,而是因为它是经由哪一位亲代到来的。这种按亲源沉默的现象,就是基因组印记。
一个印记基因,是只从母方拷贝或只从父方拷贝表达的基因,另一份拷贝被一个表观遗传标记关掉——最常见的是在卵子或精子形成期间铺下的DNA甲基化。这个标记是在亲代的生殖细胞里设下的:母亲的卵子甲基化某一个控制区域,父亲的精子甲基化另一个不同的区域,受精之后这些亲源特异的标记被读出,于是对那个基因来说,只有一份拷贝发声。关键在于,这个标记每一代都被重置:一个从母亲那里继承了某基因的男人在制造精子时,会擦掉她的母方印记,再盖上他自己的父方图案,所以是传递它的那位亲代、而不是祖父母,设定了这个标签。印记在基因组里成簇出现,常常由一个绝缘子或一条长非编码RNA统管邻近基因的一整片区域。
基因组印记之所以重要,是因为它打破了那个让人安心的假设——你的两份基因拷贝是可以互换的备份。对一个印记基因来说,你实际上只有一份能干活的拷贝,所以活跃拷贝里一个突变或缺失就会致病,没有备份可以补偿——这正是为什么同一条染色体区域的一处缺失,如果遗传自父亲就造成普拉德-威利综合征,如果遗传自母亲就造成另一种安格曼综合征。主流的进化解释是父母双方在胎儿该从母亲身上索取多少这件事上的拉锯战。印记也是哺乳动物不能由两个卵子或两个精子造出的原因:你需要各带一种亲源印记的一份基因组才能正常发育。
删去15号染色体上同样的一小段区域,会引出两种迥然不同的病:遗传自父亲会造成普拉德-威利综合征,遗传自母亲则造成安格曼综合征——同样的DNA缺失,相反的结果,因为那里不同的基因在每一位亲代的拷贝上被印记。
一个基因来自哪位亲代,能决定它是否发声——而一份坏拷贝便再无备份。
印记标记每一代都会被重置——它们不是永久的祖传记忆。传下这个基因的那位亲代会按自己的性别重新盖章,所以同一段DNA在一个家族里流转时,印记状态可以反转。