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出品：科普中國(guó)

制作：王冠琳

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

生活中常常會(huì)聽到小伙伴自嘲是一條魚，只有7秒的記憶，來(lái)感慨“忘性大”這件事。

不過(guò)，魚類的記憶真的只有7秒嗎？魚寶寶們表示：這個(gè)鍋，我們不背！

圖片來(lái)源：作者拍攝

魚的記憶其實(shí)很長(zhǎng)

除了我們國(guó)家有魚類記憶只有7秒的說(shuō)法，國(guó)外也有‘3 second memory fish’的說(shuō)法。那么魚類的記憶，究竟有多久呢？

早在1965年，來(lái)自美國(guó)的科學(xué)家們就對(duì)金魚的記憶進(jìn)行了研究。研究人員首先從魚缸的一端發(fā)射出一道亮光，緊接著在這一端對(duì)金魚進(jìn)行電擊刺激。

如此反復(fù)訓(xùn)練多次，很快，金魚就記住了“光—電擊”這個(gè)刺激循環(huán)。當(dāng)再次有光射出時(shí)，金魚就會(huì)迅速逃離到魚缸的另一邊。研究人員發(fā)現(xiàn)金魚可以在長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月里記住“光—躲避”的行為模式。

除了金魚，研究人員還通過(guò)“光-食物”的刺激方式在模式生物斑馬魚上發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果。不僅如此，后續(xù)還有科學(xué)家觀察到飼養(yǎng)的魚類對(duì)進(jìn)食刺激能夠保持長(zhǎng)達(dá)幾年的記憶。

其實(shí)，在生活中，如果仔細(xì)觀察景點(diǎn)水塘中的觀賞魚，一旦有人接近，它們就會(huì)迅速游過(guò)來(lái)，吐泡泡，試圖獲取食物，這也食物刺激下的記憶。

魚的記憶不僅長(zhǎng)，還能遺傳給下一代

一項(xiàng)發(fā)表在《自然—通訊》上的研究成果更是顛覆了人們的認(rèn)識(shí)。來(lái)自新西蘭Otago大學(xué)的科學(xué)家通過(guò)對(duì)斑馬魚研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚的表觀遺傳記憶，能夠通過(guò)保存DNA甲基化的方式連續(xù)遺傳給后代。

簡(jiǎn)而言之，魚的記憶能夠遺傳給下一代，甚至下幾代。

圖片來(lái)源：作者拍攝

此前研究表明，除了“基因”遺傳因素會(huì)調(diào)控我們的記憶,表觀遺傳學(xué)也和學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)。

表觀遺傳學(xué)指的是在不改變的遺傳物質(zhì)DNA的條件下，發(fā)生可遺傳的化學(xué)修飾，這主要包括DNA甲基化修飾，組蛋白修飾等。如果這些修飾發(fā)生在配子中，就會(huì)遺傳給后代。

后代獲得的表觀遺傳學(xué)修飾（包括DNA甲基化修飾，組蛋白修飾等），往往會(huì)夠?qū)τH本（或者是幾代以前的祖先）經(jīng)歷的事件（刺激）做出反應(yīng)，這也被稱作為表觀遺傳學(xué)記憶。

具體來(lái)說(shuō)，后代能夠?qū)τH本發(fā)生的，自身并未經(jīng)歷的事件，出現(xiàn)記憶并做出“跨代”反應(yīng)。

比如2016年，來(lái)自特拉維夫大學(xué)的科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷饑餓的線蟲，會(huì)將經(jīng)受饑餓的“記憶”，通過(guò)smallRNA傳遞的方式遺傳給后代。研究人員發(fā)現(xiàn)后代的線蟲，盡管并未經(jīng)受“饑餓”，卻能夠提前對(duì)饑餓做好準(zhǔn)備。

這類記憶，大多是親代對(duì)環(huán)境條件，特別是不利環(huán)境因素的表觀遺傳學(xué)修飾，有助于幫助后代更好的存活下來(lái)。

記憶遺傳給后代，斑馬魚是怎么做到的？

作為表觀遺傳修飾的最主要方式之一，DNA甲基化是指在不改變DNA序列前提下，通過(guò)一種特定的酶（DNA甲基轉(zhuǎn)移酶）的修飾，在DNA的核苷酸（如胞嘧啶的5位碳原子）上共價(jià)結(jié)合一個(gè)甲基基團(tuán)，從而改變DNA的構(gòu)象，抑制DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的大溝和蛋白質(zhì)的相互結(jié)合。

因?yàn)槠湓谡{(diào)控基因表達(dá)等方面起到的重要作用，DNA甲基化修飾也被稱為DNA天書的“注腳”。

此前的研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物（包括人類中），這類DNA甲基化修飾并不會(huì)穩(wěn)定的遺傳給下一代，而是在受精后，會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模的“甲基化擦除現(xiàn)象”。

圖片來(lái)源Veer圖庫(kù)

和精子和卵細(xì)胞的甲基化水平相比，胚胎中DNA的甲基化水平會(huì)大大下降，出現(xiàn)了全基因組范圍內(nèi)的大規(guī)模DNA甲基化擦除。而在子代后續(xù)的發(fā)育過(guò)程中，隨著環(huán)境條件的變化，DNA甲基化水平再次升高，出現(xiàn)“（親本）DNA甲基化擦除——（子代）DNA甲基化重建”的過(guò)程。

而一項(xiàng)針對(duì)斑馬魚的研究中，研究人員通過(guò)低覆蓋率全基因組亞硫酸鹽測(cè)序的方法對(duì)斑馬魚種系發(fā)育過(guò)程中的DNA甲基化水平進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，種系發(fā)育的過(guò)程中，斑馬魚并不會(huì)像哺乳動(dòng)物一樣，經(jīng)歷全基因組的DNA甲基化的刪除。斑馬魚的DNA甲基化事件能夠遺傳給下一代，甚至后面的幾代。

也就是說(shuō)，在魚類（至少是斑馬魚）中，似乎可以通過(guò)傳遞DNA甲基化來(lái)把記憶傳遞給后代，這可能能夠幫助斑馬魚更好的適應(yīng)環(huán)境的變化。

所以，以后可別再說(shuō)魚的記憶只有7秒了，你看到的魚，可能還殘留著史前的記憶呢！

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