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科学家:啪啪啪前环境温度刻在精子里,影响后代健康

来源:奇点网

不知道你有没有注意到一个现象,我们的身体质量指数(BMI)与我们妈妈怀上我们的季节有明显的相关性。

科学研究也发现,那些在寒冷的季节结合的精子和卵子,发育的个体更不容易发胖;而那些在温暖的季节结合的精子和卵子,发育的个体更容易发胖。

对这个现象啊,科学家有很多种解释。其中有一个说法非常有趣,它认为这可能与男性的生理结构有关。正是由于男性生殖器的独特结构,导致它可以感知外界环境温度的变化,进而影响了后代的健康[2]。

这个说法简直了。我一直以为大自然给男性的这个设计,是留给女性朋友们在关键时候踢的。没想到这个独特的构造竟然有可能是因为大自然为了与哺乳动物的后代互动而设计的。

不过遗憾的是,目前还不清楚精子是不是真的可以通过这个特殊的构造感受外界温度的变化。所以啊,上面的理论,也就是个假说而已。

近日,来自苏黎世联邦理工学院的Christian Wolfrum团队在顶级医学期刊《自然医学》上发表的一篇论文,给受孕的季节与后代健康之间的相关性,提供了一个科学的解释[3]。文章的第一作者是Wenfei Sun博士和Hua Dong博士(从名字上看似乎是中国科学家,可惜没找到照片)。

Christian Wolfrum教授Christian Wolfrum教授

研究人员发现,雄性动物在授孕前经过一段时间的寒冷刺激,这段低温经历似乎会刻在精子里,形成特殊的记忆,导致他的后代有更多活跃的棕色脂肪。由于棕色脂肪细胞是消耗能量产热的,所以这些后代往往更不容易长胖,也不容易产生胰岛素抵抗。而这种现象在雌性动物身上没有观察到。

如此看来,环境温度会对精子产生影响,只不过Sun博士和Dong博士的研究表明,这个影响实现的方式之一是通过雄性身上的棕色脂肪组织。

看完这个研究,国外的朋友纷纷表示,在准备生娃前,有必要把自己的男朋友塞到冰箱里冷静一下了。

那,事实究竟如何呢?我们还得看看Wolfrum团队这个研究是如何完成的。

不同温度和肥胖程度下,PET/CT扫描的棕色脂肪组织不同温度和肥胖程度下,PET/CT扫描的棕色脂肪组织

他们在2007年到2015年间,一共招募了8440个成年人,做了FDG-PET/CT扫描。然后分析了所有人的扫描数据,发现一个有趣的现象,那些有较多激活棕色脂肪组织的人,他们大多是在10月份到次年2月份被怀上的(这是在瑞士,平均温度在2摄氏度左右),而且他们的BMI相对较小;而那些没有激活棕色脂肪组织的人,他们大多是在4月份到9月份被怀上的(这也是在瑞士,平均温度在13摄氏度左右),他们的BMI也相对较大。

鉴于这是个回顾性的研究,研究人员认为,他们还不能断定这就是环境温度不同导致的差异。于是他们就抓了一批小白鼠,把这批小白鼠分别丢在23摄氏度或8摄氏度的环境下一段时间,然后让它们啪啪啪繁育后代。

研究人员就发现,那些生活在寒冷环境中的小鼠,繁育的后代有更多的被激活的棕色脂肪和米色脂肪(米色脂肪与棕色脂肪具有相似的产热功能,也可以促进能量消耗)。这就意味着,寒冷刺激确实是导致后代棕色和米色脂肪更活跃的原因。

那这个影响究竟是来自父方,还是来自母方?借助体外受精技术,他们发现,寒冷加在幼鼠身上的影响是通过鼠爸爸实现的。而且这种影响促使幼鼠在面对冷刺激的时候,棕色脂肪更活跃,系统的代谢也更强烈。总之,这类小鼠的代谢能力是超级旺盛的。

左边两个是对照小鼠,右边两个是寒冷刺激条件下出生的小鼠(P-CE) 不难看出,在常温条件下(上面一排)两种小鼠的体温是差不多的在寒冷刺激30个小时之后,P-CE小鼠体温显然更高  
左边两个是对照小鼠,右边两个是寒冷刺激条件下出生的小鼠(P-CE) 不难看出,在常温条件下(上面一排)两种小鼠的体温是差不多的在寒冷刺激30个小时之后,P-CE小鼠体温显然更高

这种超级旺盛的代谢能力,似乎给那些爸爸被寒冷刺激过的小鼠带来了很多好处。

研究人员用高脂饮食分别喂食寒冷刺激条件下诞生的小鼠和正常温度下诞生的小鼠。结果呢,相比于那些正常温度下诞生的小鼠,寒冷刺激条件下诞生的小鼠那是超级能吃啊。

最关键的是,吃更多的高脂饮食,体重增长的却很慢,体脂也很低,甘油三酯水平也更低,对胰岛素也更敏感。这简直是逆天的表现啊。

寒冷刺激雄性小鼠是如何给后代带来如此好的影响的?

这种外界的温度变化,毕竟不会导致基因突变。唯一的可能解释就是精子中遗传物质在表观遗传层面被改变了。于是,研究人员给受到寒冷刺激和没有受到寒冷刺激小鼠的精子,做了甲基化测序。

果不其然,两类小鼠精子之间的甲基化水平差异很大。而且这种差异,确实与后代的表型差异密切相关。进一步分析发现,精子遗传物质甲基化水平的变化,与棕色脂肪组织的转录组直接相关。

至此,Wolfrum团队的研究人员基本可以确定,外界的寒冷刺激了雄性小鼠的棕色脂肪组织,导致棕色脂肪组织的基因表达出现变化,这种变化反应在蛋白水平上,再作用于精子,导致精子遗传物质的甲基化水平发生相应的变化。

实际上,这也是科学家首次证实外界的寒冷刺激会显著的改变精子的甲基化水平。

至于冷刺激对后代的影响,为什么与母亲无关。研究人员表示,在受精卵的发育过程中,精子遗传物质的甲基化会相对比较稳定,而卵细胞则会抹去之前的甲基化状态,根据发育的需求重新甲基化。言外之意,温度对卵细胞的影响在受精后就被清除了。

而精子之所以会保留,研究人员认为这可能跟生物的进化有关。尤其是在生物的进化过程中有可能会经历寒冷的“冰河时期”,寒冷在精子里留下的记忆可以帮助后代产生更多的热量,以度过艰难的时期。

大自然真的很神奇,生命也很神奇。

实际上,去年5月份,我们写过一篇文章,说是“你抽的烟、喝的酒、吃的炸鸡、熬的大夜,都会刻在你的精子里,影响你后代的健康”。

很多还未曾生育的读者看完之后表示,为了后代的健康,自己一定会戒烟戒酒戒垃圾食品,或者劝自己的对象戒。

不过啊,这事儿现在看来似乎还没完。

当然啦,我们现在肯定不能断定,文章开头所描述的季节与人类BMI之间的关系,一定就是Wolfrum团队发现的这个机制。也没必要在备孕期间时不时把自己的对象塞到冰箱里冷冻一下。这个机制还需要人体研究去进一步证实。

不过呢,根据大数据分析来看呢,我们还是可以选择在寒冷的冬季备孕试试看,如果真如Wolfrum团队所言,你的娃儿应该会谢谢你。

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