“凡两个物体接触 , 必会产生转移现象”--罗卡交换定律 。
这个定律是说 , 只要是犯罪现场 , 犯罪嫌疑人和受害者必定会留下一些物证 , 而这些细微的物证往往会成为决定性的证据 。
在犯罪现场 , DNA是最有信服力的物证之一 。 从现场残留的微量的生物组织样本(血液、毛发、皮屑、精液等等)中提取DNA , 与犯罪嫌疑人的进行比对 , 如果一致 , 那么很大概率此嫌犯就是真凶 。
图片来源:www.sciencemag.org/news
那如果还没有锁定嫌犯 , 无法进行比对的时候 , DNA还有用武之地吗?答案是“有的” 。 从DNA , 严格来说是DNA上面的修饰 , 我们还可以知道一个人的“年龄” 。 知道了年龄 , 目标人群就会进一步锁定 , 从而帮助警方更迅速地找到嫌犯或者受害者 。
那么 , 我们是如何通过DNA推测年龄的?这还要从“表观遗传”说起 。
什么是表观遗传?
我们知道DNA负责储存遗传信息 , 影响着人类的性状表达 。 除了一些特殊情况的变异 , 人的DNA在一生中都不会发生改变 。
但为什么DNA不变 , 人却会有变化?环境的刺激为何会造成不同的表观形态?同一个体中的不同器官明明共享同一套DNA , 又为何各有不同?
对于上述问题的解答可以简单归纳为一句:虽然DNA不变 , 但其表达程度是可以在不同地点、不同时间被调控的 。 研究这种调控的分子机制的科学就是 “表观遗传学(epigenetics)” 。
自1942年Conrad Waddington创造了“表观遗传学”一词以来 , 这个学科经历了近80年的发展 , 发现了DNA甲基化、非编码RNA、异染色质等调控表观遗传的机制 。 关于生物发育阶段的变化、基因与环境的相互作用开始有所解释 。
有越来越多的研究发现 , 一些遗传领域的DNA甲基化的程度与年龄增长相关 , 也就意味着通过检测DNA甲基化的程度就可以得知年龄 。
什么是DNA甲基化?
DNA甲基化(DNA methylation)是一种DNA的化学修饰 。 通过对DNA的修饰可以达到调控基因表达的效果 。 以哺乳动物为例(下图) , DNA甲基化常出现在CG位点上(碱基胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)以组合的方式出现的地方) , CG位点又频繁分布在基因的表达程度调节的领域上 。
DNA甲基化对基因表达的调控
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【想做神探子?学会表观遗传很重要】如果基因的表达程度调节的领域的CG位点被甲基化 , 从DNA转录到RNA必须的一些物质(RNA聚合酶等)就无法与之结合 , DNA就无法被转录到RNA , 也就无法从RNA合成蛋白质 , 从而最终影响到表观形态的变化 。
这其实也是衰老机制的一种:伴随年龄增加 , 一些遗传领域的DNA甲基化程度升高或降低 , 导致必要的基因表达不足或不必要的表达无法被遏制 , 最终导致衰老带来的健康问题 。
如何用DNA甲基化来预测年龄?
近二十年来 , DNA甲基化年龄预测的研究逐渐发展起来 。 其中最重要的研究之一就是Horvath 2013年发表的“DNA methylation age of human tissues and cell types(不同人类生物组织和细胞类型的DNA甲基化年龄预测)” 。
通过分析先前研究积攒的海量数据(8000个健康的细胞组织和6000个癌症组织的数据) , Horvath成功建立了DNA甲基化年龄预测模型(353个CG位点使用) 。 预测年龄与实际年龄的差仅为3.6岁 。 除此之外 , 他也观测到癌症人群往往有较高的预测年龄 , 也就是说因为癌症 , 生理衰老会被加速 。
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