作者:韓飛(中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所)

文章來源於科學大院公眾號(ID:kexuedayuan)

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希望有個小寶寶的準爸爸準媽媽們會思考一個問題“哪個季節生寶寶好呢?”當然除瞭佛系備孕,有的人認為“一年之計在於春”,春暖花開心情舒暢,有觀點認為夏季受孕比較好,這樣孩子出生的時候,媽媽的蔬果供應比較充足。另外還有觀點認為,秋冬季受孕的寶寶會比較聰明。

然而,這些都沒有嚴格意義上的科學依據。

現在,有幾個“弱弱”的科學上的理由,來支持“播種”最好在冬季的說法。

圖1 冷對種馬的“淬煉”,圖片來源:《黑龍江日報》,賈維遠攝

冬天受孕 將來孩子不易胖?

《Nature Medicine》發表的一篇論文發現:女性冬季受孕的話,將來生的孩子更不易肥胖(體內負責耗能產熱的褐色脂肪含量更多),他們成年後能量代謝效率也更高。

因此,冬季受孕的寶寶將來比較健康這一說法,成功拿到瞭來自蘇黎世聯邦理工學院的“學術背書”。Christian Wolfrum領導的團隊發現:

那些在10月份-次年2月份受孕的成年瑞士人,體內褐色脂肪的含量相對較高,BMI指數也相對較低。而那些在夏季受孕的人,褐色脂肪含量明顯“稍遜一籌”,肥胖率也相對較高一些。到此為止,似乎可以得出一個簡單的結論:播種最好的季節在冬天,其次在早春(室外溫度0°C上下)。

圖2 PET/CT掃描,寒冷條件下瘦的人,其肩胛骨等部位褐色脂肪更多。圖片來源:https://herbscientist.com/get-healthy-live-longer-with-cold-thermogenesis/

而且,科學傢給出瞭更多的證據。

他們先是讓兩組鼠爸爸分別在室溫(23°C)和低溫(8°C)待上一段時間,然後分別去播種,生出小鼠後再研究它們的褐色脂肪量,以及在低溫下的能量代謝情況。

結果很明顯,低溫下“經受過磨練”的鼠爸爸,所生的後代更加健康,它們褐色脂肪和米色脂肪含量更多(白色脂肪多瞭人易胖,這兩種脂肪多瞭則不易胖)。同時,身處低溫下的代謝也更旺盛,所以體表溫度也更高一些。

圖3 P-CE代表受過寒冷刺激的鼠爸爸的後代,暴露於寒冷環境30h後,體表溫度依舊很高(因為體內產熱器褐色脂肪含量更高)。圖片來源:參考文獻3。

這是什麼原因呢?

謎底在精子。精子是怕熱的,所以睪丸&陰囊都在外面(還有一種理論認為,懸吊在外的睪丸延長瞭受精時精子的“跑道”,更利於篩選最優秀的精子)。科學傢分別給志願者的精子做甲基化測序,發現低溫引起瞭棕色脂肪組織細胞的轉錄組水平發生波動,進而改變瞭精子的甲基化水平。

必須要說的是,來自媽媽的卵細胞會在事前清除甲基化標記,然後按需重新甲基化,這就為什麼Christian Wolfrum的研究要格外關註爸爸,而不是媽媽。

總之,最終結果就是,來自爸爸的精子“記住”瞭外面正是“冷風吹”的環境,需要多產熱,方能抵禦嚴寒。這樣,精子註入的受精卵長大成人後,他的身體也照此“敦敦教誨”工作:攝入的多餘熱量也就大多經由褐色脂肪和米色脂肪,以熱能的形式重新外散出去。

圖4 褐色脂肪存在於肩胛骨間、頸背部、腋窩、縱隔及腎臟周圍,嬰幼兒時期比例最高,以後隨年齡增長而逐漸減少。圖片來源:

https://quizlet.com/9417017/ecological-terms-sci-523-flash-cards/

事情還沒完。

生命通過表觀修飾,比如甲基化,來傳遞“前世記憶”。譬如,一棵樹讓它的子孫知道環境正幹旱等等;再譬如,植物如何代代記得在春天開花?答案是被低溫激活的VALs轉錄因子,給開花調控因子FLC扣上一個個甲基化帽子,讓它們都沉默,花遂開;等天氣轉暖、花開花謝,Pioneer transcription factor(轉錄因子)再把FLC叫醒(去甲基化),最終實現“蘋果樹不再秋天開花,萬物皆有時序”。

同理,人類父系的“前世記憶”能通過表觀修飾,傳遞給後代。所以,準爸爸的責任更重大,比如,有研究表明他在播種前半年發胖的話,肥胖信息也會通過甲基化記錄在精子裡,以後寶寶更易肥胖,以致患各種代謝病的風險增大。

幾個小問題

1,這種研究真是想得好多!有必要嗎?

答:有。其實是給準爸爸們一個善意提醒:不良生活習慣(肥胖、長時間久坐/悶熱/熬夜導致精子質量下降、抽煙、酗酒)會記錄成表觀修飾,給後代埋下安全隱患。

2,難道事前要在冰水裡泡一泡?

答:理解錯誤。就像植物開花,要較長時間低溫暴露在低溫下(一個秋天+一個冬天)才可以,低溫對精子的表觀修飾也需較長時間。

圖5 圖片來源:https://bengreenfieldfitness.com/podcast/biohacking-podcasts/cold-thermogenesis-how-to/

3,我兒子是聖誕節受孕的,為什麼長大瞭喜歡吃蔬菜還圓滾滾的?

答:導致肥胖有多個原因&基因。這篇論文是發現瞭一個身體避免肥胖的辦法,沒有它,胖的會更胖…(當作如是解)。

4,準爸爸要註意,準媽媽就無所謂瞭?

答:不是。《Science Advances》上的另一篇論文指出,準媽媽受孕前後的營養狀況等,可顯著影響孩子基因組的MEs(亞穩外延等位基因)的表觀遺傳標記,這些標記有的會使孩子未來罹患癌癥與肥胖的風險增加。

參考文獻:

Zeng Tao et al., Embryonic epigenetic reprogramming by a pioneer transcription factor in plants, Nature, 2017;

Noah J. Kessler et al., Establishment of environmentally sensitive DNA methylation states in the very early human embryo, Science Advances, 2018;

Weifei Sun et la.,Cold-induced epigenetic programming of the sperm enhances brown adipose tissue activity in the offspring, Nature medicine, 2018.