有性生殖，是生物適應(yīng)環(huán)境的重要一步。有性生殖使兩個生物體可以混合它們的基因，產(chǎn)生多樣化的遺傳特征，讓后代有機會在不斷變化的環(huán)境中獲得更強的生存優(yōu)勢。不過這種優(yōu)勢也有代價，有性生殖需要兩性相互配合，不僅難度提高，繁殖速度也會降低。

有些生物便采取了一種“兩頭占優(yōu)勢”的生殖策略：當營養(yǎng)豐富時，它們以自體繁殖為主；而處于一定的環(huán)境壓力下，它們則開始有性繁殖，以適應(yīng)惡劣的環(huán)境。

經(jīng)常被生物學(xué)家當作模式生物進行研究的秀麗隱桿線蟲（C. elegans）就是如此。它們有很大一部分為雌雄同體，主要靠自體受精繁育。然而，連續(xù)幾代處于不利的環(huán)境條件時，一些線蟲后代便會開始散發(fā)“雌性魅力”：釋放出信息素，吸引雄性線蟲前來交配。

▲與雄性交配后的線蟲，紅色熒光指示雄性精子（圖片來源：參考資料[2]；Credit：Itai Toker）

環(huán)境壓力為何能“無中生有”地激發(fā)出線蟲的性吸引力？對這個問題，特拉維夫大學(xué)（Tel Aviv University）的Oded Rechavi教授已經(jīng)研究了十多年。最近，他和同事們終于了解了背后的機制。

令人驚奇的是，盡管線蟲應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)的這種反應(yīng)可以遺傳給后代，但不是通過我們熟悉的遺傳物質(zhì)——DNA的序列改變，而是通過RNA分子介導(dǎo)的表觀遺傳變化來實現(xiàn)的。

▲研究論文發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Developmental Cell

為了在實驗室中重現(xiàn)生殖方式的變化，研究人員設(shè)計了不同的環(huán)境條件，通過適當升高室溫（從20度上升為25度）來模擬輕度壓力，促使年紀輕輕的雌雄同體線蟲停止產(chǎn)生精子，而是開始分泌信息素，從自體受精繁殖改為吸引雄性交配。在溫度恢復(fù)后，這些后代的雌性魅力還會繼續(xù)保持兩三代。

在這個過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)一些小RNA（small RNA）分子可以通過一種稱為基因沉默的現(xiàn)象，靶向精子中的基因，起到調(diào)節(jié)基因表達的作用。當溫度升高，線蟲的精子出現(xiàn)缺陷。而它們就像壓力傳感器，可以通過細胞中合成的小RNA，以及與小RNA相結(jié)合的蛋白HRDE-1，觸發(fā)線蟲改變交配策略。這些小RNA可以遺傳，將性吸引力傳遞給后代，使后代增加交配機會，產(chǎn)生有利于適應(yīng)環(huán)境的遺傳變異。

▲研究示意圖（圖片來源：參考資料[1]；Credit：Developmental Cell/Itai Toker）

參考資料：

[1] Itai Antoine Toker et al., (2022) Transgenerational inheritance of sexual attractiveness via small RNAs enhances evolvability in C. elegans. Developmental Cell Doi:

[2] Stressed out worms use epigenetic inheritance to produce more sexually attractive offspring. Retrieved Feb. 8, 2022 from

（原文有刪減）