在日常生活中，我們常常開玩笑地討論自己是「隨了媽媽的眼睛」還是「臉型長得像爸爸」，這些家族特徵讓我們不禁好奇：父母到底分別遺傳給了我們什麼？
其實，遺傳的故事遠不止於外貌上的相似，科學研究正在揭示：父母的遺傳貢獻以一種比我們想像中更加複雜和深遠的方式影響着我們的一生。
我們從母親那裏繼承了哪些獨特的遺傳物質？父親的生活方式如何悄悄塑造了我們的健康？科學成果表明，遺傳不僅僅是基因的簡單傳遞，甚至連父母的生活習慣、飲食、乃至孕期的環境，都能深刻影響我們的一生。
人的線粒體DNA只來自於母親
首先，母親的線粒體DNA（mtDNA）在我們的能量代謝和生命活動中發揮着至關重要的作用。線粒體作為細胞的「能量工廠」，幾乎所有的線粒體DNA都來自母親。
近日，發表在《Science Advances》上題為Moderate embryonic delay of paternal mitochondrial elimination impairs mating and cognition and alters behaviors of adult animals的一項研究，通過基因編輯技術，對線蟲中的父系線粒體清除機制進行了深入探討。研究發現，如果在胚胎發育過程中，來自父親的線粒體未能被及時清除，後代成年後會出現認知能力下降、繁殖力減弱、行為異常等問題。
具體來說，研究人員利用基因編輯干擾雄性線蟲中線粒體的清除過程，結果顯示這種父系線粒體延遲清除會導致線粒體功能紊亂、ATP能量供應不足，進而激活了一系列與能量代謝相關的信號通路。
這種現象揭示了母系線粒體清除在胚胎發育早期的重要性。研究表明，如果父系線粒體未能在適當時間內消除，它們的存在會對線粒體功能產生干擾，導致生物體成年後的多種功能受損。這一發現不僅解決了長期以來關於父系線粒體清除的重要謎題，也為理解遺傳中的母系優勢提供了生物學依據。
胚胎期父系線粒體清除延遲導致聯想學習和記憶能力受損（圖片來源：Science Advances2024）
線粒體DNA影響後代的身高、壽命和疾病風險
然而，母系線粒體不僅僅影響能量代謝，還與多個健康特徵相關。
2021年，劍橋大學團隊發表在《Nature Genetics》上題為An atlas of mitochondrial DNA genotype–phenotype associations in the UK Biobank的研究，利用英國生物銀行的近50萬名參與者數據，系統性地分析了線粒體DNA變異與多種人類表型之間的關聯。
通過大規模的全基因組關聯研究（GWAS），研究人員發現了線粒體DNA變異與多種常見複雜疾病和生物標誌物之間的關聯，包括2型糖尿病、多發性硬化症、身高、肝功能和長壽等。這項研究不僅揭示了線粒體在我們健康和壽命中的潛在作用，還為未來研究線粒體DNA在常見疾病中的影響鋪平了道路。
該研究的發現突出顯示了線粒體DNA變異對健康的深遠影響。例如，研究中揭示的260個線粒體DNA變異與特定疾病和表型相關，為醫學研究提供了新的方向。這些變異不僅表明母親的線粒體DNA在代謝、神經和免疫系統等方面發揮着關鍵作用，還進一步證明了線粒體DNA和核基因組之間可能存在複雜的協同作用。這些結果為未來的線粒體DNA關聯研究提供了寶貴的資源，並推動了人類遺傳學研究的前沿發展。
線粒體單核苷酸變異（mtSNV）與身高、氣道功能和壽命相關（圖片來源：Nature Genetics2021）
母親的子宮環境影響孩子智商
除了基因層面的遺傳，母體的子宮環境同樣影響着後代的發展。1997年發表在《Nature》上的一項題為The heritability of IQ的經典研究，通過對多項研究的元分析，探討了母體效應對孩子智商的影響。
研究表明，母親的子宮環境對孩子的智商有顯著的貢獻，特別是在雙胞胎和兄弟姐妹之間。母親在孕期的健康狀況、營養水平以及情緒狀態都會對胎兒大腦發育產生深遠影響。研究還發現，母體環境對智商的影響遠遠超過了此前對遺傳性的估計。
這一發現顛覆了傳統對智商遺傳性的認識。通過構建包含加性和非加性遺傳效應、母體效應及環境效應的模型，科學家們發現，智商的廣義遺傳性僅占智商方差的48%，其中母體環境貢獻了相當一部分。這意味着，母親的生活方式、營養以及其他外部環境因素在胎兒期塑造了孩子的認知發展！該研究還強調了改善孕期環境的重要性，尤其是如何通過改善孕期健康來促進孩子的智力發育，這為今後社會政策和公共健康干預提供了新的依據。
圖片來源：Nature1997
父親的飲食會影響後代健康
線粒體DNA遺傳於母親，母親的子宮環境會影響孩子智商，那父親呢？近期的研究表明，父親的遺傳貢獻也不能被忽視。
2024年6月發表在《Nature》上的題為Epigenetic inheritance of diet-induced and sperm-borne mitochondrial RNAs的研究，揭示了父親的生活方式，特別是飲食習慣，如何通過表觀遺傳機制影響後代的健康。
研究發現，父親的飲食習慣能夠通過精子中的線粒體RNA（mt-tRNA）傳遞給後代，並在早期胚胎發育中發揮重要作用。這項研究通過對雄性小鼠的飲食進行調控，發現高脂飲食不僅影響了父親的健康，還會通過精子的線粒體RNA對後代的代謝健康產生直接影響，導致後代葡萄糖耐量下降，增加了糖尿病的風險。
這項研究表明，父親的生活方式不僅影響自身，還通過遺傳物質直接影響後代的發育。更為重要的是，父親的飲食習慣會改變精子中的特定小RNA，從而影響後代的基因表達和代謝功能。這意味着，父親的健康管理與孩子未來的健康密切相關，特別是在備孕期間，男性的飲食控制和生活方式調整對於後代的健康至關重要！
受孕時父親超重影響後代的代謝健康（圖片來源：Nature2024）
小結
通過這些研究，我們更加清晰地認識到，父母的遺傳貢獻不僅僅體現在基因的傳遞上，還通過環境和表觀遺傳機制深刻影響了後代的健康與發育。母親的線粒體DNA和孕期子宮環境在後代的身體發育和智力發展中扮演着基礎性的角色，而父親的生活方式和飲食習慣則通過精子的表觀遺傳標記，悄然決定後代的代謝健康。
作為孩子，我們無論從父母身上繼承了什麼，他們都給予了我們最寶貴的財富——生命。而對於那些即將步入為人父母角色的人，這些研究發現則是一個重要的提醒：不僅要關注自身的基因健康，還要積極為孩子的未來創造更健康的孕育環境。調整生活方式、改善孕期和備孕期的健康狀況，不僅僅是為了父母自身的福祉，更是在為下一代的健康成長鋪設堅實的基礎。
這些遺傳學的發現也讓我們意識到，父母的每一個選擇、每一個生活習慣，都可能在生命的開端深深植根於後代的命運之中，產生持久的影響。這讓我們更加珍視健康的生活方式和積極的育兒環境，因為它們不僅影響着我們自己，更影響着未來的每一代人。
