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ドイツの新しい研究によると、父親は精子の分子変化を通じて肉体的および精神的に活動することから得られる強化された学習能力を引き継ぐことができるかもしれません。
ジャーナルに掲載された論文で セルレポート、ドイツ神経変性疾患センター（DZNE）と同じくドイツのゲッティンゲン大学医療センターの研究者は、マウスを研究した後、どのようにしてこの結論に達したのかを説明しています。
彼らは、たくさんの運動を伴う刺激的な環境への曝露が成体のオスのマウスの学習能力を高めるだけでなく、この利益が彼らの子孫に受け継がれることも発見しました。
さらなるテストにより、その効果は父親の精子のRNA分子の変化を通じて受け継がれていることが明らかになりました。
研究者らは、miRNA212とmiRNA132と呼ばれる2つの特定のマイクロRNA分子が主な原因であると特定しました。マイクロRNAは、基礎となるDNAを変更せずに遺伝子活性を制御する分子のグループです。
新しい研究は、DNAを伴わずにスキルを次世代に引き継ぐことができる「エピジェネティックな」遺伝プロセスのさらなる証拠を提供します。
エピジェネティックな継承
彼らの論文の中で、DZNEの精神科および心理療法学科の教授である上級研究著者のアンドレ・フィッシャーと彼の同僚は、遺伝の「非遺伝的メカニズム」の最近の証拠について要約しています。
このメカニズムは、ある世代の環境要因（ライフスタイルや食事など）が次世代の生物学的発達、健康、病気にどのように影響するかについて、科学者がますます多くの証拠を収集しているエピジェネティクスの新しい分野に関係しています。
エピジェネティックなメカニズムは、DNAを変えることなく遺伝子発現を変えます。それらは、例えば、遺伝子のオンとオフを切り替えたり、タンパク質生産のパターンを変更したりすることによって、細胞の活動に影響を与えます。
最近の研究は、エピジェネティックな変化が精子を介して受け継がれる可能性があることを示唆しています。たとえば、最近会議で発表された研究では、一生の軽度のストレスにさらされると、オスのマウスの精子が変化して、子孫の脳の発達が形成される可能性があることが示されました。
運動と「シナプス可塑性」
フィッシャー教授らは、「環境強化」と呼ばれる認知トレーニングと組み合わせた運動は、脳に影響を与えるものを含むさまざまな病気のリスクを低下させることが知られていると述べています。
特に、ラットとヒトでの研究は、環境の強化が「シナプス可塑性」を高めることができることを示しました。これは、脳細胞がどれだけうまく通信するかを決定し、学習の生物学的基礎としても認識されています。
しかし、研究により、豊かな環境でマウスを飼育すると、子孫のシナプス可塑性が高まる可能性があることも明らかになっていますが、暴露が成体期にのみ発生する場合にもこれが当てはまるかどうかは明らかではありません。
さらに、シナプス可塑性の増加が受け継がれるメカニズムはよくわかっていません、と著者は述べています。
彼らの研究のために、科学者たちはオスのマウスの2つのグループを取りました。彼らは、一方のグループが「ホームケージ」にとどまりながら、10週間、十分な運動を含む環境の強化を体験することを許可しました。
彼らは、ケージに入れられたマウス（コントロール）と比較して、環境強化を経験したマウスが、学習に重要な脳の領域である海馬のシナプス活動の「有意な増加」を示したことを発見しました。
利益は精子RNAを介して受け継がれます
研究の次の段階では、研究者は成体のオスのマウスの別の2つのグループを取り、同じレジメンにそれらを入れましたが、10週間後に彼らは家でケージに入れられたメスと交配しました。
チームの結果は、成体期に環境強化を経験したオスのマウスの子孫も、オスのコントロールの子孫と比較して、海馬のシナプス活動が増加したことを明らかにしました。
著者らは、母親は環境の豊かさを経験したことがなかったので、その恩恵は父親に受け継がれたに違いないと述べています。
さらなる実験では、彼らは父親の精子からRNAを抽出し、それを受精したマウスの卵細胞に注入しました。
成人期に環境濃縮にさらされたマウスの精子RNAを含む卵子の子孫は、対照マウスの精子RNAを含む卵子の子孫と比較して「シナプス可塑性と学習能力が強化された」ことが発見されました。
研究者らは、成人期の環境強化、またはより肉体的および精神的に活発になることで、子孫の認知能力を高めることができ、これは精子RNAを介して受け継がれると結論付けました。
次に、RNAのより正確な注入を使用して、チームは、強化された学習能力のエピジェネティックな継承の原因となる正確なRNA分子を特定しようとしました。彼らは、miRNA212とmiRNA132がその大部分を占めていることを発見しました。
「初めて、私たちの研究は、エピジェネティックな現象を特定のマイクロRNAに具体的に関連付けます。」
アンドレフィッシャー教授
