大约在公元前3000年,古埃及人开始利用一种名为纸莎草的植物,记录世间的各类信息。此前只能依靠记忆与口耳相传的人类,自此终于能够将自身的思想与知识,留存到独立于自身的“第三空间”之中。记录跨越时空传递,唤醒被遗忘的过往,以语言的形式留存消逝事物的本质。
生命体亦是如此。生物会根据生存需求记录信息,再在需要时调取这些记录、唤醒记忆。记录与记忆,是生物从变化中学习、更快适应环境、提升生存概率的核心策略。
表观遗传
如果说纸莎草是推动记录文明传播的载体,那么对于生命体而言,承载信息的载体便是DNA,以及附着在DNA之上的化学“印记”。生物的一生虽由DNA序列所“设计”,但仅凭碱基序列,却无法阐释生命的全部复杂性。
这就如同纸莎草是二维的平面,唯有上面书写的文字才能承载意义;生命的完整信息,也并非仅存DNA本身,还取决于在 DNA 之上 “化学书写” 的附加信息。这些附加信息的载体,既可以是 DNA 分子本身,也可以是包裹 DNA、将其压缩收纳的蛋白质——组蛋白。
附着在 DNA 上的化学信息,会阻碍 DNA 编码信息的读取;而附着在组蛋白上的化学信息,则会产生两种效果:要么让缠绕的 DNA 松散开来,便于信息读取;要么让 DNA 进一步紧密蜷缩,阻止信息读取。这些记录在 DNA 与组蛋白之上的附加信息,会决定细胞内的信息读取装置能否接触到特定 DNA 片段,即便可以接触,也能决定二者的结合强度。更为关键的是,这些记录并非一成不变,而是可以根据生命活动的需求反复书写、擦除,属于动态的信息记录。细胞正是依靠这套动态的表观遗传调控系统,维持自身的身份特征,并对周围环境的变化做出精准应答。
可以说,以 DNA 和组蛋白为 “纸莎草”,书写于其上的表观遗传信息,就是生命体的 “内部记录”。
植物 —— 表观遗传最积极的践行者
扎根于土地无法移动的植物,为了在变幻莫测的环境与重重生存压力下存活,会通过调整自身形态达到最佳适应状态,从而最大化生存概率。而实现这一目标的核心手段,便是主动运用表观遗传机制。
干旱胁迫是植物面临的最严峻威胁之一。当干旱来临,植物会通过表观遗传修饰,调控与根系、茎秆、地上部分发育相关的基因,优化水分吸收效率,为自身搭建全新的内部生长调控体系。当遭遇病原菌侵袭时,植物同样会借助表观遗传调控,快速激活抗病相关基因,启动防御反应。
此外,表观遗传的作用不止于应对环境胁迫,在植物的生长发育过程中也扮演着关键角色。植物的根、茎、叶、花之所以具备截然不同的形态与功能,正是因为不同器官的细胞中,积累了各自独特的表观遗传印记。倘若没有这套调控机制,所有细胞都执行完全相同的功能 —— 换句话说,如果不存在表观遗传,我们便无法想象植物各器官井然有序、协同运作的模样,届时植物不过是一团毫无组织的细胞聚合体罢了。
更值得一提的是,这些表观遗传印记并非只存在于植物自身一代,还能够传递给下一代。当植物遭遇环境胁迫时,相关的表观遗传变化会遗传给后代,相当于让子代 “继承” 了亲代的生存经验,助力子代更好地适应相似的生长环境。这就如同亲代留下的一本 “环境生存笔记”,成为子代的生存策略指南;这些新书写的表观遗传记录,跨越时间的界限,以记忆的形式烙印在下一代的生命之中。
人类免疫的表观遗传 —— 战胜疾病的记录
在人类的免疫系统中,表观遗传同样发挥着决定性作用。当病原菌入侵人体时,我们是否会患病,取决于身体能否迅速将其识别为外来入侵者,并及时启动防御机制。首次遭遇某种病原菌时,人体需要一定时间完成识别,防御准备也相对迟缓,因此容易患病。但当我们从疾病中自然康复后,若再次遭遇同种病原菌,身体便能快速识别并迅速启动防御,不给病原菌引发疾病的机会。
这种康复后产生的快速免疫应答,被称为适应性免疫。那些曾经接触过病原菌的免疫细胞,会分化为记忆 B 细胞与记忆 T 细胞,专门负责记忆病原菌表面的独特结构。B 细胞能够产生抗体,T 细胞则可以直接攻击病原菌,而这些免疫细胞向记忆细胞转化的过程,正是以表观遗传记录为基础的。
向记忆细胞转化的过程,会通过表观遗传修饰改变特定免疫相关基因周围的组蛋白,为再次感染时这些基因快速启动免疫反应做好准备。同时,它还会对调控免疫反应的特定 “细胞因子” 基因的 DNA 进行表观遗传修饰,使其能够被快速激活。正是凭借这种表观遗传层面的 “免疫记忆”,当再次遭遇感染时,记忆免疫细胞相比普通免疫细胞,能够以更快的速度增殖,并发挥更强有力的免疫功能。这相当于人体为特定病原菌量身打造了一套专属防御体系。而疫苗的作用原理也正源于此 —— 它通过让人体接触 “模拟入侵者”,提前在细胞内留下表观遗传免疫记忆,从而实现对特定疾病的预防。
心灵的记录与记忆
神在我们的人生中,总是以或大或小的方式做着工。神的作工虽然铭刻在我们心里,却并不总是浮于记忆的表层。因为日常的思虑和烦忧会覆盖这些记忆。生活中的种种境遇让我们心中产生想法,这些想法会禁锢神的作工。所以《圣经》才不断强调,要“记念”。
“你也要记念耶和华你的神在旷野引导你这四十年,是要苦炼你,试验你,要知道你心内如何,肯守他的诫命不肯。”(申8:2)
“我的心哪,你要称颂耶和华,不可忘记他的一切恩惠!”(诗103:2)
记忆不是单纯的回忆。而是神的工作上升到心灵的意识层,打破我们的想法,起着使我们重新与神连接起来的工作。正如表观遗传记录定义了生命体的器官、赋予其秩序,使其成为协调运作的有机整体;正如生命战胜疾病与胁迫的表观遗传记录,能够助力下一代更好地存活;当我们心中关于神的记录被记起时,就会成为引发生命的力量。
当神的作为以记忆的形式在我们心中苏醒时,我们的心便不再是 “我的心”,而是被神的心充满的全新生命。
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