科学家知道DNA双螺旋链的断裂与癌症和老化相关 。 新研究发现 ， 大脑在学习和努力形成记忆的过程中 ， 脑细胞有意地造成多处细胞内DNA双链断裂以迅速产生有助于学习的基因 。
研究人员在实验室内把小鼠分成两组 ， 分别让它们进入一个盒子 。 但是一组小鼠在进入盒子的时候脚部遭到电击 ， 即刺激它们对盒子形成恐惧的记忆；另一组不会遭到电击 。 之后 ， 研究人员用多种方法探查这些小鼠大脑里面DNA双链断裂的情况 。
结果发现 ， 两组小鼠的脑细胞都出现不同程度的DNA双链断裂 。 不过与没有遭电击的一组小鼠相比 ， 遭电击组小鼠的海马体和前额叶皮层区域内DNA双链断裂的数量是没有遭电击组小鼠的两倍 。 每个区域共有300多个基因出现双链断裂 。 海马体和前额叶皮层是科学家已知的与储存恐惧记忆相关的区域 。
这项发现很令人意外 。 因为DNA双链断裂是基因受损中最严重的一种形式 ， 与癌症、身体老化和神经功能退化等疾病相关 。 科学家以前以为 ， DNA双链断裂是某些机制出错造成的损害 ， 而这份研究意味着 ， 大脑的某些机能就会造成这种损害 ， 而且 ， 这时刻都在发生着 ， 也就是DNA双链断裂是大脑中普遍发生的情形 。
研究人员认为 ， 在这种情况下DNA的双链断裂 ， 释放特定转录酶 ， 迅速促进了十几个与学习和记忆相关基因的表达 。 也就是说 ， 这种机制是促进大脑学习功能的一个重要环节 。 这份研究7月1日发表于《公共科学图书馆·综合》（PLOS ONE）期刊 。
以前的认知是 ， DNA双链断裂比其它损害更难修复 ， 因为双链断裂后 ， 不再留有一个完整“模版”引导DNA怎样重新接上 。 如果在日常的生活中 ， DNA双链断裂是如此普遍的现象 ， 细胞如何能够快速修复？
【基因|最新研究结果表明：DNA双螺旋断裂有助于学习和记忆】另一份2019年发表在《神经科学期刊》（Journal of Neuroscience）上的研究发现了类似的现象 。 他们发现 ， DNA双链断裂后 ， 将触发两波基因转录潮 ， 一波是立即发生 ， 另一波在几小时后发生 。
研究者之一澳大利亚昆士兰大学的马歇尔（Paul Marshall）认为 ， 这是一个有两个步骤的机制 。 当DNA断裂的时候 ， 一些生物酶被释放出来用于促进基因转录 ， 而与此同时 ， 断裂处立刻被打上标记 。 第二个步骤是 ， 当修复开始的时候 ， 这个标记将会被清除 ， 而这个时候 ， 又会释放更多的转录酶 ， 开始第二回和的转录 。
“（这种机制下）双链断裂不仅作为一个触发因素 ， ”马歇尔说 ， “它还具有记号功能 ， 在修复的阶段引导修复机制来到断裂的位置 。 ”
马歇尔说 ， 这些发现告诉我们 ， 既然DNA双链断裂对于记忆和学习功能具有如此重要的作用 ， 一味地防止DNA双链断裂不是防御疾病的正确方法 。 后续的研究不应该只考虑基因受损的情形 ， 而应该提高视野 ， 更全面地考量更多的基因活动机制 ， 才有可能正确探究基因与人体正常功能、或是疾病之间复杂的关系 。
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