DNA携带着生命的指令，但额外的分子系统决定了这些指令如何被利用。一项针对海葵（Nematostella vectensis）的新研究揭示了其中一个关键系统——DNA甲基化——一个出人意料的新角色，挑战了科学家们长期以来对其主要功能的认知。

DNA常被比作生命的蓝图，但蓝图的价值在于有人知道如何解读它。在整个动物界，附着在DNA上的化学标记（即表观遗传修饰）有助于控制遗传指令的使用方式，塑造着从发育到细胞功能的方方面面。传统观点认为，DNA甲基化主要参与基因表达的调控。然而，这项最新研究表明，DNA甲基化可能演化出了一种与科学家们先前假设截然不同的目的。

研究人员在海葵中移除大部分DNA甲基化后，发现这对其正常发育几乎没有影响。相反，这一改变却暴露了基因组中潜藏的威胁：被称为“跳跃基因”或转座元件的移动遗传元件。这些发现指出，DNA甲基化可能具有一个古老的基因组防御功能，并揭示了表观遗传变化有时如何从一代传递到下一代。

DNA甲基化是动物中最普遍的表观遗传机制之一。它通过在DNA上附着小的化学标签来发挥作用，影响基因行为，而不会改变基因本身的遗传序列。

在哺乳动物中，大多数表观遗传标记在受精后（精子和卵子融合时）会被擦除。这种广泛的重置有助于确保后代以一个大致“干净”的表观遗传状态开始发育。然而，许多无脊椎动物，包括蠕虫、珊瑚、海葵和海胆，似乎缺乏这种广泛的重编程过程。

为了深入探究，科学家们选择了海葵（Nematostella vectensis）作为研究对象，这种简单的海洋动物在动物进化中占据着重要的位置。

研究人员通过实验手段移除了海葵的DNA甲基化，原本预期会导致基因活性发生显著紊乱。然而，出乎意料的是，即使失去了大部分这些化学标记，这些海葵仍然正常发育。

最大的影响出现在其他地方：甲基化的缺失激活了嵌入在活跃基因中的隐藏“跳跃基因”，也称为转座元件或“自私基因”。

这些DNA序列常被描述为基因组寄生虫，因为它们可以在基因组内复制或移动到新的位置。如果它们插入到关键基因或调控区域，就可能干扰正常的生物过程，威胁基因组的稳定性。在人类和其他动物中，失控的转座元件已被证实与突变、衰老相关变化以及各种疾病有关。

这项研究还发现了实验诱导的表观遗传变化可以被遗传的证据。

伦敦玛丽女王大学进化表观基因组学讲师Alex de Mendoza博士解释说：“由于这些动物缺乏哺乳动物受精后发生的广泛表观遗传重置，一些异常的甲基化状态在后代中得以持续。这些遗传的表观遗传变化改变了下一代基因的开启方式，这表明实验诱导的表观遗传变异可以在动物中跨代传递。”

这些发现表明，DNA甲基化在动物祖先中的作用并非主要用于调控基因表达，而是保护活跃基因免受破坏性跳跃基因的干扰。

在哺乳动物中，同样的分子系统后来被适应于广泛的功能，包括调控发育和使雌性动物的两个X染色体之一失活。因此，这项研究为重要基因调控机制的进化起源提供了一瞥。

这项工作还展示了不完全的表观遗传重置如何允许可遗传变异在不改变底层DNA序列的情况下跨代持续存在。这种变异可能为进化提供原始材料。总的来说，这些发现强调了古老的基因调控系统如何跨代传递生物信息。