学习会使DNA裂开？

但是，这个故事在2015年出现了一个转折点。当时，麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的所长、神经科学家Li-Huei Tsai和同事正在跟进之前的研究工作，这些研究显示阿尔茨海默病与大脑神经元中DNA双链断裂的积累有关。令人惊讶的是，研究人员发现刺激培养的神经元，会促使它们的DNA双链断裂，而这种断裂会迅速增加12个和突触活动相关的、快反应基因的表达，它们均与学习和记忆有关。

双链断裂在调节基因表达方面，具有十分重要的作用，而基因的活性对神经元的功能至关重要。Tsai和同事推测，DNA双链断裂实际上会释放吸附在扭曲的DNA双链上的酶，使它们能够快速转录断裂处附近的相关基因。Tsai表示，这个想法“遭到了很多质疑。人们很难想象DNA双链断裂实际上是一个很重要的生理过程。”

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虽然如此，澳大利亚昆士兰大学的博士后研究员Paul Marshall和同事还是决定跟进这一研究。2019年，他们发表了一项研究成果，证实并进一步补充了Tsai团队的观测结果。结果显示，DNA双链断裂会引发了两波基因转录增强，一波是即时的，另一波发生在断裂数小时后。

Marshall和同事提出了一个两步机理来解释这一现象：当DNA断裂时，一些酶分子能被释放出来，用于进行基因转录（正如Tsai的团队所认为的那样）。断裂位点处的DNA会被甲基化，这是一种常见的表观遗传标记。随后，当受损DNA开始修复时，这些甲基化标记会被移除，在这一过程中，更多的酶会脱离DNA链，开始第二轮转录。

Marshall说：“DNA双链断裂不仅会触发基因转录，它还会成为一个标记，而这个标记本身在调节和引导参与修复的酶到达断裂位点的过程中，发挥了重要作用。”从那以后，其他研究也证明了类似情况的存在。去年发表的一篇论文指出，DNA双链断裂不仅和恐惧记忆的形成有关，还与人们对它的回忆有关。