颠覆教科书!科学家首次看清受精卵分裂第一步

医疗健康 来源: 学术经纬

Manbetx手机网页版 www.cncturningshops.com 我们每个人的生命都诞生于受精卵。教科书说,当父母的精子与卵子融合后,来自双亲的染色体共同组成了我们的遗传蓝图,联手开启了胚胎发育的过程。

而来自德国的一支团队发现,来自父母的染色体在初次碰面时,竟还保持了一定的安全距离。在受精卵的第一次分裂过程中,这些染色体并非携手共进,而是自顾自的分离。这项重磅研究今日发表在了顶尖学术期刊《科学》上,颠覆了我们对受精卵分裂第一步的基本认知。


这项研究得到了《科学》的同期专题报道(图片来源:《科学》)

事实上,在多年前,细心的科学家们就发现,在受精卵中,来自精子和卵子的染色体似乎处在不同的位置。但受显微技术发展的限制,我们一直没有从中看出个所以然来。这是因为胚胎对光非常敏感。一旦光照过强,就会影响发育。在这项研究中,科学家们开发出了一种全新的显微技术,能集中观察感兴趣的胚胎区域。这样一来,整个胚胎受到的影响就被了降到最低。

随后,这支团队别出心裁地想到用不同的颜色来标记父亲和母亲的染色体,后续的观察则让他们大感意外和欣喜:首先,不同来源的染色体的确处于不同的位置,支持了过去的简单观察结果;其次,这些染色体竟会在受精卵的分裂过程中各自为政,单独分离!


用不同颜色标记的父母染色体,在受精卵分裂时表现出了各自为政的态势(图片来源:《科学》视频截图)

这是人类首次观察到这一现象。目前我们还不知道这样做有什么好处,但有一点可以确认:两套染色体分离系统,肯定要比一套分离系统更容易出错。稍有不慎,后代细胞中就有可能出现多个细胞核,影响胚胎发育。

为了测试这个想法,研究人员们又进一步用药物处理了受精卵,而结果也正如他们所料——在药物的影响下,来自父母的染色体,其分离的同步率不够高,方向也不够一致。因此,分裂后的细胞容易出现多个细胞核。


正常的受精卵分裂中,形成的纺锤体较为集中(图片来源:《科学》视频截图)


正常的受精卵分裂中,两个纺锤体的同步率较高,初看之下,还以为是一个纺锤体(图片来源:《科学》视频截图)


在药物作用下,未能正确排列的纺锤体,会带来多个细胞核(图片来源:《科学》视频截图)


另一个出现问题的案例(图片来源:《科学》视频截图)

“(我们观察到的)双重纺锤体找到了一个先前未知的机制,并能潜在解释哺乳动物胚胎首次分裂过程中的一些常见错误,”该研究的通讯作者Jan Ellenberg教授说道:“如今,我们有了一个全新的机制,也找到了新的分子目标。接下来的重要一步是检验在人体中是否也有这个机制,这会带来极富价值的信息。比如说,这些信息能改善人类的不孕疗法?!绷硗庖恍┭芯咳嗽痹蛑赋?,这些发现解决了20年来关于受精卵分裂的一大谜题。


本研究的示意图(图片来源:《科学》;GRAPHIC: N. DESAI/SCIENCE)

在造福不孕不育的患者之外,这项研究还有一个重要意义,那就是告诉我们,即便在生物学上取得了诸多进展,我们对于细胞运作的一些基本机制,其实还有很多不了解的地方。在自然面前,人类不应满足于过去的发现,而是应当保持谦逊,才能更好地挖掘出生命更深层的奥秘。

参考资料:

[1] Dual-spindle formation in zygotes keeps parental genomes apart in early mammalian embryos

[2] Double trouble at the beginning of life

[3] Parental chromosomes kept apart during embryo's first division

来源:学术经纬

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