哺乳動物胚胎首次分裂過程中雙親染色體保持隔離

藝術家描繪哺乳動物受精卵的雙紡錘體結構。最新研究表明，在胚胎第一次分裂過程中，來自父母的染色體保持一定的「安全距離」，彼此處於隔離狀況。

北京時間9月1日消息，據國外媒體報道，目前，歐洲分子生物學實驗室（EMBL）科學家表示，哺乳動物誕生之初的狀況並不同於之前研究人員的預測，在胚胎第一次分裂過程中，來自父母的染色體保持一定的「安全距離」，彼此處於隔離狀況。

通常人們一直認為，在胚胎第一次分裂過程中，一個紡錘狀結構負責將胚胎染色體分離成兩個細胞。目前，歐洲分子生物學實驗室最新研究表明，實際上是兩個紡錘狀結構負責分離胚胎染色體，雙親染色體各有一個，這意味著胚胎第一次分裂時來自父母雙親的染色體保持一定距離，遺傳信息是分開的。這項最新研究報告發表在7月12日出版的《科學》雜誌上，這一結果勢必會改變生物教科書內容。

這種雙紡錘體結構的形成可能解釋哺乳動物早期階段的高錯誤率，它們跨越了最初的少數細胞分裂階段。歐洲分子生物學實驗室研究項目主管簡·埃倫貝格（Jan Ellenberg）說：「該研究項目的目的是發現在胚胎第一次分裂中為什麼會有如此多的錯誤？我們已經知道昆蟲等簡單生物體存在著雙紡錘體結構，但是我們從未想過這種情況會出現在像老鼠這樣的哺乳動物身體上。這是一項令人驚奇的發現，表明你應當隨時做好準備迎接驚喜。」

解決20年的科學謎團

科學家之前觀察到雙親染色體佔據雙細胞胚胎內核的兩個半月狀外形部分，但目前還不清楚如何進行解釋。研究報告第一作者、歐洲分子生物學實驗室埃倫貝格研究小組科學家朱迪思·賴克曼（Judith Reichmann）說：「首先，我們僅研究了雙親染色體的運動，我們無法理解導致雙親染色體彼此分離的具體原因。只有聚焦於微管（microtubules），這是研究首次觀測到由紡錘體狀微管構成的動態結構，便於我們提供重要線索，揭曉持續20年的科學謎團。」

什麼是間接核分裂？

間接核分裂（Mitosis）是細胞分裂的過程，當一個細胞分裂成兩個子細胞時，它發生在多細胞生物體整個生命周期中，它對於生物體生長和發育尤為重要。間接核分裂的關鍵步驟是將基因組相同副本傳遞給下一代細胞，為了實現這一目標，DNA被複制，並組織進入類似線狀的緻密結構——染色體。之後染色體被附著在較長蛋白質纖維上，它們被組織形成一個紡錘體結構，促進染色體分離，並引發兩個新細胞形成。

什麼是紡錘體結構？

紡錘體是由叫做微管的纖細管狀蛋白質組成，在動物細胞間接核分裂過程中，像這樣的微管組會動態化生長，自組織形成一個雙極性紡錘體，圍繞著染色體。微管纖維朝向染色體方向生長，並與染色體連接在一起，為染色體分裂至子細胞中做好準備。這項研究表明，在胚胎第一次細胞分裂時，自父母的染色體保持一定的「安全距離」，彼此處於隔離狀況。

最新分子目標

埃倫貝格解釋稱，雙紡錘體提供了一種之前未知的機制，因此常見的錯誤可作為一種可能性解釋，我們看到哺乳動物胚胎的第一次分裂。像這樣的錯誤會導致多個細胞核的細胞終止發育，目前我們有一個新的機制來追蹤和識別新的分子目標，重要的是發現它在人類身體上是否同樣有效，因為這可以為研究如何改善人類不育治療提供具有價值的信息。

生命開始

此外，這項研究的結論可能影響到立法。在一些國家，法律規定生命是從精子和卵子受精之後母體和父親的細胞核融合開始，如果證明雙紡錘體結構在人類身體上的工作原理是一樣的，那麼這個法律定義並不完全準確。因為在第一次細胞細胞分裂之後，一個細胞核的結合會發生得稍晚一些。（葉傾城）

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