編者按
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我們每個(gè)人的生命都誕生于受精卵。教科書說(shuō)，當(dāng)父母的精子與卵子融合后，來(lái)自雙親的染色體共同組成了我們的遺傳藍(lán)圖，聯(lián)手開(kāi)啟了胚胎發(fā)育的過(guò)程。而來(lái)自歐洲的一支科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，來(lái)自父母的染色體在初次碰面時(shí)，竟還保持了一定的安全距離。在受精卵的第一次分裂過(guò)程中，這些染色體并非攜手共進(jìn)，而是自顧自的分離。我們一起來(lái)看看這些顛覆認(rèn)知的研究成果。
本文來(lái)源：Science
人們長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為，在胚胎的第一次細(xì)胞分裂過(guò)程中，一個(gè)紡錘體負(fù)責(zé)將胚胎內(nèi)的染色體分離到兩個(gè)細(xì)胞中。教材中也是以相同的觀點(diǎn)傳授知識(shí)。
圖源：《高中生物必修1 分子與細(xì)胞》人教版
如今，來(lái)自歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBL）的研究人員證實(shí)實(shí)際上存在兩個(gè)紡錘體：一個(gè)紡錘體分離一組父本染色體，另一個(gè)紡錘體分離一組母本染色體，這意味著來(lái)自親本的遺傳信息在第一次細(xì)胞分裂過(guò)程中一直都是分開(kāi)的。這些研究結(jié)果注定要改變生物教科書。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年7月13日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Dual-spindle formation in zygotes keeps parental genomes apart in early mammalian embryos”。
圖源：《Science》
這種雙紡錘體形成可能解釋了哺乳動(dòng)物早期發(fā)育階段（涉及最初的幾次細(xì)胞分裂）發(fā)生的高錯(cuò)誤率。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的EMBL小組負(fù)責(zé)人Jan Ellenberg說(shuō)，“這項(xiàng)研究的目的是找出為何在最初的幾次細(xì)胞分裂中會(huì)發(fā)生這么多錯(cuò)誤。我們已知昆蟲等簡(jiǎn)單生物中的雙紡錘體形成，但是我們從未想過(guò)諸如小鼠之類的哺乳動(dòng)物就也會(huì)出現(xiàn)這種情況。這一發(fā)現(xiàn)令人大吃一驚，表明人們應(yīng)該為意外發(fā)現(xiàn)做好準(zhǔn)備。”
研究示意圖
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圖源：《Science》
破解存在了20年的謎團(tuán)
科學(xué)家們一直觀察到親本染色體在雙細(xì)胞胚胎（two-cell embryo）的細(xì)胞核中形成兩個(gè)半月形的部分，但是不能清楚地對(duì)此加以解釋。論文第一作者、Ellenberg團(tuán)隊(duì)的成員Judith Reichmann 說(shuō)，“首先，我們僅關(guān)注親本染色體的運(yùn)動(dòng)，我們無(wú)法理解親本染色體分離的原因。僅當(dāng)著重關(guān)注微管---組成紡錘體的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)---時(shí)，我們才能首次觀察到看到雙紡錘體形成。這就讓我們能夠?yàn)檫@個(gè)存在了20年的謎團(tuán)提供一個(gè)解釋?！?/span>
圖源：《Science》
新的分子靶標(biāo)
Ellenberg解釋道，“這種紡錘體形成提供了一種之前未知的機(jī)制，因此這可能解釋了我們?cè)诓溉閯?dòng)物胚胎的最初幾次細(xì)胞分裂中觀察到的常見(jiàn)錯(cuò)誤。這樣的錯(cuò)誤能夠?qū)е录?xì)胞具有多個(gè)細(xì)胞核，從而阻止胚胎發(fā)育。如今，我們利用這種新機(jī)制尋找和鑒定新的分子靶標(biāo)。重要的是要弄清楚它是否也存在人體中，這是因?yàn)檫@可能為研究如何改善人類不孕癥治療等方面提供有價(jià)值的信息?！?/p>
用不同顏色標(biāo)記的父母染色體
在受精卵分裂時(shí)表現(xiàn)出了各自為政的態(tài)勢(shì)
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（來(lái)源：騰訊視頻）
直到現(xiàn)在才成為可能
借助于Ellenberg團(tuán)隊(duì)和EMBL的Lars Hufnagel團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的光片層掃描顯微鏡（light-sheet microscopy），這一發(fā)現(xiàn)才成為可能。鑒于胚胎對(duì)光是非常敏感的而且傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡方法會(huì)對(duì)它造成損傷，這種光片層掃描顯微鏡允許對(duì)胚胎的早期發(fā)育進(jìn)行實(shí)時(shí)的三維成像。這種光片層掃描顯微鏡的高速掃描和空間精確極大地降低胚胎接觸的光量，從而對(duì)這些之前無(wú)法觀察到的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析。
這次團(tuán)隊(duì)利用不同顏色標(biāo)志父親和母親的染色體，以便觀察。
正常的受精卵分裂中，形成的紡錘體較為集中
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（圖片來(lái)源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯）
正常的受精卵分裂中，兩個(gè)紡錘體的同步率較高
初看之下，還以為是一個(gè)紡錘體
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（圖片來(lái)源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯）
生命的開(kāi)始
此外，來(lái)自這篇論文的知識(shí)可能會(huì)影響立法。在一些國(guó)家，法律規(guī)定在受精后，當(dāng)卵子和精子的細(xì)胞核融合在一起時(shí)，一個(gè)人的生命就開(kāi)始了，因此它應(yīng)當(dāng)受到保護(hù)。
如果事實(shí)證實(shí)這種雙紡錘體形成過(guò)程也存在于人體中，那么對(duì)人生命開(kāi)始的這個(gè)定義就并不是完全準(zhǔn)確的，這是因?yàn)檫@種融合稍晚地發(fā)生，在第一次細(xì)胞分裂后發(fā)生。
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