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染色体也有“心机”,想方设法把优秀基因传给下一代

 老爷爷pwz 2017-11-07

作者 | 刘颖

来源 | 搜狐健康

每一个人类细胞都含有23对染色体,每对染色体中,一个从来自于你的父亲,一个来自你的母亲。理论上来说,每当你创造一个性细胞(一个精子或一个卵子),每条染色体都应该有均等的机会进入性细胞,但现实并不是这样。据 News Medical 11 月3日报道,《科学》杂志发表了一篇最新研究,宾夕法尼亚大学的研究人员发现在雌性细胞中,某些“心机”染色体会想方设法往卵细胞中“挤”。

什么是减数分裂

减数分裂是生物细胞中染色体数目减半的分裂方式。性细胞分裂时,染色体只复制一次,细胞连续分裂两次,这是染色体数目减半的一种特殊分裂方式。减数分裂不仅是保证物种染色体数目稳定的机制,同时也是物种适应环境变化不断进化的机制。减数分裂的结果是:成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。减数分裂(Meiosis) 范围是进行有性生殖的生物;时期是从原始生殖细胞发展到成熟生殖细胞。

近几十年来,科学家们意识到,在减数分裂过程中,遗传物质之间一直在互相竞争,某些染色体始终以高于50%的概率传递给配子。这种现象拥有一个术语叫做“减数分裂驱动”。

宾夕法尼亚大学文理学院的生物学副教授和该研究的主要作者迈克尔·兰普森说:“如果我们可以弄清楚这种‘不公平’的减数分裂产生的具体机制,我们将更深入地理解遗传是怎样一步一步发生的。”

科学家们在小鼠卵细胞的前体--卵母细胞中,检测到了驱动减数分裂的分子信号,它会在细胞分裂的过程中产生不对称的配子(也就是性细胞)。研究人员发现,一些染色体会利用这种不对称性,在分裂过程中向细胞的“右侧”移动,从而进入卵细胞中。

在雌性细胞中,减数分裂的最后阶段会分裂产生两个细胞,一个成为活卵细胞,另一个成为极性细胞,极性细胞通常会逐渐退化。研究人员聚焦于减数分裂纺锤体,纺锤体由附着在染色体上的微管组成,在细胞分裂之前将染色体拉扯到细胞的两极。

着丝粒是染色体中附着在纺锤体上区域,研究人员发现每个细胞中都有一大一小两种不同的着丝粒,较大的着丝粒被认为会优先向配子传递。现在研究确认“更大”、“更强”的着丝粒确实更有可能进入卵细胞。当研究人员尝试消除纺锤体的不对称性时,着丝粒的大小差异也会消失。

兰普森说:“通常我们用进化论中的“自然选择”和“适者生存”概念来解释这种遗传竞争。这可能意味着对个体有益的基因,也就是那些可以使你活得更长的、繁殖更容易的和帮你消灭敌人的基因会更容易传递给下一代。”但我们也可以尝试在基因本身的层面上解释“不平等”减数分裂驱动。在这种情况下,基因相互竞争以进入配子。

在未来的工作中,兰普森和他的团队希望进一步探索着着丝粒的特征,发现它们变得强壮或弱小的机制。兰普森说:“这次研究给了我们关于遗传材料不均等分配的新思路,但还有很多未解之谜等待我们去解决。”

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