哺乳动物胚胎首次分裂过程中双亲染色体保持隔离

艺术家描绘哺乳动物受精卵的双纺锤体结构。最新研究表明，在胚胎第一次分裂过程中，来自父母的染色体保持一定的“安全距离”，彼此处于隔离状况。

目前，欧洲分子生物学实验室最新研究表明，实际上是两个纺锤状结构负责分离胚胎染色体，双亲染色体各有一个，这意味着胚胎第一次分裂时来自父母双亲的染色体保持一定距离，遗传信息是分开的。这项最新研究报告发表在7月12日出版的《科学》杂志上，这一结果势必会改变生物教科书内容。

这种双纺锤体结构的形成可能解释哺乳动物早期阶段的高错误率，它们跨越了最初的少数细胞分裂阶段。欧洲分子生物学实验室研究项目主管简·埃伦贝格（Jan Ellenberg）说：“该研究项目的目的是发现在胚胎第一次分裂中为什么会有如此多的错误？我们已经知道昆虫等简单生物体存在着双纺锤体结构，但是我们从未想过这种情况会出现在像老鼠这样的哺乳动物身体上。这是一项令人惊奇的发现，表明你应当随时做好准备迎接惊喜。”

解决20年的科学谜团

科学家之前观察到双亲染色体占据双细胞胚胎内核的两个半月状外形部分，但目前还不清楚如何进行解释。研究报告第一作者、欧洲分子生物学实验室埃伦贝格研究小组科学家朱迪思·赖克曼（Judith Reichmann）说：“首先，我们仅研究了双亲染色体的运动，我们无法理解导致双亲染色体彼此分离的具体原因。只有聚焦于微管（microtubules），这是研究首次观测到由纺锤体状微管构成的动态结构，便于我们提供重要线索，揭晓持续20年的科学谜团。”

什么是间接核分裂？

间接核分裂（Mitosis）是细胞分裂的过程，当一个细胞分裂成两个子细胞时，它发生在多细胞生物体整个生命周期中，它对于生物体生长和发育尤为重要。间接核分裂的关键步骤是将基因组相同副本传递给下一代细胞，为了实现这一目标，DNA被复制，并组织进入类似线状的致密结构——染色体。之后染色体被附着在较长蛋白质纤维上，它们被组织形成一个纺锤体结构，促进染色体分离，并引发两个新细胞形成。

什么是纺锤体结构？

纺锤体是由叫做微管的纤细管状蛋白质组成，在动物细胞间接核分裂过程中，像这样的微管组会动态化生长，自组织形成一个双极性纺锤体，围绕着染色体。微管纤维朝向染色体方向生长，并与染色体连接在一起，为染色体分裂至子细胞中做好准备。这项研究表明，在胚胎第一次细胞分裂时，自父母的染色体保持一定的“安全距离”，彼此处于隔离状况。

最新分子目标

埃伦贝格解释称，双纺锤体提供了一种之前未知的机制，因此常见的错误可作为一种可能性解释，我们看到哺乳动物胚胎的第一次分裂。像这样的错误会导致多个细胞核的细胞终止发育，目前我们有一个新的机制来追踪和识别新的分子目标，重要的是发现它在人类身体上是否同样有效，因为这可以为研究如何改善人类不育治疗提供具有价值的信息。

生命开始

此外，这项研究的结论可能影响到立法。在一些国家，法律规定生命是从精子和卵子受精之后母体和父亲的细胞核融合开始，如果证明双纺锤体结构在人类身体上的工作原理是一样的，那么这个法律定义并不完全准确。因为在第一次细胞细胞分裂之后，一个细胞核的结合会发生得稍晚一些。