人們一直認(rèn)為，在胚胎第一次細(xì)胞分裂過程中，一個(gè)紡錘體負(fù)責(zé)將胚胎的染色體分成兩個(gè)細(xì)胞。EMBL科學(xué)家現(xiàn)在表明，實(shí)際上有兩個(gè)錠子，每組父母染色體一個(gè)，這意味著每個(gè)父母的遺傳信息在整個(gè)第一部分中保持分開?？茖W(xué)于2018年7月12日發(fā)布了改變生物學(xué)教科書的結(jié)果。

這種雙軸形成可能解釋了哺乳動(dòng)物早期發(fā)育階段的高錯(cuò)誤率，跨越了最初的幾個(gè)細(xì)胞分裂。“這個(gè)項(xiàng)目的目的是找出為什么在這些第一部門中發(fā)生了這么多錯(cuò)誤，”領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的EMBL組組長Jan Ellenberg說。“我們已經(jīng)知道在昆蟲這樣的簡單生物體中形成雙紡錘體，但我們從未想過像老鼠這樣的哺乳動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)這種情況。這一發(fā)現(xiàn)令人大吃一驚，表明你應(yīng)該為意外事件做好準(zhǔn)備。”

解決了一個(gè)20歲的謎團(tuán)

科學(xué)家們一直認(rèn)為，父母的染色體在雙細(xì)胞胚胎的細(xì)胞核中占據(jù)了兩個(gè)半月形的部分，但目前尚不清楚如何解釋這一點(diǎn)。“首先，我們只關(guān)注父母染色體的運(yùn)動(dòng)，我們無法理解分離的原因，”EMBL的Ellenberg小組的科學(xué)家，該論文的第一作者Judith Reichmann說。“只有專注于微管 - 主軸的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu) - 我們才能第一次看到雙主軸。這使我們能夠?yàn)檫@個(gè)已有20年之久的神秘事物提供解釋。”

什么是有絲分裂?

有絲分裂是細(xì)胞分裂的過程，當(dāng)一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)子細(xì)胞時(shí)。它發(fā)生在多細(xì)胞生物的整個(gè)生命周期中，但在生物體生長和發(fā)育時(shí)尤為重要。有絲分裂的關(guān)鍵步驟是將相同的基因組拷貝傳遞給下一代細(xì)胞。為此，DNA被復(fù)制并組織成稱為染色體的密集線狀結(jié)構(gòu)。然后將染色體連接到長蛋白質(zhì)纖維上 - 組織成紡錘體 - 將染色體拉開并觸發(fā)兩個(gè)新細(xì)胞的形成。

什么是主軸?

主軸由稱為微管的薄的管狀蛋白質(zhì)組件制成。在動(dòng)物細(xì)胞的有絲分裂期間，這些管的組生長并且自組織成圍繞染色體的雙極紡錘體。微管纖維向染色體生長并與它們連接，為細(xì)胞分離染色體做準(zhǔn)備。通常每個(gè)細(xì)胞只有一個(gè)雙極紡錘體，然而，這項(xiàng)研究表明，在第一次細(xì)胞分裂期間，有兩個(gè)：母體染色體和父體染色體各一個(gè)。

新的分子靶點(diǎn)

“雙錠提供了一種先前未知的機(jī)制 - 因此可能解釋 - 我們?cè)诓溉閯?dòng)物胚胎的第一個(gè)分裂中看到的常見錯(cuò)誤，”Ellenberg解釋說。這種錯(cuò)誤可導(dǎo)致細(xì)胞具有多個(gè)細(xì)胞核，從而終止發(fā)育。“現(xiàn)在，我們有一個(gè)新的機(jī)制可以追蹤并確定新的分子目標(biāo)。重要的是要弄清楚它是否在人體中起作用，因?yàn)檫@可以為研究如何改善人類不孕癥治療提供有價(jià)值的信息，例如“。

生命的開始

此外，本文的知識(shí)可能會(huì)影響立法。在一些國家，法律規(guī)定人類生命開始 - 因此受到保護(hù) - 當(dāng)受精后母體和父系核融合時(shí)。如果事實(shí)證明雙軸過程在人體中的作用是相同的，那么這個(gè)定義并不完全準(zhǔn)確，因?yàn)樵诘谝淮渭?xì)胞分裂后，一個(gè)細(xì)胞核中的聯(lián)合稍晚發(fā)生。

直到現(xiàn)在都不可能

如果沒有在Ellenberg和Lars Hufnagel的EMBL團(tuán)隊(duì)開發(fā)的光板顯微鏡技術(shù)，這一發(fā)現(xiàn)是不可能的，現(xiàn)在可以通過EMBL衍生公司Luxendo獲得。這允許胚胎對(duì)光非常敏感并且將被常規(guī)光學(xué)顯微鏡方法損壞時(shí)的早期發(fā)育階段的實(shí)時(shí)和3-D成像。光片顯微鏡的高速和空間精確度大大減少了胚胎暴露的光量，可以對(duì)這些以前隱藏的過程進(jìn)行詳細(xì)分析。