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為何人類歷經幾十萬年進化生育后代仍然如此困難？
2022-07-07 13:51:41 來源：化石網評論：0 點擊：

為何人類歷經幾十萬年進化生育后代仍然如此困難？(Credit: Pixabay CC0 Public Domain)（化石網整理）據中國科學報（徐銳）：英國科學家的最新研究表明，自私染色體可以解釋為什么大多數人類胚胎會早亡。這

為何人類歷經幾十萬年進化生育后代仍然如此困難？(Credit: Pixabay/CC0 Public Domain)

（化石網整理）據中國科學報（徐銳）：英國科學家的最新研究表明，“自私染色體”可以解釋為什么大多數人類胚胎會早亡。

這項近日發表于《公共科學圖書館—生物學》的研究解釋了為什么魚類胚胎生存良好，而人類胚胎往往無法存活。該研究對不孕不育治療具有重要意義。

此前的研究發現，大約一半的受精卵在人們知曉懷孕之前就死亡了。更為不幸的是，即使受精卵存活，一些被確認懷孕的人在幾周后也會自然流產，且頗為常見。

為此，巴斯大學米爾納進化中心主任Laurence Hurst希望通過研究找到人類歷經幾十萬年進化，生育后代仍然如此困難的原因。

研究人員發現，導致胚胎早期死亡的直接原因是染色體數目錯誤。通常情況下，受精卵應該有46條染色體，其中23條來自母親的卵子，另外23條來自父親的精子。

“但很多胚胎的染色體數目不對，通常是45或47條，因此幾乎所有胚胎在子宮內就死亡了。即使是唐氏綜合征這樣的21號染色體有3個拷貝的病例，大約80%的胚胎也都無法順利活到足月。”Hurst說。

那么，為什么多獲得或丟失一條染色體是如此常見且致命呢？Hurst總結了數條線索。

第一，胚胎染色體數目錯誤，通常是由于產生卵子時發生了錯誤，而非精子有問題。事實上，超70%的卵子染色體數目存在錯誤。

第二，錯誤通常出現在產生卵子兩個步驟中的第一步。這一步很容易受到突變的干擾，例如突變可以“自私”地潛入50%以上的卵子中，破壞配偶染色體。這一現象已在小鼠身上得到驗證，科學家懷疑人類也存在這種現象，且與染色體丟失或增加有關。

Hurst注意到，在哺乳動物中，一種“自私突變”試圖做到這一點，盡管往往以失敗告終，但會導致卵子多出或丟失一條染色體。然而，由于胎兒在母體子宮中被喂養發育，所以早期扼殺那些從缺陷卵子發育而來的胚胎，比起足月降生在進化上是有益的——這種選擇意味著存活下來的后代表現得比平均水平更好。

“產生卵子的第一步很奇怪。一對染色體中的一條進入卵子，另一條被破壞。但是，如果其中的染色體‘知道’自己將被破壞的命運，它就沒什么可害怕的了。”Hurst說，分子證據表明，當一些染色體檢測到它們將在第一步中被破壞時，就會改變自身行為以防止被破壞，這可能導致染色體丟失或增加，以及胚胎死亡。

“‘自私染色體’通常會出現在胚胎的‘兄弟姐妹’中。”Hurst說，因為胚胎死亡對母體的其他后代有利，所以這種殺死胚胎的突變是有益的。

但是在魚類和兩棲類等動物身上沒有上述問題。

“在2000多個魚類胚胎中，沒有發現一個來自母親的染色體錯誤。”Hurst說，鳥類中發生上述錯誤的概率也很低，約為哺乳動物的1/25，這是因為雛鳥間的競爭在孵化后，而非孵化前。

相比之下，染色體丟失或增加對于每一種哺乳動物來說都是個問題。

“在子宮里喂養后代是一種不利的做法。如果他們早死，幸存者則會受益。這使哺乳動物很容易受到突變的影響。”Hurst說。

在Hurst看來人類確實特別脆弱。在小鼠中，胚胎死亡為同窩中的幸存者提供了資源，使其他小鼠的生存機會提高約10%。然而，人類通常一次只生一胎，早期胚胎的死亡使母體能夠快速再次繁殖，其間母體甚至可能根本不知道自己的卵子已經受精了。

初步研究數據顯示，像奶牛這樣一次只生一胎的哺乳動物，其胚胎因為染色體錯誤造成的死亡率特別高，而像老鼠、豬這些一窩多胎的哺乳動物的胚胎死亡率較低。

Hurst的研究還表明，一種叫做Bub1的蛋白質的水平低下可能會導致人類和小鼠染色體丟失或增加。

“隨著母體年齡的增長和胚胎染色體問題發生率的上升，Bub1的水平會下降。識別這些蛋白并提高其在年長母體中的水平可以恢復生育能力。”Hurst說，“希望這些見解能夠幫助那些懷孕困難或反復流產的女性。”（原標題：人類生孩子怎么這么難？可能是“自私”染色體在作祟）

相關論文信息：https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001671

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