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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)
 

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