孟德尔定律终于要改了

 

从细胞水平,染色体水平和基因水平说明精卵结合不是随机的。...



首先申明标题确实有标题党的嫌疑,因为孟德尔遗传规律是普适规律,先要颠覆不大可能,不过修正是有可能的。因为孟德尔遗传规律成立的一个条件就是精卵结合是随机的。如下图:

之前几乎所有科学家都认为,胜出的精子是随机的;卵细胞一直在被动的等待。西北太平洋国家实验室的主任研究员 Joe Nadeau 对此“教条”发起了挑战。若受精是随机的,那么后代的基因组合应呈现特定比例。但在自己实验室的两个例子中,Nadeau 发现一些基因配对组合出现的概率比其他组合高的多,表明受精远非随机。在排除了其他可能解释后,他只能得出结论:受精并不是随机的。

最新研究结果表明精卵结合并不是想想中的随机。下面就从几个方面说说这个问题。

1 受精之前及受精过程中:细胞水平

我们过去一直以为卵细胞对精子的自然选择是随机现象,然而,本周发表的一项研究将颠覆人类过去的认知。来自斯德哥尔摩大学团队的研究表明,人类的卵细胞会释放出化学吸引剂(chemoattractant),这些化学物质会吸引精子前来授精。但是在实验中,研究人员发现:某位女性的卵泡液更能吸引某个男性的精子,而另一名女性的卵泡液则更能吸引另一男性的精子。也就是说,不同女性的卵细胞会吸引不同男性的精子。这表明,卵子在选择精子时也有一些 “偏好”。

2 在受精过程中,卵细胞和精子对于突变基因型是有基因偏向性的:基因水平

挑剔的卵子能够主动选择拥有最佳基因的精子,以获得最健康的后代。而精子们似乎不具备这种检测坏基因的能力。

这项研究否定了孟德尔受精随机的定律,也颠覆了科学家们将传统的性别角色投射到受精过程中,认为卵子只能被动受精的描述。在接受《量子杂志》的采访中,西北太平洋研究所首席科学家Joe Nadeau阐述了他为什么认为卵子在受精过程中其实更活跃的理由。他举了一些例子,证明受精不是随机的,卵子和精子之间的某些特定配对比其他的更为常见。

在Nadeau教授的实验中,他培育了一种雌性小鼠,携带一个正常卵子的和携带一个会增加睾丸癌风险的基因突变的卵子。雄性小鼠的基因全部正常。这两种小鼠生育的后代符合孟德尔定律,变异基因随机分布在后代小鼠中。

在第二个实验中,Nadeau教授将设置反转。他让雄性小鼠携带了致癌的基因突变,而雌性小鼠的基因正常。这次,只有27%的后代小鼠携带变异基因,而根据孟德尔定律的预期,比例应为75%。

研究人员发现,出现这种现象不是因为携带致癌基因突变的小鼠胚胎早期流产死亡,而是因为携带致癌基因的精子没有成功受精。

随后 Nadeau 和他的团队排除了所有可能导致后代基因型比率改变的原因。那么可能性就只剩下了一种:在受精过程中,卵细胞和精子对于突变基因型是有基因偏向性的。

3 卵细胞形成过程中

3.1 卵母细胞自身染色体的行为:染色体水平

研究人员发现,在显微镜下看似公平、对称分布的微管,在实质上有着很大不同:形成卵子的那一侧,微管上的酪氨酸修饰较少;而在形成极体的那一侧,酪氨酸化的微管显著更多。这一奇妙的现象由细胞内的CDC42蛋白所决定。

3.2 一种竞争假说:精子对卵母细胞分裂的影响

它基于一个事实,即在次级卵母细胞第二次减数分裂产生卵细胞前,精子通常就在女性生殖道中出现了。精子产生的信号可能会影响次级卵母细胞分裂,并导致卵细胞产生偏向性。

4 意义

科学家们发现受精过程中人类精子和卵细胞之间的化学机制,可能有助于诊断和治疗不孕症,大大提高生育的质量。

参考资料:

1.科研圈:颠覆孟德尔遗传定律,卵细胞也会主动选择精子?

2.学术经纬:Science雄文颠覆教科书!自私的基因改写遗传学基本定律

3.癌图腾:受精不是随机的!挑剔的卵子选择具有最佳基因的精子

4.中国生物技术网:有趣!人类卵子会对某些精子情有独钟,而且还会施以额外“恩惠”

5.知识分子:谁说跑最快的精子就能赢?卵子也有偏好的

6.国际科学:研究发现:夫妻长期不孕?或因她的卵子“没看上”你的精子
编辑:小呆呆


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