Science雄文颠覆教科书！自私的基因改写遗传学基本定律

基因谷 · 公众号 · 医学 · 2017-11-06 11:47

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药明康德/报道

每个人的体细胞内都有23对染色体，一半来自父亲，一半来自母亲。我们又会将这些染色体通过减数分裂，让其中一半进入生殖细胞，传给下一代。 依照教科书上的遗传学经典定律，一对染色体的分配过程是随机的，每一条染色体都有50%的机会，非常公平。

但随着分子生物学的发展，人们对减数分裂有了更详尽的认识。科学家们通过观察和分析，发现了一个奇怪的现象—— 表面上情同手足的染色体，背地里似乎有着竞争关系。 有一些染色体能略胜一筹，更容易进入生殖细胞，将自己的基因传递下去。难道说，教科书上的知识已经过时，需要更新吗？

▲Michael Lampson教授团队的研究要对教科书内容作出修改了（图片来源：宾夕法尼亚大学官方网站）

是的！本周，来自宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的Michael Lampson教授与他的团队用无可辩驳的事实证明，一些染色体会“欺骗”细胞，打破平衡，增加自己进入生殖细胞的概率，背后的机制则涉及一类 自私的基因元件 。这篇颠覆性的论文发表在了《科学》杂志上。

“通常我们认为自私的基因只发生在自然选择层面，让自然挑选出最适合生存的个体。这意味着能让你活更久，生出更多后代，或者更容易杀死敌人的基因更容易得到传承，” Lampson教授说道：“ 但基因在自身层面也可以变得自私 。为了进入合子，基因会相互竞争。尽管我们有证据表明这会发生，我们一直没有真正弄明白它是如何发生的。”

▲“自私的基因”是著名学者道金斯教授提出的概念，几十年过去了，它依旧有鲜活的生命力（图片来源：亚马逊）

在这项研究中，研究人员的实验对象是小鼠的卵母细胞。这类细胞在减数分裂时， 子细胞会有两种截然不同的命运 ：一类子细胞会最终成为卵子，将染色体上的基因传给后代；另一类子细胞则会成为极体，它们最终会被降解。这款模型能让科学家们一眼看出哪些染色体的竞争力更强，更容易进入生殖细胞。

研究人员们推测，染色体是进入卵子还是进入极体，最终还是要取决于细胞分裂的分子机器——纺锤体。这类结构由大量微管组成。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。