我們每個(gè)人的生命都誕生于受精卵。教科書(shū)說(shuō)，當(dāng)父母的精子與卵子融合后，來(lái)自雙親的染色體共同組成了我們的遺傳藍(lán)圖，聯(lián)手開(kāi)啟了胚胎發(fā)育的過(guò)程。

而來(lái)自德國(guó)的一支團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，來(lái)自父母的染色體在初次碰面時(shí)，竟還保持了一定的安全距離。在受精卵的第一次分裂過(guò)程中，這些染色體并非攜手共進(jìn)，而是自顧自的分離。這項(xiàng)重磅研究今日發(fā)表在了頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上，顛覆了我們對(duì)受精卵分裂第一步的基本認(rèn)知。

▲這項(xiàng)研究得到了《科學(xué)》的同期專題報(bào)道（圖片來(lái)源：《科學(xué)》）

事實(shí)上，在多年前，細(xì)心的科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，在受精卵中，來(lái)自精子和卵子的染色體似乎處在不同的位置。但受顯微技術(shù)發(fā)展的限制，我們一直沒(méi)有從中看出個(gè)所以然來(lái)。這是因?yàn)榕咛?duì)光非常敏感。一旦光照過(guò)強(qiáng)，就會(huì)影響發(fā)育。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種全新的顯微技術(shù)，能集中觀察感興趣的胚胎區(qū)域。這樣一來(lái)，整個(gè)胚胎受到的影響就被了降到最低。

隨后，這支團(tuán)隊(duì)別出心裁地想到用不同的顏色來(lái)標(biāo)記父親和母親的染色體，后續(xù)的觀察則讓他們大感意外和欣喜：首先，不同來(lái)源的染色體的確處于不同的位置，支持了過(guò)去的簡(jiǎn)單觀察結(jié)果；其次，這些染色體竟會(huì)在受精卵的分裂過(guò)程中各自為政，單獨(dú)分離！

▲用不同顏色標(biāo)記的父母染色體，在受精卵分裂時(shí)表現(xiàn)出了各自為政的態(tài)勢(shì)（圖片來(lái)源：《科學(xué)》視頻截圖）

這是人類首次觀察到這一現(xiàn)象。目前我們還不知道這樣做有什么好處，但有一點(diǎn)可以確認(rèn)：兩套染色體分離系統(tǒng)，肯定要比一套分離系統(tǒng)更容易出錯(cuò)。稍有不慎，后代細(xì)胞中就有可能出現(xiàn)多個(gè)細(xì)胞核，影響胚胎發(fā)育。

為了測(cè)試這個(gè)想法，研究人員們又進(jìn)一步用藥物處理了受精卵，而結(jié)果也正如他們所料——在藥物的影響下，來(lái)自父母的染色體，其分離的同步率不夠高，方向也不夠一致。因此，分裂后的細(xì)胞容易出現(xiàn)多個(gè)細(xì)胞核。

▲正常的受精卵分裂中，形成的紡錘體較為集中（圖片來(lái)源：《科學(xué)》視頻截圖）

▲正常的受精卵分裂中，兩個(gè)紡錘體的同步率較高，初看之下，還以為是一個(gè)紡錘體（圖片來(lái)源：《科學(xué)》視頻截圖）

▲在藥物作用下，未能正確排列的紡錘體，會(huì)帶來(lái)多個(gè)細(xì)胞核（圖片來(lái)源：《科學(xué)》視頻截圖）

▲另一個(gè)出現(xiàn)問(wèn)題的案例（圖片來(lái)源：《科學(xué)》視頻截圖）

“（我們觀察到的）雙重紡錘體找到了一個(gè)先前未知的機(jī)制，并能潛在解釋哺乳動(dòng)物胚胎首次分裂過(guò)程中的一些常見(jiàn)錯(cuò)誤，”該研究的通訊作者Jan Ellenberg教授說(shuō)道：“如今，我們有了一個(gè)全新的機(jī)制，也找到了新的分子目標(biāo)。接下來(lái)的重要一步是檢驗(yàn)在人體中是否也有這個(gè)機(jī)制，這會(huì)帶來(lái)極富價(jià)值的信息。比如說(shuō)，這些信息能改善人類的不孕療法。”另外一些研究人員則指出，這些發(fā)現(xiàn)解決了20年來(lái)關(guān)于受精卵分裂的一大謎題。

▲本研究的示意圖（圖片來(lái)源：《科學(xué)》；GRAPHIC: N. DESAI/SCIENCE）

在造福不孕不育的患者之外，這項(xiàng)研究還有一個(gè)重要意義，那就是告訴我們，即便在生物學(xué)上取得了諸多進(jìn)展，我們對(duì)于細(xì)胞運(yùn)作的一些基本機(jī)制，其實(shí)還有很多不了解的地方。在自然面前，人類不應(yīng)滿足于過(guò)去的發(fā)現(xiàn)，而是應(yīng)當(dāng)保持謙遜，才能更好地挖掘出生命更深層的奧秘。

參考資料：

[1] Dual-spindle formation in zygotes keeps parental genomes apart in early mammalian embryos

[2] Double trouble at the beginning of life

[3] Parental chromosomes kept apart during embryo's first division

原標(biāo)題：Science：顛覆教科書(shū)！科學(xué)家首次看清受精卵分裂第一步