父母的染色体在胚胎的第一次分裂期间保持分开

人们一直认为，在胚胎第一次细胞分裂过程中，一个纺锤体负责将胚胎的染色体分成两个细胞。EMBL科学家现在表明，实际上有两个锭子，每组父母染色体一个，这意味着每个父母的遗传信息在整个第一部分中保持分开。科学于2018年7月12日发布了改变生物学教科书的结果。

这种双轴形成可能解释了哺乳动物早期发育阶段的高错误率，跨越了最初的几个细胞分裂。“这个项目的目的是找出为什么在这些第一部门中发生了这么多错误，”领导该项目的EMBL组组长Jan Ellenberg说。“我们已经知道在昆虫这样的简单生物体中形成双纺锤体，但我们从未想过像老鼠这样的哺乳动物会出现这种情况。这一发现令人大吃一惊，表明你应该为意外事件做好准备。”

解决了一个20岁的谜团

科学家们一直认为，父母的染色体在双细胞胚胎的细胞核中占据了两个半月形的部分，但目前尚不清楚如何解释这一点。“首先，我们只关注父母染色体的运动，我们无法理解分离的原因，”EMBL的Ellenberg小组的科学家，该论文的第一作者Judith Reichmann说。“只有专注于微管 - 主轴的动态结构 - 我们才能第一次看到双主轴。这使我们能够为这个已有20年之久的神秘事物提供解释。”

什么是有丝分裂?

有丝分裂是细胞分裂的过程，当一个细胞分裂成两个子细胞时。它发生在多细胞生物的整个生命周期中，但在生物体生长和发育时尤为重要。有丝分裂的关键步骤是将相同的基因组拷贝传递给下一代细胞。为此，DNA被复制并组织成称为染色体的密集线状结构。然后将染色体连接到长蛋白质纤维上 - 组织成纺锤体 - 将染色体拉开并触发两个新细胞的形成。

什么是主轴?

主轴由称为微管的薄的管状蛋白质组件制成。在动物细胞的有丝分裂期间，这些管的组生长并且自组织成围绕染色体的双极纺锤体。微管纤维向染色体生长并与它们连接，为细胞分离染色体做准备。通常每个细胞只有一个双极纺锤体，然而，这项研究表明，在第一次细胞分裂期间，有两个：母体染色体和父体染色体各一个。

新的分子靶点

“双锭提供了一种先前未知的机制 - 因此可能解释 - 我们在哺乳动物胚胎的第一个分裂中看到的常见错误，”Ellenberg解释说。这种错误可导致细胞具有多个细胞核，从而终止发育。“现在，我们有一个新的机制可以追踪并确定新的分子目标。重要的是要弄清楚它是否在人体中起作用，因为这可以为研究如何改善人类不孕症治疗提供有价值的信息，例如“。

生命的开始

此外，本文的知识可能会影响立法。在一些国家，法律规定人类生命开始 - 因此受到保护 - 当受精后母体和父系核融合时。如果事实证明双轴过程在人体中的作用是相同的，那么这个定义并不完全准确，因为在第一次细胞分裂后，一个细胞核中的联合稍晚发生。

直到现在都不可能

如果没有在Ellenberg和Lars Hufnagel的EMBL团队开发的光板显微镜技术，这一发现是不可能的，现在可以通过EMBL衍生公司Luxendo获得。这允许胚胎对光非常敏感并且将被常规光学显微镜方法损坏时的早期发育阶段的实时和3-D成像。光片显微镜的高速和空间精确度大大减少了胚胎暴露的光量，可以对这些以前隐藏的过程进行详细分析。