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领头羊团队好吗

2018-09-12 08:54

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  无论人类仍是其他大都动物,生殖细胞在生命之初就曾经被规划好了。胚胎期间,生殖细胞就曾经起头构成,它们将发育成精子或者卵细胞。此中,女性卵巢在其出生时就曾经保留有未成熟的卵细胞(数量固定),成年后在性激素的影响下,每月只要一个卵细胞会发育成熟。而男性有所分歧的是芳华期后其生殖组织会不竭发生精子。

  可是,珊瑚、海绵动物以及动物却没有如许的打算:最后它们仅仅规划躯体(养分器官)的发展,每个细胞都含有完整的染色体。机会成熟后,它们才起头生成生殖细胞(配子),并以各自的体例完成繁衍。

  为什么动物和动物生殖细胞的构成体例会判然不同呢?伦敦大学学院的生物化学家Nick Lane率领团队《Plos Biology》期刊颁发一篇文章给出了一种注释:此次要与避免生殖细胞线粒体基因组突变相关。

  线粒体是细胞能量代谢的枢纽,同时又具有本人的遗传物质和遗传系统。Lane暗示,高档动物在胚胎期间就构成生殖细胞系,有益于维持线粒体基因组的不变性。

  他们认为,若是人类及其他高档动物在构成配子之前,其成体细胞颠末反复的割裂,那么它们的线粒体基因可能会呈现错误,从而使得一些配子可能会照顾累积的线粒体突变,最终易导致儿女生病或者正常。所以,在胚胎期就构成所有的卵细胞会避免突变累积。

  其实,“庇护”卵细胞线粒体DNA避免错误的概念早在2013年就曾经被提出。可是,这一论点面对一个问题:并不是所有的突变都是无害的。突变鞭策进化,它可以或许促使更优化的线粒体基因构成。配子由成体细胞颠末多次割裂构成,可能会累积有用的突变。进化可以或许维持“好”的突变、消弭“坏”的突变,最终改善线粒体质量。

  胚胎期间具有生殖细胞系的优错误谬误处于一个微妙的均衡中。那么,配子若何在获得足够的有益突变的前提下,避免无害突变的累积呢?

  Lane团队设想出一种模子,可以或许为“为什么分歧的物种采纳分歧的生殖体例”供给合理的注释。

  对于相对复杂的动物而言,线粒体基因复制的犯错率相对较高。在这种环境下,最好的处理方案是在构成卵母细胞之前降低细胞割裂的次数,且赐与比最终所需更多的生殖细胞。所以,女性出生前其卵巢中已无数百万个卵母细胞构成,颠末儿童期、芳华期,到成年只剩10万多个卵母细胞。这种剔除的过程是对突变的随机筛选过程。

  这一过程称为“atresia”,虽然具有于大都物种中(包罗人类),可是它的功能却不断未有定论。同样的突变也会在精细胞中累积,可是它并不会影响下一代,由于受精过程中精子的线粒体味被抛弃。

  对于动物和极简单动物而言,线粒体基因复制呈现错误的概率很低。所以它并不需要避免线粒体基因突变,配子能够在养分器官发展后构成。这种模式能够受益于基因突变。

  可是,为什么会呈现线粒体基因突变概率的差别?这仍然是一个谜。科学家们猜测,可能与动物进化史相关,对氧气需求的依赖意味着细胞需要储存更多的线粒体,从而添加了线粒体基因组复制的错误率。

  验证这一理论很坚苦

  伯明翰大学的生物数学家Iain Johnston评价这一最新研究功效时暗示:“它的概念合理且令人深思。”可是,Johnston强调,即即是统一物种,线粒体DNA复制呈现错误的概率也不毒攻,它还受选择压力的影响。

  Lane暗示,他们对有性生殖的差别供给领会释,可是验证这一推论却不容易,由于没有试验可以或许模仿出如斯长远而物种普遍的进化史。然而Johnston却认为,这一理论在必然程度上能够检测,至多能够证明真伪。Lane注释说:“大概我们能够借助模子预测atresia和配子线粒体基因组突变之间的联系关系性,并于现实的物种数据进行比对。”

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