《Science》惊世之作，改写教科书！

　　

每个人的生命都从受精卵开始。一旦卵子和精子融合，父母染色体就需要结合。为此，卵和精子染色体首先被包装成2个独立的膜封闭核，然后两个核慢慢向彼此移动，走到受精卵中心再进行拆分。我们一直以为受精之后父母染色体立即发生混合，但是，直到最近科学家才发现，亲本基因组在第一次胚胎分裂过程中竟然始终保持分离。这段时间，分别来自父母的一条染色体它们是在彼此考察吗？它们在“思考”什么？这些我们还不得而知，但可以直观看到的是，双方基因组的这些共同“决策”，直接关乎胚胎发育障碍和自发流产。

长期以来，人们认为在胚胎的第一个细胞分裂过程中，1个纺锤体（spindle）负责将胚胎的染色体分离成两个细胞。《Science》最新一篇文章报道，胚胎细胞内实际上有2个纺锤体，各自负责一组父母遗传信息，换句话说，来自父母双方的遗传信息在第一次分裂时，始终保持着分离！

这种双纺锤体的形成，可以解释哺乳动物早期发育（前几个细胞分裂）的高错误率。“我们的目标是寻找为什么第一次分裂会导致如此多的错误，”EMBL项目领导人Jan Ellenberg说。“我们在昆虫这样的简单生物中发现过双纺锤体，但从未想过，高级的哺乳动物也存在这种情况。这一发现让人大吃一惊，如今这个时代，你真应该时刻准备好迎接意外。”

• 解开20年的古老谜题

科学家们一直认为亲本染色体各自占据了2细胞胚胎细胞核的两个半月形部分，但并不清楚这种情况是如何产生的。

“首先，我们只研究了父母染色体的运动，但我们并无法理解造成分离的原因，”文章一作Ellenberg课题组科学家Judith Reichmann说。“当我们聚焦于微管（形成纺锤丝的动态结构）时，我们第一次观察到了双纺锤体。这个埋藏了20年的秘密终于解开了。”

• 有丝分裂

有丝分裂是细胞分裂的过程，一个细胞分裂成两个子细胞。它发生在多细胞生物体的整个生命周期，在生物体生长发育阶段尤为重要。有丝分裂的关键步骤是将基因组的同一拷贝传递给下一代细胞。要做到这一点，DNA需要被复制并组织成致密的丝状结构（被称为染色体）。然后染色体附着在组织成纺锤体的长蛋白质纤维上，将染色体拉开，触发两个新细胞的形成。

• 纺锤体

纺锤体由细管状蛋白质（被称为微管）组装而成。在动物细胞有丝分裂过程中，微管动态地生长并自组织成围绕染色体的双极纺锤体。微管纤维向着染色体生长并与它们连接，为子细胞的染色体分离做准备。通常，每个细胞只有一个双极纺锤体，然而，这项研究表明，在第一个细胞分裂中有两个：一个为母体染色体的，一个为父体的。

• 新的分子靶标

“双纺锤体的发现，解释了一种以前不明原因的常见错误，”Ellenberg解释。这种错误会导致多核细胞终止发育。“现在我们有了一个追踪和识别新分子靶点的新机制。目前，最重要的是确认它是否适用于人类。这可以改善人类不育症治疗。”

• 生命的开始

此外，本文还会影响立法。在一些国家，法律规定人类生命一旦形成（母本和父本核融合后）就受到保护。如果人类也有双纺锤体，那么这个定义就不完全正确了，因为第一个细胞分裂后才会发生父母核融合。

• 
  技术

这篇文章的最大功臣是Ellenberg实验室开发的光片显微镜技术（light-sheet microscopy）。因为胚胎对光非常敏感，常规光学显微术会对其造成损坏。实时3D光片显微成像技术的高速度和空间精度极大地减少了胚胎的光暴露量，使得科学家们观察到了先前隐藏的过程。

原文检索：Double trouble at the beginning of life

（生物通：伍松）