哺乳動物雙軸的藝術3D渲染
長期以來，人們一直認為，在胚胎第一次分裂的過程中，一個紡錘體負責將胚胎的染色體分離成兩個細胞。EMBL科學家現在發現，實際上有兩個紡錘體，每組父母染色體各有一個紡錘體，這意味著在第一個分裂過程中，每個親本的遺傳信息是分開的。科學於2018年7月12日公佈了這一結果-必將改變生物學教科書。
這種雙軸的形成可能解釋了哺乳動物早期發育階段的高錯誤率，跨越了最初的幾個細胞分裂。領導該項目的EMBL集團負責人揚·埃倫伯格(Jan Ellenberg)表示：“這個項目的目的是找出為什麼在最初的部門會出現這麼多錯誤。”“我們已經知道在像昆蟲這樣的簡單生物體中會形成雙紡錘體，但我們從未想過像老鼠這樣的哺乳動物會出現這種情況。”這一發現令人大跌眼鏡，表明你應該時刻做好應對突發事件的準備。“
解開一個長達20年之久的謎團
科學家們一直看到父母染色體在兩細胞胚胎的細胞核中佔據兩個半月形的部分，但目前還不清楚這是如何解釋的。“首先，我們只研究了父母染色體的運動，我們無法理解分離的原因，”EMBL的Ellenberg小組的科學家朱迪絲·雷希曼(Judith Reichmann)說，她也是這篇論文的第一作者。“只有把注意力放在微管上-紡錘軸的動態結構-我們才能第一次看到雙紡錘。這使我們能夠對這一長達20年之久的謎團作出解釋。“。
什麼是有絲分裂？
有絲分裂是細胞分裂的過程，一個細胞分裂成兩個子細胞。它發生在整個生命週期的多細胞生物，但特別重要的是，當有機體生長和發展。有絲分裂的關鍵步驟是將相同的基因組拷貝傳遞給下一代細胞。為了做到這一點，DNA被複制並組織成密集的線狀結構，稱為染色體。然後染色體附著在長的蛋白質纖維上-組織成紡錘體-將染色體分開並觸發兩個新細胞的形成。
紡錘是什麼？
紡錘體由稱為微管的薄而管狀的蛋白質組件組成.。在動物細胞的有絲分裂過程中，一組這樣的管動態生長並自我組織成圍繞染色體的雙極紡錘體。微管纖維向染色體方向生長並與之連接，為子細胞的染色體分離做好準備。通常情況下，每個細胞只有一個雙極紡錘體，然而，這項研究表明在第一次細胞分裂過程中有兩個：母系染色體和父系染色體各一個。
新分子靶
Ellenberg解釋說：“雙紡錘體提供了一種以前未知的機制-因此也是一種可能的解釋-來解釋我們在哺乳動物胚胎第一次分裂中所看到的常見錯誤。”這樣的錯誤可能導致多核細胞，終止發育。“現在，我們有了一個新的機制去尋找和識別新的分子靶標。重要的是要查明它是否同樣適用於人類，因為這可以為研究如何改善人類不孕症的治療提供有價值的信息。“。
生命的開始
此外，本文所提供的知識可能會對立法產生影響。在一些國家，法律規定人類的生命開始-因此受到保護-當母親和父親的細胞核在受精後融合。如果雙紡錘體過程在人類中也是一樣的話，這個定義就不完全準確了，因為在第一次細胞分裂之後，一個細胞核中的結合發生得稍微晚一些。
直到現在才有可能的觀察手段
如果沒有埃倫伯格和拉爾斯霍夫納格爾的EMBL小組開發的光學薄片顯微鏡技術，這項發現是不可能的，該技術現在可以通過EMBL的衍生公司盧克森多（Luxendo）獲得。這項技術使得在對早期發育階段的實時觀察和三維成像時，那時胚胎對光線還非常敏感，避免其被傳統的光學顯微鏡光線的破壞。光片顯微鏡的高速度和空間精度極大地減少了胚胎暴露的光量，使得對這些以前隱藏的過程進行詳細分析成為可能。
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