哺乳动物双轴的艺术3D渲染
长期以来，人们一直认为，在胚胎第一次分裂的过程中，一个纺锤体负责将胚胎的染色体分离成两个细胞。EMBL科学家现在发现，实际上有两个纺锤体，每组父母染色体各有一个纺锤体，这意味着在第一个分裂过程中，每个亲本的遗传信息是分开的。科学于2018年7月12日公布了这一结果-必将改变生物学教科书。
这种双轴的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。领导该项目的EMBL集团负责人扬·埃伦伯格(Jan Ellenberg)表示：“这个项目的目的是找出为什么在最初的部门会出现这么多错误。”“我们已经知道在像昆虫这样的简单生物体中会形成双纺锤体，但我们从未想过像老鼠这样的哺乳动物会出现这种情况。”这一发现令人大跌眼镜，表明你应该时刻做好应对突发事件的准备。“
解开一个长达20年之久的谜团
科学家们一直看到父母染色体在两细胞胚胎的细胞核中占据两个半月形的部分，但目前还不清楚这是如何解释的。“首先，我们只研究了父母染色体的运动，我们无法理解分离的原因，”EMBL的Ellenberg小组的科学家朱迪丝·雷希曼(Judith Reichmann)说，她也是这篇论文的第一作者。“只有把注意力放在微管上-纺锤轴的动态结构-我们才能第一次看到双纺锤。这使我们能够对这一长达20年之久的谜团作出解释。“。
什么是有丝分裂？
有丝分裂是细胞分裂的过程，一个细胞分裂成两个子细胞。它发生在整个生命周期的多细胞生物，但特别重要的是，当有机体生长和发展。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。为了做到这一点，DNA被复制并组织成密集的线状结构，称为染色体。然后染色体附着在长的蛋白质纤维上-组织成纺锤体-将染色体分开并触发两个新细胞的形成。
纺锤是什么？
纺锤体由称为微管的薄而管状的蛋白质组件组成.。在动物细胞的有丝分裂过程中，一组这样的管动态生长并自我组织成围绕染色体的双极纺锤体。微管纤维向染色体方向生长并与之连接，为子细胞的染色体分离做好准备。通常情况下，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过程中有两个：母系染色体和父系染色体各一个。
新分子靶
Ellenberg解释说：“双纺锤体提供了一种以前未知的机制-因此也是一种可能的解释-来解释我们在哺乳动物胚胎第一次分裂中所看到的常见错误。”这样的错误可能导致多核细胞，终止发育。“现在，我们有了一个新的机制去寻找和识别新的分子靶标。重要的是要查明它是否同样适用于人类，因为这可以为研究如何改善人类不孕症的治疗提供有价值的信息。“。
生命的开始
此外，本文所提供的知识可能会对立法产生影响。在一些国家，法律规定人类的生命开始-因此受到保护-当母亲和父亲的细胞核在受精后融合。如果双纺锤体过程在人类中也是一样的话，这个定义就不完全准确了，因为在第一次细胞分裂之后，一个细胞核中的结合发生得稍微晚一些。
直到现在才有可能的观察手段
如果没有埃伦伯格和拉尔斯霍夫纳格尔的EMBL小组开发的光学薄片显微镜技术，这项发现是不可能的，该技术现在可以通过EMBL的衍生公司卢克森多（Luxendo）获得。这项技术使得在对早期发育阶段的实时观察和三维成像时，那时胚胎对光线还非常敏感，避免其被传统的光学显微镜光线的破坏。光片显微镜的高速度和空间精度极大地减少了胚胎暴露的光量，使得对这些以前隐藏的过程进行详细分析成为可能。
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