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颠覆认知!4篇论文改写教科书,让你最惊讶的是?
  • 发布日期:2018-12-04      浏览次数:53
    • 导读

      教科书又被改写了,这次是什么呢?

      ISTOCK ILEXX

       

      不同于物理和化学,受进化的影响,生物学总在变化中,很多先前的认知不断被改写。这些“颠覆”正在让我们更准确地了解生命诞生和发展的过程,也将帮助我们更好地应对各类疾病。

       

      1# 线粒体DNA遗传不是“母亲特权”

       

      学过生物的人都知道,教科书上写着:线粒体DNA(mtDNA)是由母亲遗传给子女的,这被称为“母系遗传”。但是现在,这一认知要被改写了。

       

      11月26日,一篇PNAS论文证实,父亲也可以将线粒体DNA遗传给后代。

       

      线粒体是存在于每个人体细胞中的细胞器,其主要功能是产生能量,被誉为“能量工厂”。与其它细胞器不同,线粒体的独特之处在于它含有自己的DNA。

       

      先前的研究表明,一旦卵子受精(与精子结合),精子中的线粒体DNA就会被破坏,因此,后代只遗传了来自卵子(母亲)的线粒体DNA。

       

       

      线粒体DNA(Credit: en.wikipedia.org)

       

      不过,2002年,有科学家提出,他们发现了一个特别的案例:一名男性携带了来自父母双亲的mtDNA。但之后的十几年,没有更多这样的案例被报道。

       

      直到上周,美国辛辛那提儿童医院的黄涛生教授领导的团队又报道了17个这类案例。

       

      最初,科学家们是在调查一名被认为具有线粒体突变的男性。他们对这名男性及其父母的线粒体DNA进行了检测,结果意外地发现,该男性的线粒体DNA不仅来自他的母亲,也有他父亲的“功劳”。

       

      出于好奇,黄涛生教授等开始关注“与线粒体突变有关”的其他患者。

       

      最终,他们发现了17个携带父母双亲线粒体DNA的案例,并使用多种测序确保了结果的准确性。

       

      科学家们认为,之所以会出现这种现象,很有可能是因为父亲携带了防止精子中线粒体DNA被破坏的基因突变,从而使得父亲的线粒体DNA也能够遗传给后代。

       

      这一发现可能会对治疗线粒体疾病产生重要的影响。

       

       

       

      2# 关于精子,这点认知我们错了

       

      事实上,随着科技的进步,借助新的技术手段,科学家们正在不断改写生物教科书上的知识,其中,与精子、卵子、受精卵、DNA相关的成果就有很多。

       

      今年6月,一项发表在Nature子刊上的成果称,在受精过程中,父亲的精子捐献的中心粒是2个,而不是1个。

       

      中心粒是由父亲单独贡献的重要细胞结构。一个受精卵需要两个中心粒才能开始生命,父亲的精子只有一个可识别的中心粒,那么,精子和卵子结合形成受精卵后,第二个中性粒是哪里来的呢?

       

      之前,科学家们认为,精子提供了一个中心粒给卵子,然后该中心粒复制了自己,这就有了第二个中性粒。但事实并非如此。

       

      在这项研究中,利用尖端的技术和显微镜,科学家们发现了以前难以识别的第二个中心粒。新发现的中心粒之所以在过去被忽视,是因为它在结构和蛋白组成上与常见的中心粒完全不同。

       

      这项研究意义重大,因为新发现的中心粒的结构和功能异常可能是导致不明原因的不孕的根源。该中心粒也可能在早期流产和胚胎发育缺陷中发挥了作用。

       

      3# 受精卵第一次分裂与我们想象的并不同

       

       

      哺乳动物受精卵中的双纺锤体(IMAGE: Cartasiova, Hoissan, Reichmann, Ellenberg/EMBL)

       

      今年,除了精子的结构被颠覆了,科学家们还发现,先前我们关于“受精卵”的一项认知也是错的。

       

      长期以来,学界认为,在受精卵第一次细胞分裂时,是一个纺锤体(spindle,在细胞分裂过程中产生的一种特殊细胞器)负责将染色体分离到2个细胞中。

       

      然而,发表在Science杂志上的论文证实,实际上有2个纺锤体参与染色体分离的过程:一个负责分离来自母亲的染色体,一个负责分离来自父亲的染色体。

       

      之所以能获得这一发现,要归功于一种被称为“LSMT”的新显微镜技术。该技术能够对胚胎发育的早期阶段进行实时、3D成像。

       

      值得一提的是,该研究是在小鼠中进行的,接下来,科学家们将调查双纺锤体是否在人类中发挥了相同的作用。因为,这将为研究如何改善人类不育治疗提供非常有价值的信息。

       

      4# 肠道可能还有造血功能

       

       

      肠道中的人类造血干细胞(Credit: Megan Sykes/Columbia University)

       

      最后,探索君再与大家分享上周发表的另一项“改写教科书”的成果。

       

      11月29日,发表在Cell Stem Cell上的一项研究中,来自哥伦比亚大学的科学家们获得一个惊人发现:人类肠道可能提供了多达10%的血细胞!

       

      先前,科学家们认为,血细胞完全是由骨髓中的造血干细胞产生的。

       

      该研究对接受肠道移植的患者进行了观察,并发现,这些患者的血液中包含了来自捐赠者的血细胞。进一步分析显示,捐赠者肠道中的造血干细胞是这些血细胞的来源。

       

      这一成果让探索君不禁联想到2017年发表在Nature杂志上的一项重磅成果。来自加州大学旧金山分校的科学家们首次发现了肺部先前不为人知的作用——造血。这一发现无疑揭示了肺部更复杂的功能:它们不仅用于呼吸,也是参与血液生成的关键组成部分。

      参考资料:

       

      Researchers find rare instances of male mtDNA being passed on to offspring

       

      Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans

       

      Some blood cells have a surprising source—your gut

       

      Human Intestinal Allografts Contain Functional Hematopoietic Stem and Progenitor Cells that Are Maintained by a Circulating Pool

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