本报讯 英国科学家的最新研究表明，“自私染色体”可以解释为什么大多数人类胚胎会早亡。
这项近日发表于《公共科学图书馆—生物学》的研究解释了为什么鱼类胚胎生存良好，而人类胚胎往往无法存活。该研究对不孕不育治疗具有重要意义。
此前的研究发现，大约一半的受精卵在人们知晓怀孕之前就死亡了。更为不幸的是，即使受精卵存活，一些被确认怀孕的人在几周后也会自然流产，且颇为常见。
为此，巴斯大学米尔纳进化中心主任Laurence Hurst希望通过研究找到人类历经几十万年进化，生育后代仍然如此困难的原因。
研究人员发现，导致胚胎早期死亡的直接原因是染色体数目错误。通常情况下，受精卵应该有46条染色体，其中23条来自母亲的卵子，另外23条来自父亲的精子。
“但很多胚胎的染色体数目不对，通常是45或47条，因此几乎所有胚胎在子宫内就死亡了。即使是唐氏综合征这样的21号染色体有3个拷贝的病例，大约80%的胚胎也都无法顺利活到足月。”Hurst说。
那么，为什么多获得或丢失一条染色体是如此常见且致命呢？Hurst总结了数条线索。
第一，胚胎染色体数目错误，通常是由于产生卵子时发生了错误，而非精子有问题。事实上，超70%的卵子染色体数目存在错误。
第二，错误通常出现在产生卵子两个步骤中的第一步。这一步很容易受到突变的干扰，例如突变可以“自私”地潜入50%以上的卵子中，破坏配偶染色体。这一现象已在小鼠身上得到验证，科学家怀疑人类也存在这种现象，且与染色体丢失或增加有关。
Hurst注意到，在哺乳动物中，一种“自私突变”试图做到这一点，尽管往往以失败告终，但会导致卵子多出或丢失一条染色体。然而，由于胎儿在母体子宫中被喂养发育，所以早期扼杀那些从缺陷卵子发育而来的胚胎，比起足月降生在进化上是有益的——这种选择意味着存活下来的后代表现得比平均水平更好。
“产生卵子的第一步很奇怪。一对染色体中的一条进入卵子，另一条被破坏。但是，如果其中的染色体‘知道’自己将被破坏的命运，它就没什么可害怕的了。”Hurst说，分子证据表明，当一些染色体检测到它们将在第一步中被破坏时，就会改变自身行为以防止被破坏，这可能导致染色体丢失或增加，以及胚胎死亡。
“‘自私染色体’通常会出现在胚胎的‘兄弟姐妹’中。”Hurst说，因为胚胎死亡对母体的其他后代有利，所以这种杀死胚胎的突变是有益的。
但是在鱼类和两栖类等动物身上没有上述问题。
“在2000多个鱼类胚胎中，没有发现一个来自母亲的染色体错误。”Hurst说，鸟类中发生上述错误的概率也很低，约为哺乳动物的1/25，这是因为雏鸟间的竞争在孵化后，而非孵化前。
相比之下，染色体丢失或增加对于每一种哺乳动物来说都是个问题。
“在子宫里喂养后代是一种不利的做法。如果他们早死，幸存者则会受益。这使哺乳动物很容易受到突变的影响。”Hurst说。
在Hurst看来人类确实特别脆弱。在小鼠中，胚胎死亡为同窝中的幸存者提供了资源，使其他小鼠的生存机会提高约10%。然而，人类通常一次只生一胎，早期胚胎的死亡使母体能够快速再次繁殖，其间母体甚至可能根本不知道自己的卵子已经受精了。
初步研究数据显示，像奶牛这样一次只生一胎的哺乳动物，其胚胎因为染色体错误造成的死亡率特别高，而像老鼠、猪这些一窝多胎的哺乳动物的胚胎死亡率较低。
Hurst的研究还表明，一种叫做Bub1的蛋白质的水平低下可能会导致人类和小鼠染色体丢失或增加。
“随着母体年龄的增长和胚胎染色体问题发生率的上升，Bub1的水平会下降。识别这些蛋白并提高其在年长母体中的水平可以恢复生育能力。”Hurst说，“希望这些见解能够帮助那些怀孕困难或反复流产的女性。”（徐锐）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001671
