研究人员认为，“自私的染色体”是人类胚胎早死的原因。
为什么人类生孩子这么难?
巴斯大学米尔纳进化中心的一名研究人员的一项新研究表明，“自私的染色体”是大多数人类胚胎过早死亡的原因。这项研究发表在《公共科学图书馆·生物学》杂志上，解释了为什么人类胚胎往往不能存活，而鱼的胚胎却很好。这一发现对不孕不育的治疗也有启示意义。
在女性意识到自己怀孕之前，超过一半的受精卵会经历非常早的死亡。可悲的是，几周后，许多幸存下来的被确认怀孕的人突然流产。这种流产非常频繁，令人难以置信地痛苦。
米尔纳进化中心主任劳伦斯·赫斯特教授研究了为什么在经历了数千年的进化之后，人类仍然很难生育孩子。
许多早期死亡的直接原因是胚胎染色体数目错误。受精卵应该有46条染色体，23条来自于卵子中的母亲，23条来自于精子中的父亲。
赫斯特教授说:“很多胚胎都有错误的染色体数目，通常是45或47条，几乎所有这些都在子宫中死亡。即使是有三个21号染色体副本的唐氏综合症患者，遗憾的是也有80%左右的患者无法分娩。”
那么，为什么一条染色体的获得或丢失如此普遍，而它又是如此致命呢?
赫斯特把很多线索放在一起。首先，当胚胎有错误的染色体数量时，通常是由于在母亲体内产生卵子时发生的错误，而不是在父亲体内产生精子时。事实上，超过70%的卵子染色体数目是错误的。
其次，错误发生在鸡蛋制造的两个步骤中的第一步。之前就已经注意到，这第一步很容易受到干扰这一过程的突变的影响，比如突变可以“自私地”潜入50%以上的卵子，迫使伴侣染色体被破坏，这一过程被称为着丝粒驱动。这在老鼠身上得到了充分的研究，在人类身上也长期被怀疑，并且先前被认为与染色体丢失或获得的问题有关。
赫斯特注意到的是，在哺乳动物中，一个自私的突变试图做到这一点，但失败了，导致一个卵子的染色体过多或过少，仍然可以在进化上更好。在哺乳动物中，由于母亲不断地在子宫中喂养发育中的胎儿，因此从进化的角度来看，由有缺陷的卵子发育而来的胚胎更早地丢失而不是被妊娠到足月是有益的。这意味着存活下来的后代比平均水平做得更好。
赫斯特解释说:“做鸡蛋的第一步很奇怪。一对染色体中的一条会进入卵子另一条会被破坏。但是，如果一个染色体“知道”它将被破坏，那么它就没有什么可失去的了。最近令人瞩目的分子证据发现，当一些染色体在这第一步中发现自己即将被破坏时，它们会改变自己的行为以防止被破坏，这可能会导致染色体的丢失或获得，以及胚胎的死亡。
“值得注意的是，如果胚胎的死亡有利于该母亲的其他后代，因为自私的染色体通常会出现在获得额外食物的兄弟姐妹中，这种突变会更好，因为它杀死了胚胎。”
“鱼类和两栖动物没有这个问题，”赫斯特评论说。“在2000多只鱼的胚胎中，没有发现一个来自母亲的染色体错误。”鸟类的感染率也很低，只有哺乳动物的1/25。赫斯特指出，这正如预测的一样，雏鸟在孵化后会竞争，但孵化前不会。
相比之下，染色体的丢失或获得对每一种哺乳动物来说都是一个问题。赫斯特评论说:“这是在子宫里喂养我们的后代的一个缺点。如果他们早死，幸存者将受益。这让我们很容易受到这种突变的影响。”
赫斯特怀疑人类可能确实特别脆弱。在老鼠身上，胚胎的死亡会给同窝的幸存者提供资源。这使得其他的存活几率增加了10%。然而，人类通常一次只能有一个婴儿，早期胚胎的死亡使母亲能够迅速地再次繁殖——她可能甚至不知道她的卵子已经受精了。
初步数据显示，一次只有一个胚胎的哺乳动物，如奶牛，由于染色体错误，似乎有特别高的胚胎死亡率，而那些有很多胚胎的哺乳动物，如老鼠和猪，似乎有较低的死亡率。
赫斯特的研究还表明，一种名为Bub1的蛋白质水平较低，会导致人类和小鼠染色体的丢失或增加。
赫斯特说:“随着母亲年龄的增长和胚胎染色体问题的增加，Bub1的水平会下降。识别这些抑制蛋白并在高龄母亲中提高它们的水平可以恢复生育能力。
“我也希望这些见解能够帮助那些在怀孕过程中遇到困难或反复流产的女性。”
参考文献:“自私的着丝粒和人类繁殖的浪费”，劳伦斯·d·赫斯特，2022年7月5日，PLoS Biology。DOI: 10.1371 / journal.pbio.3001671
