教科書又被改寫了，這次是什么呢？

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不同于物理和化學(xué)，受進(jìn)化的影響，生物學(xué)總在變化中，很多先前的認(rèn)知不斷被改寫。這些 顛覆 正在讓我們更準(zhǔn)確地了解生命誕生和發(fā)展的過程，也將幫助我們更好地應(yīng)對(duì)各類疾病。

1# 線粒體DNA遺傳不是 母親特權(quán)

學(xué)過生物的人都知道，教科書上寫著：線粒體DNA（mtDNA）是由母親遺傳給子女的，這被稱為 母系遺傳 。但是現(xiàn)在，這一認(rèn)知要被改寫了。

11月26日，一篇PNAS論文證實(shí)，父親也可以將線粒體DNA遺傳給后代。

線粒體是存在于每個(gè)人體細(xì)胞中的細(xì)胞器，其主要功能是產(chǎn)生能量，被譽(yù)為 能量工廠 。與其它細(xì)胞器不同，線粒體的獨(dú)特之處在于它含有自己的DNA。

先前的研究表明，一旦卵子受精（與精子結(jié)合），精子中的線粒體DNA就會(huì)被破壞，因此，后代只遺傳了來自卵子（母親）的線粒體DNA。

線粒體DNA（Credit: en.wikipedia.org）

不過，2002年，有科學(xué)家提出，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特別的案例：一名男性攜帶了來自父母雙親的mtDNA。但之后的十幾年，沒有更多這樣的案例被報(bào)道。

直到上周，美國辛辛那提兒童醫(yī)院的黃濤生教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)又報(bào)道了17個(gè)這類案例。

最初，科學(xué)家們是在調(diào)查一名被認(rèn)為具有線粒體突變的男性。他們對(duì)這名男性及其父母的線粒體DNA進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果意外地發(fā)現(xiàn)，該男性的線粒體DNA不僅來自他的母親，也有他父親的 功勞 。

出于好奇，黃濤生教授等開始關(guān)注 與線粒體突變有關(guān) 的其他患者。

最終，他們發(fā)現(xiàn)了17個(gè)攜帶父母雙親線粒體DNA的案例，并使用多種測(cè)序確保了結(jié)果的準(zhǔn)確性。

科學(xué)家們認(rèn)為，之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，很有可能是因?yàn)楦赣H攜帶了防止精子中線粒體DNA被破壞的基因突變，從而使得父親的線粒體DNA也能夠遺傳給后代。

這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)對(duì)治療線粒體疾病產(chǎn)生重要的影響。

2# 關(guān)于精子，這點(diǎn)認(rèn)知我們錯(cuò)了

事實(shí)上，隨著科技的進(jìn)步，借助新的技術(shù)手段，科學(xué)家們正在不斷改寫生物教科書上的知識(shí)，其中，與精子、卵子、受精卵、DNA相關(guān)的成果就有很多。

今年6月，一項(xiàng)發(fā)表在Nature子刊上的成果稱，在受精過程中，父親的精子捐獻(xiàn)的中心粒是2個(gè)，而不是1個(gè)。

中心粒是由父親單獨(dú)貢獻(xiàn)的重要細(xì)胞結(jié)構(gòu)。一個(gè)受精卵需要兩個(gè)中心粒才能開始生命，父親的精子只有一個(gè)可識(shí)別的中心粒，那么，精子和卵子結(jié)合形成受精卵后，第二個(gè)中性粒是哪里來的呢？

之前，科學(xué)家們認(rèn)為，精子提供了一個(gè)中心粒給卵子，然后該中心粒復(fù)制了自己，這就有了第二個(gè)中性粒。但事實(shí)并非如此。

在這項(xiàng)研究中，利用的技術(shù)和顯微鏡，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了以前難以識(shí)別的第二個(gè)中心粒。新發(fā)現(xiàn)的中心粒之所以在過去被忽視，是因?yàn)樗诮Y(jié)構(gòu)和蛋白組成上與常見的中心粒完全不同。

這項(xiàng)研究意義重大，因?yàn)樾掳l(fā)現(xiàn)的中心粒的結(jié)構(gòu)和功能異常可能是導(dǎo)致不明原因的不孕的根源。該中心粒也可能在早期流產(chǎn)和胚胎發(fā)育缺陷中發(fā)揮了作用。

3# 受精卵次分裂與我們想象的并不同

哺乳動(dòng)物受精卵中的雙紡錘體（IMAGE: Cartasiova, Hoissan, Reichmann, Ellenberg/EMBL）

今年，除了精子的結(jié)構(gòu)被顛覆了，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，先前我們關(guān)于 受精卵 的一項(xiàng)認(rèn)知也是錯(cuò)的。

長(zhǎng)期以來，學(xué)界認(rèn)為，在受精卵次細(xì)胞分裂時(shí)，是一個(gè)紡錘體（spindle，在細(xì)胞分裂過程中產(chǎn)生的一種特殊細(xì)胞器）負(fù)責(zé)將染色體分離到2個(gè)細(xì)胞中。

然而，發(fā)表在Science雜志上的論文證實(shí)，實(shí)際上有2個(gè)紡錘體參與染色體分離的過程：一個(gè)負(fù)責(zé)分離來自母親的染色體，一個(gè)負(fù)責(zé)分離來自父親的染色體。

之所以能獲得這一發(fā)現(xiàn)，要?dú)w功于一種被稱為 LSMT 的新顯微鏡技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)ε咛グl(fā)育的早期階段進(jìn)行實(shí)時(shí)、3D成像。

值得一提的是，該研究是在小鼠中進(jìn)行的，接下來，科學(xué)家們將調(diào)查雙紡錘體是否在人類中發(fā)揮了相同的作用。因?yàn)?，這將為研究如何改善人類不育治療提供非常有價(jià)值的信息。

4# 腸道可能還有造血功能

腸道中的人類造血干細(xì)胞（Credit: Megan Sykes/Columbia University）

最后，探索君再與大家分享上周發(fā)表的另一項(xiàng) 改寫教科書 的成果。

11月29日，發(fā)表在Cell Stem Cell上的一項(xiàng)研究中，來自哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家們獲得一個(gè)驚人發(fā)現(xiàn)：人類腸道可能提供了多達(dá)10%的血細(xì)胞！

先前，科學(xué)家們認(rèn)為，血細(xì)胞完全是由骨髓中的造血干細(xì)胞產(chǎn)生的。

該研究對(duì)接受腸道移植的患者進(jìn)行了觀察，并發(fā)現(xiàn)，這些患者的血液中包含了來自捐贈(zèng)者的血細(xì)胞。進(jìn)一步分析顯示，捐贈(zèng)者腸道中的造血干細(xì)胞是這些血細(xì)胞的來源。

這一成果讓探索君不禁聯(lián)想到2017年發(fā)表在Nature雜志上的一項(xiàng)重磅成果。來自加州大學(xué)舊金山分校的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了肺部先前不為人知的作用 造血。這一發(fā)現(xiàn)無疑揭示了肺部更復(fù)雜的功能：它們不僅用于呼吸，也是參與血液生成的關(guān)鍵組成部分。

參考資料：

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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