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妊娠损失和性别的演变由细胞系舞蹈联系在一起

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-12-13浏览次数:1666

在Dan Levitis和他的妻子失去两次怀孕之后,在生下他们的三个孩子之前,他被吸引去调查为什么怀孕失去了如此普遍,以及其他生物是否面临他的家庭所做的同样的斗争。

威斯康星大学麦迪逊分校植物学系的科学家Levitis有一个主要的嫌疑人:减数分裂,用于生产精子的有机体和用于有性生殖的卵子。他将减数分裂描述为一种错综复杂的细胞系舞蹈,一种混合染色体重组基因的舞蹈。这种重新安排有助于创造与父母不同的后代,后代可能更适合在不断变化的世界中生存。

然而,减数分裂也是细胞经历的最复杂的过程之一,并且许多染色体的缠绕和解开都出错了。 Levitis认为这种复杂性会导致健康后代出现问题。

在“皇家学会杂志”上发表的一项新研究中,Levitis及其合作者报告称,减数分裂对后代的生存能力产生了严重影响。不只是为了人类。从壁虎到大蒜,仙人掌到蟑螂生物为有性生殖付出了代价。

这项工作为妊娠丢失背后的潜在生物学原因提供了更深层次的背景,并表明有性生殖的优势必须克服减数分裂造成的严重限制。

“众所周知,对于人类而言,妊娠丢失的主要原因是由减数分裂引起的染色体异常,”威斯康星大学麦迪逊分校另一位植物学教授安妮普林格尔说。 “但是,完全不清楚减数分裂是否是不仅在人类中而且在任何地方都不可靠的主要原因。”

为了回答这个问题,Levitis比较了三种不同生殖方法产生的后代的可行性。有性繁殖,两个参与者做出遗传贡献,并且总是需要减数分裂。另一方面,无性繁殖 - 后代是其父母的克隆 - 通常使用更简单的有丝分裂,相对容易的细胞克隆,而不需要遗传重组。当无性繁殖确实使用减数分裂时,它甚至比性别更复杂。

在这种三方比较中,Levitis发现更复杂的繁殖导致后代的存活率降低。例如,使用减数分裂的无性蜥蜴比减数分裂蜥蜴更不可行,因为无性减数分裂更复杂。然而,使用更简单的有丝分裂生物,如棕榈树和豆娘,会产生更健康的后代。

这个模型在44个类别中的42个中是正确的。 “如果你得到的结果在如此广泛的生物体中是一致的,那就是可疑的,”Levitis说。但即使在第二次检查后,数据也会被检出。关于减数分裂,它的复杂性似乎已经杀死了后代。

Levitis说:“如果你正在计算你的性别,性别的所有优点和缺点,性行为需要这种致命的过程这一事实显然是一个缺点。”

关于性别的演变,Levitis的研究结果表明,减数分裂的优势必须足够大,以平衡记录。在性活动中,两个父母之间的遗传重组可能提供比以前认为更多的优势。

Levitis说,另一点是,人们很容易认为自然选择可以解决所有问题 - 我们可能希望这样做,例如怀孕率高 - 有时会遇到基本限制。减数分裂似乎是那些不可逾越的障碍之一。

然而,真正独特的权衡取舍,以及面对未来几代充满挑战的世界的新基因组合,必定是值得的。