事实如此浪漫

想象一下早期的你是一个精子,游着你的成名之路

早在我们出生之前,每个人的基因都是一片雪花。 威尔逊·宾利(公共领域)

W当你想到名声时,你可能会想到好莱坞的一线明星、顶级的政治人物或成功的运动员,这些人在浏览杂志和报纸时经常会看到自己的照片。但我们每个人都是名人生物学的典范。想想最近的一些科学发现吧:微小的个体精子中隐藏着巨大的遗传独特性。

尽管在单个精子样本中,数十亿的精子细胞大部分看起来特征相同,但兄弟姐妹之间可能存在的巨大差异长期以来表明,一个精子并不像另一个那么好。二十世纪的遗传学家给了一些技术支持,这个观察表明,在减数分裂过程中,创建一个精子的过程的基因组,新细胞的DNA发生重要的变化:它可以自发变异,成为所有四个祖父母的混合,以新的方式与遗传物质重组。但他们不知道这种重组究竟在多大程度上扰乱了新精子的基因组——这是不可能进行测试的,因为没有人能够对单个细胞中的DNA进行测序;所有已知的技术都需要使用许多细胞,无法确定其中任何一个细胞的序列。

现在,斯坦福大学和哈佛大学的研究人员使用了新的单细胞dna测序方法,这使得比较单个男性生殖细胞并测量每个细胞之间的差异成为可能。

经过十年的研究,斯蒂芬·奎克、王建斌和斯坦福大学的同事们在杂志上发表了他们的研究细胞去年.研究人员对来自单个捐献者的一个样本中的91个人类精子进行了基因组测序。通过比较每个精子基因组中的120万个“字母”,Wang和他的同事们发现,由于每个细胞中平均有23个重组,单个精子之间的差异很大,尽管重组和突变的数量在它们之间差异很大。在91个精子中,有两个甚至丢失了完整的染色体,这是一个对成长中的胎儿通常是致命的重大错误。

在另一个项目中,哈佛大学(Harvard University)的谢森尼(Sunney Xie)及其同事开发了一种名为多重退火和基于环的放大周期(MALBAC)的技术,也可以让他们分析单个细胞中的基因组。在他们的研究发表在科学去年12月,他们用MALBAC对一位捐献者的99个精子进行了测序。就像在斯坦福大学的研究中一样,他们看到了大量的基因混乱,比如遗传物质重组和主要的染色体错误,包括基因组的大块缺失。

他们发现,由于每个细胞平均有23次重组,单个精子的差异很大,尽管重组和突变的数量在它们之间差异很大。

在单精子测序出现之前,研究人员只进行了人群研究,以评估精子和卵子的基因混合。现在,单精子测序可以详细研究重组和突变。这两个组织都表示,这些技术可以用来提高我们对不育症的理解:研究人员可能能够观察病人精子的突变率,看看是否有因素干扰他的生殖成功。这些新研究发现,每个潜在的人都有自然发生的遗传变异。

“每个人都有独一无二的东西”这一老观点是正确的。人类的这种独特性很早就开始了,因为精子具有从人群中脱颖而出的能力。(卵细胞也具有显著的遗传变异,但收集和研究它们要困难得多。)只有优胜者,一个特定的有活力的精子,克服所有游泳的不利条件,才能使卵子受精。

在使卵子受精的过程中,精子获得了令人印象深刻的名声:它的dna——定义精子的关键信息,将精子与古老的遗传祖先联系起来的关键信息——将被复制数万亿次,组装每个细胞,造就一个人。如果没有一个精子细胞独特的基因指令,我们每个人都不会成为最理想的人。那些拥抱自己的独特性并努力让它为人所知的人可能是我们当中的名人,但我们的存在意味着我们是达尔文式名声游戏的赢家。


Gayil Nalls博士是一位跨学科的艺术家、哲学家和理论家。她的作品研究个人和集体的感官体验、记忆和身份。

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