一项新研究揭示了人类为何如此难以生孩子

发布日期：2022-08-29

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"是大多数人类胚胎早期死亡的原因。这项研究发表在《PLoS Biology》上，其解释了为什么人类胚胎经常不能存活而鱼类胚胎却很好。

这一发现也对不孕不育症的治疗产生了影响。

在一个女人甚至意识到她怀孕之前，超一半的受精卵经历了非常早的死亡。可悲的是，在几周后，那些存活下来成为公认的怀孕的受精卵中有许多突然自行流产了。这种流产的频率令人震惊且令人感到非常痛苦。

米尔纳进化中心的主任Laurence Hurst教授研究了经过数千年的进化人类仍很难生孩子的原因。

许多早期死亡的直接原因是，胚胎的染色体数量不对。受精卵应该有46条染色体，23条来自卵子中的妈妈，23条来自精子中的爸爸。

"非常多的胚胎有错误的染色体数量，通常是45或47，而且几乎所有这些都在子宫内死亡。即使是像唐氏综合症这样有三个21号染色体拷贝的情况，约80%的人也很遗憾地不能活到最后，"Hurst教授说道。

那么为什么一条染色体的获得或丢失会如此普遍，而它也是如此致命的？

Hurst归纳了一些线索。首先，当胚胎有错误的染色体数目时，通常是由于在母亲体内制造卵子时发生的错误而不是在父亲体内制造精子时发生的错误。事实上，超70%的卵子都有错误的染色体数量。

其次，这些错误发生在制造卵子的两个步骤中的第一步。之前已经注意到，这第一步很容易受到干扰过程的突变的影响，这样的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，这一过程被称为中心体驱动。这在小鼠中得到了很好的研究，在人类中也被长期怀疑，并且以前被认为跟染色体丢失或增加的问题有某种关系。

Hurst注意到的是，在哺乳动物中，一个试图这样做但失败的自私突变导致一个卵子有一条过多或一条过少的染色体仍可以在进化上有更好的发展。在哺乳动物中，由于母亲不断地喂养子宫中发育的胎儿，所以从进化上来说，由有问题的卵子发育的胚胎更早地失去，而不是怀胎到足月。这意味着幸存的后代比一般人做得更好。

Hurst解说道："这个制造卵子的第一步是很奇怪的。一对染色体中的一条将进入卵子中，另一条将被破坏。但如果一条染色体‘知道’它将被破坏，那么可以说它就没有什么损失。最近引人注目的分子证据发现，当一些染色体在这第一步中检测到它们即将被破坏时，它们会改变它们的行为以防止被破坏，有可能导致染色体丢失或增加及胚胎的死亡。了不起的是，如果胚胎的死亡对该母亲的其他后代有利，因为自私的染色体往往会在得到额外食物的兄弟姐妹中，突变是更好的，因为它杀死了胚胎。"

"鱼类和两栖动物没有这个问题，"Hurst说道，"在超2000个鱼类胚胎中没有发现一个来自母亲的染色体错误。鸟类的比率也非常低，约为哺乳动物的1/25。"Hurst指出，这和预测的一样，因为雏鸟在孵化后有一些竞争，但在孵化前没有。

相比之下，染色体丢失或增加是每个被研究的哺乳动物的问题。Hurst评论道："这是我们在子宫内喂养后代的一个弊端。如果他们早期死亡，幸存者会受益。它使我们容易受到这种突变的影响。"

Hurst怀疑人类可能确实特别脆弱。在小鼠中，一个胚胎的死亡会给同一窝的幸存者提供资源。这给其他的人增加了大约10%的生存机会。然而人类通常一次只生一个孩子，早期胚胎的死亡使母亲能迅速地再次繁殖--她可能甚至从不知道她的卵子已经受精。

初步数据显示，像牛这样一次只有一个胚胎的哺乳动物，由于染色体错误其胚胎死亡率似乎特别高，而像小鼠和猪这样一窝有许多胚胎的动物，其胚胎死亡率似乎要低一些。

Hurst的研究还表明，一种叫做Bub1的蛋白质的低水平可能导致人类和小鼠的染色体丢失或增加。

"Bub1的水平随着母亲年龄的增长和胚胎染色体问题发生率的上升而下降。识别这些抑制蛋白并提高其在老年母亲中的水平可以恢复生育能力。我也希望这些见解将成为帮助那些怀孕困难或反复流产的女性的一个步骤，"Hurst说道。

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