生物學家從精子細胞的游泳行為中發現新的遺傳變異
一個科學家小組發現,精子細胞的行為部分是由於這些細胞的個體DNA構成,而不僅僅是男性的遺傳。這些結果為精子細胞之間為使卵子受精而進行的競爭提供了新的理解,對生殖過程有著更大的影響。
這項研究以精子細胞的游泳行為為中心,首次確立了突變對精子行為的直接影響,並表明基於精子行為的篩選的發展和應用可以提高它們所攜帶的遺傳基因的質量。
雄性Astyanax mexicanus(洞穴盲魚) 資料來源:紐約大學理查德-博洛夫斯基
“直到現在,占主導地位的觀點是,游泳行為的這種變化反映了雄性的整體遺傳學,而不是單個精子細胞的可變遺傳學,”紐約大學生物系名譽教授、該論文的資深作者Richard Borowsky解釋說,該論文將於今天(11月11日)發表在《科學報告》雜誌上。”這項研究首次證明遺傳差異可以直接影響精子細胞的游泳行為”。
他補充說,這種更全面的掌握可能會提供更多關於異常精子細胞對後代的影響的知識,特別是出生缺陷。
這項工作包括紐約大學在研究時的研究生、現在中國杭州西湖大學的陳海寧,重點研究雄性魚特別是Astyanax mexicanus洞穴盲魚的精子細胞。該研究比較了正常魚的精子細胞和精子生產被人為地變異的魚的精子細胞。這使科學家們能夠確定可能改變精子在使卵子受精的比賽中的機會的行為和形態特徵。
單個游動精子在一秒鐘內的路徑,說明單個精子在游動速度和曲率方面的巨大差異。資料來源:紐約大學理查德-博洛夫斯基
他們的研究結果顯示,正常樣本和變異樣本之間的鞭毛長度沒有差異–這種毛髮狀的附屬物在它們游向卵子時推動它們。然而,與正常樣本相比,變異樣本的速度或游動速度有更大的變化–這意味著在許多情況下,變異樣本的游動速度比正常樣本低或快。總的來說,雖然兩種類型的精子細胞看起來相似,但它們的行為卻有很大的不同,而且是在關鍵階段。
這些發現為繁殖的本質提供了額外的見解。
長期以來,由於男性之間的遺傳差異,來自不同男性的精子在特徵上有所不同。這項研究確定,來自同一男性的不同精子在其特徵上有所不同,因為它們的基因載荷不同。