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      性細胞進化為傳遞優(yōu)質(zhì)線粒體
      
			
      
				2019-01-08 14:43:33
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      根據(jù)新的倫敦大學學院的研究，哺乳動物通過卵子和精子使它們的基因永生化，以確保后代繼承優(yōu)質(zhì)的線粒體來為身體的細胞提供動力。在此之前，人們不知道為什么哺乳動物依賴于在發(fā)育早期形成的專用性細胞(種系)來制造后代，而植物和其他簡單動物，如珊瑚和海綿，則使用生命后期產(chǎn)生的性細胞來自正常體組織。
      

      性細胞進化為傳遞優(yōu)質(zhì)線粒體
      

      在今天發(fā)表于PLOS Biology并由自然環(huán)境研究委員會，工程與物理科學研究委員會和Leverhulme Trust資助的一項新研究中，倫敦大學學院的科學家開發(fā)了一種進化模型來研究這些差異如何隨著時間的推移而演變并發(fā)現(xiàn)哺乳動物的種系針對線粒體(細胞的發(fā)電站)的選擇而發(fā)展。
      

      第一作者和倫敦大學學院博士生Arunas Radzvilavicius說：“當植物和其他古代動物沒有時，有許多關(guān)于為什么哺乳動物有特殊種系的理論。有人認為它是由于組織的復雜性或細胞之間的自私?jīng)_突造成的。性細胞和正常身體組織之間的區(qū)別似乎是非常復雜的特殊組織如腦的進化所必需的。
      

      “令人驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)這些不是原因。相反，它是關(guān)于線粒體DNA隨時間的基因突變的數(shù)量，這在生物體之間是不同的，并且由線粒體在每個細胞中隨機分配到子細胞中引起的細胞之間的變異。師。”
      

      在植物中，線粒體突變緩慢蔓延，因此不需要種系，因為突變通過自然選擇得到糾正。通過從用于制備正常組織細胞的相同細胞形成下一代來最大化線粒體變異。當細胞分裂形成新的子細胞時，一些細胞比其他細胞接受更多的突變線粒體，然后通過自然選擇去除這些細胞，保留含有更高質(zhì)量線粒體的生殖細胞。
      

      在哺乳動物中，由于我們較高的代謝率，線粒體中的遺傳錯誤會更快地積累，因此使用經(jīng)歷了大量分裂周期的細胞將是一種負擔。因此，線粒體僅通過大卵形式的專用雌性種系傳遞給下一代。由于雞蛋比其他組織(如腸道，皮膚和血液)中的細胞經(jīng)歷更少的復制周期，因此可以防止引入錯誤。
      

      種系確保轉(zhuǎn)移最優(yōu)質(zhì)的線粒體，但限制發(fā)育中胚胎中下一代細胞的遺傳變異。哺乳動物會產(chǎn)生過多的卵細胞，這些卵細胞在發(fā)育過程中會被清除。例如，人類出生時有超過600萬個卵前體細胞，其中90%是在青春期開始時被稱為閉鎖的神秘過程中剔除的。
      

      資深作者Nick Lane博士(UCL CoMPLEX和Genetics，Evolution&Environment)補充道：“我們認為線粒體突變率的上升可能發(fā)生在5.5億年前氧氣水平升高的寒武紀爆發(fā)中。這是動物動物首次出現(xiàn)在化石記錄中，像三葉蟲那樣有眼睛和盔甲 - 捕食者和獵物。通過四處移動，他們更多地使用了線粒體并增加了突變率。因此，為了避免這些突變積累，他們需要更少的細胞分裂，這意味著要隔離一個專門的種系。“
      

      共同作者，安德魯·波米安科夫斯基教授(倫敦大學學院遺傳學，進化與環(huán)境學)得出結(jié)論：“沒有種系，具有復雜發(fā)育和大腦的動物就不可能存在?？茖W家長期以來試圖用復雜性來解釋種系的進化。我們會想到它是從線粒體基因的選擇中產(chǎn)生的嗎?我們希望我們的發(fā)現(xiàn)將改變研究人員對動物發(fā)育，繁殖和衰老的理解方式。“
      
			

			
        
      
			
      
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