关于“受精卵”的这个认知，原来我们都错了……

图3.来源：人教版《高中生物 选修3 现代生物科技专题》第65页

图4.来源：人教版《高中生物 选修3 现代生物科技专题》第66页

改写认知：胚胎（受精卵）的第一次细胞分裂有2个纺锤体

7月13日，《Science》在线发表题为“Dual-spindle formation in zygotes keeps parental genomes apart in early mammalian embryos”的最新研究。研究指出：在受精卵第一次细胞分裂期间，有2个双极纺锤体出现。一个负责分离来自母亲的染色体，一个负责分离来自父亲的染色体。这意味着，来自每个亲代（父亲和母亲）的遗传信息在第一次分裂时是分开的。

图5.“在早期哺乳动物胚胎中，受精卵中双纺锤体的形成使亲代基因组保持分离”在线发文截图

从原始英文文献中不难发现，卵子和精子的融合结合了双亲在一个细胞中的遗传物质。在哺乳动物中，包括人类在内，每一个亲代基因组最初都局限在一个单独的原核中。为了得到更多细胞喝生物生长发育所需，两个基因组必须在空间上进行协调，以便第一个胚胎分裂能够产生两个细胞，将两个基因组结合在一个细胞核中。在哺乳动物生命的初期，当受精卵分裂时，来自父母的遗传物质会相遇。以前人们认为，单个微管轴负责将两个基因组在空间上结合，然后将它们分离，形成两个细胞胚胎。Reichmann等人用光学显微镜显示了两个双极纺锤波在受精卵中形成。受精卵在第一个分裂开始时，两个纺锤体分别组织了母系和父系的染色体，然后分别代表母体和父系的基因组。更简单、更直白表述就是：在受精卵第一次细胞分裂期间，有2个双极纺锤体出现。其中一个负责分离来自母亲的染色体，另一个负责分离来自父亲的染色体。这体现了与传统观点有本质的区别，此外，这也意味着来自父本和母本的遗传信息在第一次分裂时是分开的。

如果纺锤体的两极没有对齐和融合，那么，受精卵的遗传物质可能会被拉向3个或4个方向，而不是2个。而这种错误会导致拥有多个细胞核的细胞产生，从而终止胚胎发育。因此，这种纺锤体组装机制为在哺乳动物合子中观察到的两个以上囊胚核的错误分裂提供了一个潜在的理论基础，并揭示了亲代基因组在两个细胞胚胎中占据独立核室的现象背后的机理。当然，这需要科学家们继续调查和研究双纺锤体是否在人类中发挥了相同的作用？这将为研究如何改善人类不育治疗提供非常有价值的信息。

视频：哺乳动物受精卵双轴的三维艺术渲染

图6.小鼠受精卵的免疫荧光染色（左图）显示，有2个有丝分裂纺锤体（绿色）平行排列。右图显示了微管组织中心（洋红色）、微管与染色体结合的位点（灰色）以及染色体（蓝色）。（图片来源：Science）

图7.受精卵第一次分裂期间，来自雄性和雌性（精子和卵子）的染色体在不同的纺锤体上被分开。这增加了形成多核细胞的可能性。（图片来源：Science）

认知改变的背后是技术的发展和突破

这项研究成果，简单的说就是利用新的显微观测技术，得出了新的结果。在小鼠受精卵第一次卵裂过程中由两个纺锤体分别分离父本与母本的染色体，而不是之前研究的由一个纺锤体对染色体进行分离，这在哺乳动物中被首次发现。

这项成果，更多的体现了新技术的出现推动科学研究的发展。如果没有由Ellenberg等开发出的新显微镜技术LSMT（纸张显微镜技术），那么就不能对胚胎发育的早期阶段进行实时、3D成像的观察，那么EMBL的研究团队是不可能获得这一发现的。

主要参考：Judith Reichmann, Bianca Nijmeijer, M. Julius Hossain, et.al. Dual-spindle formation in zygotes keeps parental genomes apart in early mammalian embryos. Science .13 Jul 2018.返回搜狐，查看更多