母親總把最好的留給你，但你可能不知道準備得有多早……_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2019-05-19 14:00
**撰文 |**學術經緯
媽媽總是把最好的留給子女，但你絕對想不到媽媽準備得有多早。
都説母親總會選擇最好的給孩子。頂尖學術期刊《自然》最近上線的一篇論文顯示，母親從卵細胞起就在為將來的孩子這麼做了！美國紐約大學醫學院和加拿大多倫多大學的科學家們合作，首次通過直接成像技術觀察到，母體的生殖細胞會選擇那些更好的線粒體傳給下一代。
線粒體位於細胞內部，是一種重要的細胞器，因為它們承擔着為細胞產生能量的重任。
線粒體也是一種特別的細胞器，因為它們擁有自己的遺傳物質（簡稱mtDNA）。比起細胞核內的基因組DNA，線粒體基因的變異速度要快得多，原因之一在於線粒體生產能量時產生了自由基。隨着年齡的增長，線粒體會累積突變。
線粒體擁有自己的遺傳物質（圖片來源：
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/17/Mitochondrial_DNA_lg.jpg）
與細胞核DNA不同，mtDNA完全（或者説幾乎完全）由母親的生殖細胞傳給下一代。一些有害的mtDNA突變會導致某些先天性疾病。卵細胞是否會選擇更好的線粒體傳下去，是科學家們長久以來的一個疑問。
不過，要回答這個問題，遇到的一大挑戰是怎麼看清線粒體的“好壞”。為此，科學家們首先借助了模式生物果蠅的遺傳多樣性，得到一種既帶有正常“好”mtDNA、又帶有突變“壞”mtDNA的雜交果蠅。通過温度的控制，其中的突變mtDNA會降低線粒體的能量代謝水平。
與此同時，研究人員採用了等位基因特異性的熒光原位雜交，在細胞中將正常和突變的mtDNA分別用不同顏色標記出來。
在特定温度，當突變mtDNA（紫色）影響到線粒體功能，正常mtDNA（綠色）的比例在果蠅卵巢的生殖細胞中增加（圖片來源：《自然》）
這些方法讓科學家們得以在動物體內直觀看到了雌性生殖細胞對mtDNA的選擇。他們觀察到， 早在卵子發生的早期階段，對不同mtDNA的選擇就發生了，並且持續到之後的生殖細胞分化過程。
接下來，研究人員探索了對線粒體的選擇是怎麼實現的。他們發現，一種叫作mitofusin的蛋白起着重要的調節作用。顧名思義，這種蛋白幫助線粒體融合。在一般情況下，線粒體之間通過融合相互連接，共享健康的mtDNA，這樣即便有一些線粒體存在突變產生的基因缺陷也可以“濫竽充數”。
然而，在生殖細胞內，mitofusin水平下降，線粒體融合程度降低，相反，更容易分裂成碎片。其中包含突變mtDNA的線粒體產生的能量較弱，更容易被淘汰。
最終，這種選擇競爭的結果讓那些較低效的“壞”線粒體被清除，而在成熟卵細胞中留下來的“好”線粒體們則可以更有力地支持一個健康的胚胎。
本研究通訊作者之一、紐約大學醫學院的Ruth Lehmann博士（圖片來源：NYU官網）
生殖細胞對線粒體的選擇也提示了科學家，或許在其他細胞中通過阻斷線粒體融合、促進分裂，可以幫助改善mtDNA變化導致的疾病。就像本次研究的主要作者、HHMI研究員Ruth Lehmann博士説的：“線粒體疾病包括導致肌肉無力的疾病、神經問題和某些形式的糖尿病等，而我們的這些發現有望為線粒體疾病發展新療法奠定基礎。“
參考資料
[1] Toby Lieber et al., (2019) Mitochondrial fragmentation drives selective removal of deleterious mtDNA in the germline. Nature. DOI: 10.1038/s41586-019-1213-4
[2] How egg cells choose their best powerhouses to pass on. Retrieved May 16, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-05/nlh-hec051319.php
版權聲明：本文經授權轉載自微信公眾號“學術經緯”
《返樸》，致力好科普。國際著名物理學家文小剛與生物學家顏寧聯袂擔任總編，與幾十位學者組成的編委會一起，與你共同求索。關注《返樸》（微信號：fanpu2019）參與更多討論。二次轉載或合作請聯繫[email protected]。
相關閲讀
閲讀我的更多文章°預印本都去哪兒了？不斷壯大的科研成果發佈平台：生物預印本°紐約婚禮上的失蹤新郎與他奮鬥半生的燕京大學 | 紀念燕大創辦100週年°2019理論物理所公眾科學日——圍繞手機的五大科技發明