孕婦肚子里胚胎的早期發(fā)育主要由卵子決定的認(rèn)識(shí)或要終結(jié)了。過(guò)去，人們發(fā)現(xiàn)卵子的體積很大、富含蛋白質(zhì)和RNA，而精子的體積很小、幾乎僅能攜帶一半的DNA，因此推斷，決定早期發(fā)育的信息幾乎都在卵子中，而由中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所研究員劉江領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)完成的研究稱，DNA甲基化的圖譜是來(lái)源于精子的，這意味著，精子對(duì)胚胎早期發(fā)育才真正具有決定作用。這份成果近日被國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》以封面文章的形式發(fā)表。
“龍生龍、鳳生鳳，老鼠的兒子會(huì)打洞”，這句祖諺生動(dòng)描繪了生物所具有的遺傳特性，用科學(xué)家的話即“生命得以延續(xù)的基礎(chǔ)是遺傳，父母的DNA序列信息會(huì)遺傳給子代”。然而，一個(gè)生物體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞都具有同樣的DNA序列，那是什么決定了它們發(fā)育成不同的組織器官呢？
“近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，這是由表觀遺傳信息決定的。它使得動(dòng)物在僅一套DNA序列的基礎(chǔ)上，從一個(gè)受精卵分化成200多種表型各異的細(xì)胞，最終形成大腦、心臟等不同器官。”劉江說(shuō)，“但表觀遺傳信息能否從父母遺傳到子代以及怎樣傳遞，一直是一個(gè)未解之謎。”
2011年初，劉江團(tuán)隊(duì)研究項(xiàng)目啟動(dòng)，并選定斑馬魚(yú)作為模型開(kāi)展研究。據(jù)介紹，這種生物與人類的基因相似度高達(dá)85%，幼魚(yú)胚體透明, 是公認(rèn)的研究脊椎動(dòng)物發(fā)育的模式生物。
據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)精確繪制了單堿基分辨率的斑馬魚(yú)卵子、精子、6個(gè)早期胚胎和精囊共9個(gè)全基因組的DNA甲基化圖譜。通過(guò)海量數(shù)據(jù)分析和深度數(shù)據(jù)挖掘，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)斑馬魚(yú)精子和卵子甲基化圖譜存在三大差別：一是斑馬魚(yú)受精后，父源DNA一直保持著精子的甲基化圖譜；二是母源DNA在16細(xì)胞期之前，一直保持卵子的甲基化圖譜，然后卵子的甲基化圖譜作為一個(gè)整體被拋棄，并重新編程，當(dāng)胚胎發(fā)育到囊胚期時(shí)，母源DNA也轉(zhuǎn)變成了精子的甲基化圖譜；三是精子甲基化圖譜的信息指導(dǎo)早期胚胎發(fā)育。
“斑馬魚(yú)除了DNA可以從父母?jìng)鬟f到子代外，精子的DNA甲基化圖譜也可以被完整地遺傳，并用于指導(dǎo)胚胎早期發(fā)育。”劉江如是說(shuō)。
該實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，剔除細(xì)胞核的卵子加入精子細(xì)胞核（孤雄實(shí)驗(yàn)）能產(chǎn)生胚胎的發(fā)育，但如果不加入精子的細(xì)胞核僅有卵子的細(xì)胞核或再加入一個(gè)卵子的細(xì)胞核，無(wú)論如何刺激卵子都無(wú)法啟動(dòng)胚胎的發(fā)育（孤雌實(shí)驗(yàn)）。這些結(jié)果也進(jìn)一步證明了精子攜帶的信息在胚胎發(fā)育中不可缺少的作用。
專家表示這個(gè)結(jié)果填補(bǔ)了表觀信息遺傳理論的空白，將為干細(xì)胞及其轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，也將為一些疾病治療提供新思路，另外還有助于體外受精生殖技術(shù)完善和應(yīng)用。