永恆的生育力:一種默默無聞的海洋生物如何產出無盡的卵子和精子

瞭解水螅的罕見能力可能為人類生殖障礙提供見解 

Male hydractinia's sexual polyp

雄性水螅的性息肉。生殖細胞呈黃色。

Timothy Dubuc,斯沃斯莫爾學院

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一種毛髮狀、半透明的生物,在寄居蟹殼上構建群落,這已經夠奇怪的外觀和生活方式了,但水螅的奇特之處還不止於此。科學家們現在已經確定了一個關鍵基因——人類也發現了這個基因——它觸發了這種海底 обитатель 罕見的無限量製造精子和卵子的能力。研究人員表示,這是首次確認一個基因能夠單獨啟用生物體的生殖細胞生成。

生物學家 Timothy DuBuc 在斯沃斯莫爾學院的實驗室是少數幾個研究水螅的實驗室之一,水螅與人類有多個共同基因。正如二月份在《科學》雜誌上報道的那樣,DuBuc 和他的合作者測試了從胚胎動物的 DNA 中剪下名為 Tfap2 的基因,並在特定細胞中操縱其活動的新方法。水螅的半透明身體讓研究人員能夠輕鬆觀察到移除該基因的效果:一旦成熟,該動物就不會產生卵子和精子。該團隊還證實,該基因在成年水螅幹細胞中的啟用會將它們轉化為生殖細胞(精子和卵子的前體),這是一個無限迴圈的過程。

哈佛大學的發育生物學家 Cassandra Extavour 沒有參與這項研究,她稱讚該研究的技術進步是一項“英勇的壯舉”。她說,這項工作介紹了多種干擾水螅基因功能的方法,以及迄今為止對刺胞動物(水螅及其親屬,包括水母和海葵)最強大的基因編輯協議。


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在科學家研究的其他動物中,Tfap2 僅在胚胎髮育期間觸發生殖細胞——並且該基因也參與無數其他發育過程。在人類中,Tfap2 僅在發育過程中一次性觸發一組數量有限的生殖細胞,從而允許精子和卵子的產生。生殖細胞的丟失會導致不育,而 Tfap2 的紊亂與睪丸癌和卵巢癌等疾病有關。研究作者認為,觀察該基因的運作可能有助於研究人員更好地理解和治療人類生殖疾病。

DuBuc 說:“對於我們這些有興趣找到製造生殖細胞的核心程式的人來說,這可能就是值得研究的動物。”

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