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無論人類還是其他多數(shù)動物，生殖細(xì)胞在生命之初就已經(jīng)被規(guī)劃好了,。胚胎時期,，生殖細(xì)胞就已經(jīng)開始形成，它們將發(fā)育成精子或者卵細(xì)胞,。其中,，女性卵巢在其出生時就已經(jīng)保存有未成熟的卵細(xì)胞（數(shù)量固定），成年后在性激素的影響下,，每月只有一個卵細(xì)胞會發(fā)育成熟,。而男性有所不同的是青春期后其生殖組織會不斷產(chǎn)生精子。 但是,，珊瑚,、海綿動物以及植物卻沒有這樣的計劃：最初它們僅僅規(guī)劃軀體（營養(yǎng)器官）的生長，每個細(xì)胞都含有完整的染色體,。時機成熟后,，它們才開始生成生殖細(xì)胞（配子），并以各自的方式完成繁殖,。 為什么動物和植物生殖細(xì)胞的形成方式會截然不同呢,？倫敦大學(xué)學(xué)院的生物化學(xué)家Nick Lane帶領(lǐng)團隊《Plos Biology》期刊發(fā)表一篇文章給出了一種解釋：這主要與避免生殖細(xì)胞線粒體基因組突變有關(guān)。 突變的窘境 線粒體是細(xì)胞能量代謝的樞紐,，同時又擁有自己的遺傳物質(zhì)和遺傳體系,。Lane表示，高等動物在胚胎時期就形成生殖細(xì)胞系,，有利于維持線粒體基因組的穩(wěn)定性,。 他們認(rèn)為,，如果人類及其他高等動物在形成配子之前，其成體細(xì)胞經(jīng)過重復(fù)的分裂,，那么它們的線粒體基因可能會出現(xiàn)錯誤,，從而使得一些配子可能會攜帶累積的線粒體突變，最終易導(dǎo)致后代生病或者畸形,。所以,，在胚胎期就形成所有的卵細(xì)胞會避免突變累積。 其實,，“保護”卵細(xì)胞線粒體DNA避免錯誤的觀點早在2013年就已經(jīng)被提出,。但是，這一論點面臨一個問題：并不是所有的突變都是有害的,。突變推動進(jìn)化,，它能夠促使更優(yōu)化的線粒體基因形成。配子由成體細(xì)胞經(jīng)過多次分裂形成,，可能會累積有用的突變,。進(jìn)化能夠維持“好”的突變、消除“壞”的突變,，最終改善線粒體質(zhì)量,。 胚胎時期擁有生殖細(xì)胞系的優(yōu)缺點處于一個微妙的平衡中。那么,，配子如何在獲得足夠的有利突變的前提下,，避免有害突變的累積呢？ 進(jìn)化的賭博 Lane團隊設(shè)計出一種模型,，能夠為“為什么不同的物種采取不同的生殖方式”提供合理的解釋。 對于相對復(fù)雜的動物而言,，線粒體基因復(fù)制的出錯率相對較高,。在這種情況下，最好的解決方案是在形成卵母細(xì)胞之前降低細(xì)胞分裂的次數(shù),，且給予比最終所需更多的生殖細(xì)胞,。所以，女性出生前其卵巢中已有數(shù)百萬個卵母細(xì)胞形成,，經(jīng)過兒童期,、青春期，到成年只剩10萬多個卵母細(xì)胞,。這種剔除的過程是對突變的隨機篩選過程,。 這一過程稱為“atresia”，雖然存在于多數(shù)物種中（包括人類）,，但是它的功能卻一直未有定論,。同樣的突變也會在精細(xì)胞中累積,，但是它并不會影響下一代，因為受精過程中精子的線粒體會被遺棄,。 對于植物和極簡單動物而言,，線粒體基因復(fù)制出現(xiàn)錯誤的概率很低。所以它并不需要避免線粒體基因突變,，配子可以在營養(yǎng)器官生長后形成,。這種模式可以受益于基因突變。 但是,，為什么會出現(xiàn)線粒體基因突變概率的差異,？這依然是一個謎?？茖W(xué)家們推測,，可能與動物進(jìn)化史有關(guān)，對氧氣需求的依賴意味著細(xì)胞需要儲存更多的線粒體,，從而增加了線粒體基因組復(fù)制的錯誤率,。 驗證這一理論很困難 伯明翰大學(xué)的生物數(shù)學(xué)家Iain Johnston評價這一最新研究成果時表示：“它的觀點合理且令人深思?！钡?，Johnston強調(diào)，即便是同一物種,，線粒體DNA復(fù)制出現(xiàn)錯誤的概率也不毒攻,，它還受選擇壓力的影響。 Lane表示,，他們對有性生殖的差異提供了解釋,，但是驗證這一推論卻不容易，因為沒有試驗?zāi)軌蚰M出如此久遠(yuǎn)而物種廣泛的進(jìn)化史,。然而Johnston卻認(rèn)為,，這一理論在一定程度上可以檢測，至少可以證明真?zhèn)?。Lane解釋說：“或許我們可以借助模型預(yù)測atresia和配子線粒體基因組突變之間的關(guān)聯(lián)性,，并于實際的物種數(shù)據(jù)進(jìn)行比對?！?/p> 參考資料： Why humans develop sex cells as embryos — but corals don't
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