人是什么,？生命有意義嗎,？人類終將走向何方？

英國著名的演化生物學(xué)家理理查德·道金斯選擇在其著作《自私的基因》一書中表達(dá)了自己的觀點(diǎn),。他認(rèn)為,，生命是基因創(chuàng)造的生存機(jī)器，人類不過是基因的載體,，保存它們才是我們存在的終極理由,。生命短暫，而基因不朽,。

而基因之所以自私,，是因?yàn)樗鼈冎活欁约耗芨玫纳?/strong>，在自然選擇的條件下,，隨機(jī)突變不斷的進(jìn)化,，不管這一進(jìn)化是否適合宿主生存。而現(xiàn)在,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn),，基因的自私不僅僅停留在自然選擇層面。為了自己的生存,，一些基因居然會(huì)主動(dòng)選擇將自己的“同類”殘忍消滅掉,。

按照我們高中生物課本的知識(shí)。哺乳動(dòng)物在產(chǎn)生卵子的過程中需要進(jìn)行減數(shù)分裂，而在減數(shù)分裂的過程中,，我們卵母細(xì)胞中的兩套染色體會(huì)有一套進(jìn)入極體,，繼而被降解掉，而另一套染色體則會(huì)進(jìn)入卵子內(nèi),，傳遞給后代,。同時(shí)，按照經(jīng)典的孟德爾遺傳定律,，這兩套染色體進(jìn)入卵母細(xì)胞的機(jī)會(huì)應(yīng)該是相同的,，都是50%。

而近日,，來自賓夕法尼亞大學(xué)的Michael Lampson教授與他的團(tuán)隊(duì)首次證明,，哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞內(nèi)的某些自私的基因在減數(shù)分裂的過程中，存在“作弊”行為,。這些基因?yàn)榱四軌蜻M(jìn)入卵子從而傳遞給后代,，會(huì)“主動(dòng)感知”自己在卵母細(xì)胞中的位置，一旦發(fā)現(xiàn)自己要被“淘汰”,，就會(huì)主動(dòng)切斷與紡錘體的連接,，要求重新分配位置，以增加自己進(jìn)入卵子的機(jī)會(huì),。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上（1）,。

打個(gè)比方，這就像是兩人玩石頭剪刀布,，贏了的才有機(jī)會(huì)活下去,。結(jié)果第一次你贏了，但是你的對(duì)手耍賴了,，不認(rèn)賬,，并強(qiáng)烈要求重來一次，不管你同意不同意,。很明顯,，那個(gè)自私的人，活下去的機(jī)會(huì)更大,。

Lampson教授

這一發(fā)現(xiàn)還得從2001年說起,。當(dāng)時(shí)，Carmen  Sapienza博士等人在總結(jié)前人的研究時(shí)發(fā)現(xiàn),，哺乳動(dòng)物在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí),，染色體的分離并不是隨機(jī)的（2）。也就是說,，哺乳動(dòng)物兩套染色體進(jìn)入卵子的幾率并不是相等的,，總有某些染色體在減數(shù)分裂的過程中,，有更大的幾率進(jìn)入卵子?？墒钱?dāng)時(shí)他們并不清楚其中的原因,。

直到近年來，一系列的研究表明,，哺乳動(dòng)物在進(jìn)行減數(shù)分裂的過程中,，染色體不隨機(jī)分離現(xiàn)象與著絲粒密切相關(guān)。在減數(shù)分裂時(shí),，這些著絲粒為了獲取“生存”的權(quán)利,，它們之間存在著激烈的競(jìng)爭(zhēng)（3）,。

著絲粒其實(shí)就是染色體上的一段DNA序列，由大量的重復(fù)DNA片段組成,，是哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)最豐富的非編碼DNA,，在卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂的過程中,，著絲粒負(fù)責(zé)與紡錘體相連，介導(dǎo)染色體的分離,。

近年來,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，著絲粒上的DNA序列中積累了大量的DNA突變以及堿基缺失,，并且在快速的進(jìn)化,，使其DNA長度變得更長，DNA重復(fù)片段變得更多（4）,。同時(shí),，著絲點(diǎn)的DNA序列越長，其包含的DNA重復(fù)片段越多時(shí),，其所結(jié)合的著絲粒蛋白也就越多,。這種著絲粒被稱為強(qiáng)著絲粒，因?yàn)檫@種著絲粒具有更大的幾率進(jìn)入卵子以存活下去（5）,。但是,，其中的具體機(jī)制尚不清楚。

著絲粒

為了確定其中的原因,，Lampson教授開始了本次實(shí)驗(yàn),。

通過將包含強(qiáng)著絲粒的老鼠與包含弱著絲粒的小鼠雜交，Lampson教授得到了可以同時(shí)生成包含強(qiáng),、弱著絲粒卵母細(xì)胞的小鼠,。隨后在對(duì)23個(gè)同時(shí)包含強(qiáng)、弱著絲粒的卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂過程進(jìn)行觀察時(shí),，Lampson教授驚奇的發(fā)現(xiàn),，有21個(gè)卵母細(xì)胞，其染色體不是隨機(jī)分離的。

具體來說,，23個(gè)卵母細(xì)胞中,，有21個(gè)卵母細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)，包含強(qiáng)著絲粒的染色體,，在靠近極體時(shí),，會(huì)主動(dòng)切斷自己與紡錘體之間的連接，并隨即切斷弱著絲粒與紡錘體之間的連接,，然后重新分配二者在卵母細(xì)胞中的位置,，并重新與紡錘體建立連接，最終使自己進(jìn)入卵母細(xì)胞的幾率大大增加,。

那么強(qiáng)著絲粒是如何做到這一點(diǎn)的呢,？

Lampson教授發(fā)現(xiàn)，之所以會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象,，是因?yàn)?，在小鼠卵母?xì)胞上即將形成極體繼而被降解的那一側(cè)，存在著大量的CDC42蛋白,，這種蛋白可以將連接紡錘體以及著絲粒的微管蛋白酪氨酸化,，使之變得脆弱。

同時(shí),，強(qiáng)著絲粒對(duì)于CDC42蛋白介導(dǎo)的酪氨酸化非常敏感,，因此，在靠近極體的時(shí)候,，強(qiáng)著絲粒與紡錘體之間的連接就會(huì)逐漸變?nèi)?/strong>,，而弱著絲粒幾乎完全不受CDC42蛋白的影響，只會(huì)聽從“命運(yùn)”的安排,。

因此,，當(dāng)強(qiáng)著絲粒發(fā)現(xiàn)自己要被“淘汰”時(shí)，就會(huì)主動(dòng)切斷與紡錘體之間的連接,，并迫使相應(yīng)的弱著絲粒與紡錘體之間的連接也斷開,，然后重新分配。所以,，強(qiáng)著絲粒才會(huì)有更大的幾率生存下去,。

強(qiáng)著絲粒（大藍(lán)點(diǎn)）在發(fā)現(xiàn)自己靠近極體時(shí)（左邊黑色實(shí)線），會(huì)主動(dòng)斷開與紡錘體之間的連接,，并要求重新分配

至于為什么強(qiáng)著絲粒對(duì)于CDC42蛋白更加敏感,，目前還不清楚。但是無可否認(rèn),，這是著絲粒這一自私基因用來“作弊”的工具之一,。

事實(shí)上,，科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)了我們的基因中，最豐富的一類基因其實(shí)不包含任何生物功能,，這類基因被稱為自私DNA,，因?yàn)樗鼈兡壳耙阎墓δ芫褪堑教巶鞑プ约海ＷC自己的生存,。而著絲粒,，其實(shí)是這類DNA中數(shù)目最多分布最廣的一類（6）。

這也意味著,，我們?nèi)梭w內(nèi)最豐富的基因,，其實(shí)一直都只是在為了自己的生存而“默默”斗爭(zhēng)，不惜違反“公平”的游戲規(guī)則,，竭力保全自己,。而至于我們?nèi)祟惖拇嬖冢蛟S只是這些基因“大發(fā)慈悲”,，為自己更好的生存而“略施小惠”,。所以終有一天，當(dāng)這些基因發(fā)現(xiàn)我們并不適合它們“居住”時(shí),，它們可能會(huì)毫不猶豫的主動(dòng)選擇放棄我們，以尋找更好的宿主,。

參考資料：

1.Akera T, Chmátal L, Trimm E, et al. Spindle asymmetry drives non-Mendelian chromosome segregation[J]. Science, 2017, 358(6363): 668-672.

2.De Villena F P M, Sapienza C. Nonrandom segregation during meiosis: the unfairness of females[J]. Mammalian Genome, 2001, 12(5): 331-339.

3.Rosin L F, Mellone B G. Centromeres drive a hard bargain[J]. Trends in Genetics, 2017.

4.Melters D P, Bradnam K R, Young H A, et al. Comparative analysis of tandem repeats from hundreds of species reveals unique insights into centromere evolution[J]. Genome biology, 2013, 14(1): R10.

5.Iwata-Otsubo A, Dawicki-McKenna J M, Akera T, et al. Expanded satellite repeats amplify a discrete CENP-A nucleosome assembly site on chromosomes that drive in female meiosis[J]. Current Biology, 2017, 27(15): 2365-2373. e8.

6.http://science./content/358/6363/594