每一位懷孕的母親都會(huì)迫不及待地想知道肚子里寶寶的性別。最近，在《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表的一篇新文章中，美國(guó)密歇根大學(xué)的醫(yī)學(xué)研究人員在研究小鼠的性染色體時(shí)發(fā)現(xiàn)，某些基因會(huì)使性別比例偏向某一性別，而且可能會(huì)對(duì)雄性不育產(chǎn)生重大影響。
人類遺傳學(xué)系的博士生Alyssa Kruger說：“目前已知的導(dǎo)致雄性不育的基因屈指可數(shù)，但這里面還有很多的未知因素?！本訒?huì)將性染色體（X或Y染色體）傳遞給卵子來確定后代的性別，Kruger在首席研究員Jacob Mueller博士的實(shí)驗(yàn)室工作，他和同事們一直在研究多個(gè)物種的性染色體以及它們數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化過程。
Kruger解釋說，性染色體是獨(dú)一無二的，雖然它們?cè)?jīng)是一對(duì)完全相同的染色體，但它們各自獨(dú)立地進(jìn)化出了不同的基因。通過檢查小鼠的性染色體，研究人員在小鼠身上發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)最近進(jìn)化的X連鎖基因家族。有趣的是，這些基因存在多個(gè)拷貝。為了探究它們的作用，Kruger的團(tuán)隊(duì)使用CRISPR和其他技術(shù)在小鼠的基因組中敲除了它們。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，敲除一個(gè)X連鎖基因家族的所有拷貝后，小鼠后代的雄性和雌性比例為6比4。但是攜帶X和Y染色體的精子數(shù)量卻保持不變，表明這種差異的原因并非是存在更多的攜帶Y染色體的精子?！斑@向我們表明，這個(gè)基因可能會(huì)影響X和Y精子的相對(duì)適合度，但我們不知道是如何影響的，也許攜帶Y染色體的精子游得更快或者更直。”Kruger說。
接下來，研究小組決定增加兩個(gè)X連鎖基因家族的拷貝數(shù)，以更好地理解為什么這兩個(gè)基因家族會(huì)有多個(gè)拷貝。他們復(fù)制了這些區(qū)域的基因組，令人驚訝的是，小鼠后代的雄性和雌性比例變成了4比6。
Kruger說，這些X連鎖基因家族似乎是X精子適應(yīng)度的“刻度盤”。有趣的是，Y染色體上的一個(gè)相關(guān)基因家族也存在多個(gè)拷貝，也可能在攜帶Y染色體的精子中起到了類似的作用。果蠅實(shí)驗(yàn)中也觀察到了同樣的性別扭轉(zhuǎn)，類似的情況也可能會(huì)出現(xiàn)在人類身上，盡管很難觀察到。“我們認(rèn)為這些基因的反復(fù)復(fù)制就像是X和Y染色體之間的一場(chǎng)進(jìn)化軍備競(jìng)賽，這場(chǎng)競(jìng)賽已經(jīng)持續(xù)了2000萬(wàn)年，目的就是維持雌雄比例的平衡?！?Kruger說。
除了性別比例效應(yīng)外，這兩個(gè)X連鎖基因家族的完全敲除還會(huì)導(dǎo)致雄性小鼠不育。具體來說，移除X連鎖基因家族的所有拷貝阻止了雄鼠產(chǎn)生精子，它們無法將圓形精子轉(zhuǎn)化為擁有頭部和尾部的長(zhǎng)形精子。Kruger說：“這些精子沒有發(fā)生許多必須的細(xì)胞過程。我們希望這個(gè)模型能讓我們更好地理解精子發(fā)生的過程。”
原創(chuàng)編譯：花花 審稿：西莫 責(zé)編：張夢(mèng)
期刊來源：《當(dāng)代生物學(xué)》
期刊編號(hào)：0960-9822
原文鏈接：
https://labblog.uofmhealth.org/lab-report/genes-linked-to-sex-ratio-and-male-fertility-mice
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