生殖细胞，即最终成为卵子和精子的生殖细胞，在胚胎发育的早期被搁置，当时胚胎只是一个称为原肠胚的空心细胞球。这意味着将遗传信息传递给下一代的细胞在我们出生时就已经存在。

生殖细胞的不朽

研究人员仍在试图了解有关生殖系不朽的许多问题。“没有多少人真正理解生殖细胞如何持续了15亿年的疯狂之谜，”怀特黑德研究所成员YukikoYamashita说。Whitehead研究所的研究人员，包括Yamashita和Whitehead研究所所长RuthLehmann，研究了生殖细胞与其他细胞类型不同的许多方面。他们询问有关生殖细胞如何在胚胎中迁移以满足发育中的性腺，以及生殖细胞如何最终产生卵子和精子的问题。

Yamashita和Lehmann工作中的一个核心问题是，生殖细胞如何使用独特的调节系统来维持分裂成任何细胞类型的潜力，而实际上却没有这样做几十年。当生殖细胞产生后代时，衰老程序被重置，后代中的细胞重新开始。这一特征与体内大多数非生殖细胞形成鲜明对比，它们分化成特殊的细胞类型、衰老并最终死亡。

了解生殖细胞如何维持其DNA以一代又一代地产生健康的卵子和精子，可能会导致对整个身体其他细胞如何老化的洞察力。通过更好地了解生殖细胞的维持方式，有朝一日可能会减缓或逆转其他细胞的衰老过程。

创建种系

在胚胎发育的早期，生殖系被排除在构成身体其他部分的细胞之外，这些细胞被称为体细胞。留出来的细胞是可以产生卵子或精子的成熟生殖细胞的前身，这些未成熟的细胞被称为原始生殖细胞。

Lehmann通过研究雌性果蝇，揭示了生殖细胞命运如何分配的许多方面。作为一名研究生，Lehmann鉴定并表征了对生殖系正常形成至关重要的基因。生殖细胞前体形成于早期苍蝇胚胎的一个尖端——后端。

Lehmann发现她命名为Oskar的基因在为该位置的生殖细胞组装必要成分方面发挥着关键作用。Oskar有助于播种胚芽颗粒，这是种系独有的液滴状结构，当RNA和蛋白质组装在一起时形成。胚芽颗粒调节RNA翻译成蛋白质，从而控制基因表达，并帮助生殖细胞正常形成和发育。

原始生殖细胞在胚胎开始形成生殖道之前形成。随着性腺(卵巢或睾丸)的发育，原始生殖细胞必须通过胚胎迁移才能到达它们。怀特黑德研究所的研究人员帮助发现了细胞如何在这一旅程中被引导并成熟为能够产生卵子或精子的细胞。Lehmann的实验室已经发现了与这种迁移有关的因素。例如，他们确定了一种信号分子，该分子为生殖细胞前体提供了一条面包屑的踪迹，以跟随它们到达目的地。

在最近的工作中，莱曼的实验室弄清楚了果蝇的身体如何在正确的时间和地点发出生殖细胞前体分化成成熟生殖细胞的信号——在生殖道中，一旦卵巢准备好接受卵子——以及什么信号使过早成熟的前兆。

在前Lehmann实验室博士后TorstenBanisch的带领下，研究人员将功能以前未知的群体细胞确定为一个关键的中继器，它将信号传递给生殖细胞前体，从而发出成熟的信号。如果这些过程中的任何一个出现问题——如果细胞迁移到错误的位置、在错误的时间成熟或未能接收到成熟的信号——苍蝇很可能会失去其生殖系并变得不育。

维持健康的种系

我们通常认为细胞分裂是一个细胞分裂成两个相同的副本。然而，细胞可以不对称地分裂，产生两个彼此不相同的子细胞。Yamashita研究雄性果蝇的生殖细胞，并发现分裂的生殖细胞会以牺牲另一个细胞为代价，使其中一个细胞充满最好的成分。例如，Yamashita发现其中一个产生的细胞将接收另一个细胞的某些基因序列的副本，否则这些基因序列可能会在许多细胞分裂过程中随着年龄的增长而丢失。

实验室还发现，染色体对是非随机分类成分裂的生殖细胞，基于这些细胞有更多的基因序列副本需要世代维持。他们的发现表明，这是种系防止随着衰老而丢失重要基因序列的一种方式。获得所有最好材料的细胞继续分裂，保持生殖系健康并适合世代相传。种系外的干细胞也不对称分裂，以使它们的一些后代成熟，而另一些则维持干细胞库。Yamashita对生殖细胞的研究揭示了这一更广泛的生物学，深入研究了实现不对称细胞分裂的各种机制。

对于其他细胞类型，以生殖系维持其健康的方式牺牲一半细胞将是资源密集型的，无法负担——每个细胞都需要保持身体运转——因此，在许多分裂过程中，我们身体的细胞会随着我们的退化而退化。年龄。生殖细胞是一个小细胞群体，只能让作物中的精华存活下来——事实上，它们需要谨慎，以便它们的后代在身体其他细胞死亡后很长时间内仍能继续分裂。发现生殖细胞用来维持其永生性的过程也可以提供对其他永生细胞类型(如癌症)的见解。

莱曼还发现了生殖细胞能够在几代人中维持自身的一些方式。她的研究阐明了果蝇的生殖细胞如何保护它们的基因组免受转座因子或“跳跃基因”的影响。这些DNA序列可以移动到基因组中的新位置，从而导致基因组大小发生突变或改变。必须保护生殖细胞免受其基因组的此类变化，因为这些变化要么传给后代，要么可能将生殖系退化到不育的程度，从而结束细胞的永生。莱曼发现了生殖细胞如何阻止这种变化。

Lehmann还研究了母系种系中非DNA成分的遗传。所有生殖细胞都必须小心维护其DNA，以便将其传递给下一代。然而，母系生殖系的工作并没有就此结束。卵细胞不仅必须传递母亲的DNA，还必须传递营养物质、起始细胞器和细胞成分(如RNA)，胚胎的最早阶段依靠这些成分发挥作用，然后才能增加自身成分的产生。

Lehmann特别感兴趣的一个细胞器是线粒体，它是一种为细胞提供能量的结构。线粒体有自己独特的基因组，线粒体DNA的突变会导致严重的疾病。Lehmann的实验室研究母体种系如何阻止线粒体基因组中危险突变的传递。

随着Yamashita和Lehmann继续研究生殖细胞保持其不朽的复杂方式，他们希望发现有关细胞衰老和恢复活力的见解。