精子发生的快速进化

雄性哺乳动物为了保证自己后代的繁殖而面临的进化压力导致了睾丸的快速进化。生物信息学研究-由海德堡大学分子生物学中心的HenrikKaessmann教授领导的国际研究小组进行-表明这种压力特别加速了精子形成后期的进化。这些对比研究的目的是首次破译各种哺乳动物和人类精子形成的遗传调控，从而追踪这种精子发生的演变。同时，研究人员还能够检测到在进化过程中活性保持不变的基因。

睾丸中的精子发生受不同基因活性的精细协调、复杂的相互作用控制——也称为基因表达。迄今为止，对这些遗传程序的理解主要局限于小鼠。“因此，对于构成不同哺乳动物精子发生巨大差异的遗传基础知之甚少，无论是在形成的精子细胞数量还是在它们的特性方面，”Kaessmann教授小组的博士研究员NoeMbengue解释道。哺乳动物基因组的进化。”海德堡的科学家现在已经成功地确定了十种不同哺乳动物在整个精子发生过程中所有基因在单个细胞水平上的表达。他们研究的生物体代表了所有主要的哺乳动物群体，包括人类及其近亲类人猿。为此，研究人员使用了最先进的单细胞基因组学技术。

基于这些数据，他们随后能够借助不同哺乳动物之间的生物信息学比较来追踪精子发生的进化。根据Kaessmann教授的说法，这些比较研究揭示了一种与时间相关的模式。“虽然精子发生早期阶段的遗传程序在哺乳动物中非常相似，但在后期阶段它们差异很大;这意味着睾丸的快速进化是精子发生晚期细胞主要差异的结果，”FlorentMurat博士强调说，前HenrikKaessmann研究小组的博士后，现在是法国雷恩国家农业、食品和环境研究所(INRAE)的小组组长。科学家们的进一步分析揭示了其活性在进化过程中保持不变的基因。它们调节对所有哺乳动物都相同的精子细胞形成的基本过程。“因此，我们的数据也为研究男性生育障碍提供了有价值的元素，”Kaessmann教授解释道。

最后，科学家们的数据首次使他们能够区分携带X或Y染色体的精子细胞，从而确定后代的性别。借助这种分裂，研究人员成功地系统地研究了这些性染色体上的基因表达。正如这些调查显示的那样，在称为减数分裂的成熟分裂过程中，所有雄性哺乳动物性染色体上的基因表达都被下调。这种机制可能是防止减数分裂过程中X和Y染色体之间不利的遗传交换的基础。

关于哺乳动物精子发生进化的研究结果发表在《自然》杂志上。欧洲研究委员会、德国研究基金会、澳大利亚研究委员会和诺和诺德基金会支持这些调查。