Новое исследование, проведенное ученым из Центра эволюции Милнера при Университете Бата, предполагает, что «эгоистичные хромосомы» объясняют, почему большинство человеческих эмбрионов умирают очень рано. Исследование, опубликованное в журнале PLoS Biology и объясняющее, почему эмбрионы рыб в порядке, но, к сожалению, человеческие эмбрионы часто не выживают, имеет значение для лечения бесплодия.
Около половины оплодотворенных яйцеклеток погибают очень рано, еще до того, как мать узнает, что беременна. К сожалению, многие из тех, кто выживает, чтобы стать признанной беременностью, самопроизвольно прерываются через несколько недель. Такие выкидыши чрезвычайно распространены и очень неприятны.
Профессор Лоуренс Херст, директор Центра эволюции Милнера, исследовал, почему, несмотря на сотни тысяч лет эволюции, людям все еще сравнительно трудно завести ребенка.
Непосредственной причиной многих из этих ранних смертей является то, что эмбрионы имеют неправильное число хромосом. Оплодотворенные яйцеклетки должны иметь 46 хромосом, 23 от мамы в яйцеклетках, 23 от папы в сперматозоидах.
Профессор Херст сказал: «Очень многие эмбрионы имеют неправильное число хромосом, часто 45 или 47, и почти все они умирают в утробе матери. это срок».
Почему же тогда приобретение или потеря одной хромосомы должно быть столь частым явлением, если оно также так смертельно?
Херст собрал множество улик. Во-первых, когда эмбрион имеет неправильное число хромосом, это обычно происходит из-за ошибок, возникающих при образовании яйцеклеток у матери, а не при образовании сперматозоидов у отца. На самом деле, более 70% произведенных яиц имеют неправильное число хромосом.
Во-вторых, ошибки случаются на первом из двух этапов изготовления яиц. Этот первый шаг, как было замечено ранее, уязвим для мутаций , которые мешают процессу, так что мутация может «эгоистично» проникнуть в более чем 50% яйцеклеток, вызывая разрушение партнерской хромосомы, процесс, известный как центромерный драйв. Это хорошо изучено на мышах, долгое время подозревалось у людей и ранее предполагалось, что оно каким-то образом связано с проблемой потери или приобретения хромосом.
Херст заметил, что у млекопитающих эгоистичная мутация, которая пытается сделать это, но терпит неудачу, приводя к тому, что яйцеклетка имеет на одну слишком большую или на одну слишком маленькую хромосому, все же может быть эволюционно лучше. У млекопитающих, поскольку мать постоянно кормит развивающийся плод в утробе матери, эволюционно выгодно, чтобы эмбрионы, развивающиеся из дефектных яйцеклеток, были потеряны раньше, а не доношены до полного срока. Это означает, что выжившие потомки чувствуют себя лучше, чем в среднем.
Херст объяснил: «Этот первый шаг создания яйцеклетки странный. Одна хромосома из пары попадет в яйцеклетку, а другая будет уничтожена. Но если хромосома «знает», что она будет уничтожена, ей нечего терять, поэтому Замечательные недавние молекулярные данные показали, что когда некоторые хромосомы обнаруживают, что они вот-вот будут уничтожены на этом первом этапе, они изменяют свои действия, чтобы предотвратить разрушение, что может привести к потере или увеличению хромосом и гибели эмбриона.
«Что примечательно, так это то, что если смерть эмбриона приносит пользу другим потомкам этой матери, поскольку эгоистичная хромосома часто будет у братьев и сестер, которые получают дополнительную пищу, мутация лучше, потому что она убивает эмбрионы».
«У рыб и амфибий нет этой проблемы», — прокомментировал Херст. «Из более чем 2000 эмбрионов рыб не было обнаружено ни одного с хромосомными ошибками от матери». Показатели у птиц также очень низкие, примерно 1/25 от уровня у млекопитающих. Это, отмечает Херст, вполне предсказуемо, поскольку между птенцами возникает некоторая конкуренция после того, как они вылупятся, но не раньше.
Напротив, потеря или приобретение хромосом представляет собой проблему для каждого млекопитающего, на которое обращали внимание. Херст прокомментировал: «Это обратная сторона кормления нашего потомства в утробе матери. Если они умрут рано, выжившие выиграют. Это делает нас уязвимыми для такого рода мутаций».
Херст подозревает, что люди действительно могут быть особенно уязвимы. У мышей смерть эмбриона дает ресурсы выжившим в том же выводке. Это дает примерно 10% увеличение шансов на выживание по сравнению с другими. Люди, однако, обычно рожают только одного ребенка за раз, и ранняя смерть эмбриона позволяет матери снова быстро воспроизводиться — она, вероятно, даже не знала, что ее яйцеклетка была оплодотворена.
Предварительные данные показывают, что млекопитающие, такие как коровы, с одним эмбрионом за раз, по-видимому, имеют особенно высокий уровень смертности эмбрионов из-за хромосомных ошибок, в то время как те, у которых много эмбрионов в выводке, такие как мыши и свиньи, имеют несколько более низкие показатели.
Исследование Херста также предполагает, что низкие уровни белка под названием Bub1 могут вызывать потерю или приобретение хромосомы как у людей, так и у мышей.
Херст сказал: «Уровни Bub1 снижаются по мере взросления матерей и повышения уровня эмбриональных хромосомных проблем. Выявление этих белков-супрессоров и повышение их уровня у пожилых матерей может восстановить фертильность».
«Я также надеюсь, что эти идеи станут одним из шагов к помощи тем женщинам, которые испытывают трудности с беременностью или страдают от повторяющихся выкидышей».
