我科學家率先揭示人類胚胎發(fā)育和進化奧秘

人民網(wǎng)北京3月9日電（趙竹青）人類的生命從受精卵開始。一個受精卵如何發(fā)育成一個含有200多種細胞類型、36個重要器官的復雜有機體，是生命科學最大的難題之一。就像計算機程序的運行需要使用計算機語言來編程一樣，人體設(shè)定基因表達程序的一種“編程語言”被稱為“染色體開放狀態(tài)”。近期，我國科學家在國際上首次解讀了這種“編程語言”如何指揮人類胚胎的基因表達，相關(guān)研究在3月9日發(fā)表于國際頂級期刊《細胞》。

本次的研究成果打開了認識人類胚胎發(fā)育基因表達調(diào)控的大門，使我國在人類發(fā)育領(lǐng)域的研究中處于國際領(lǐng)先地位，這一研究成果將會為人類的優(yōu)生優(yōu)育提供理論基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，我們體內(nèi)的各種細胞幾乎都有大量基因的表達。然而，人受精之后大約有兩天的時間非常特殊，這段時期的細胞和人類其它所有的細胞都有巨大的差異，這段時間的胚胎幾乎沒有基因表達。如何讓人的基因開始表達，哪些基因會先表達、哪些基因后表達，一直以來都是研究難點。

科學家們克服了研究材料缺乏的難題，建立了微量細胞的研究方法，在國際上首次研究了人類胚胎基因組的激活機制，找到了啟動人類基因組表達的關(guān)鍵分子（Oct4）。他們發(fā)現(xiàn)，在進化歷史中，最先出現(xiàn)的基因（老基因）會先表達、而最后出現(xiàn)的基因往往會后表達。究其原因是細胞設(shè)定程序讓老基因的調(diào)控開關(guān)最先被打開。

該研究還揭示了人類進化的一個重要新機制。DNA的突變會引起人類的進化，DNA序列中有一類被稱為轉(zhuǎn)座子的DNA片段，它們常常會從一個區(qū)域跳到另一個區(qū)域，這種跳動就會產(chǎn)生DNA突變。科學家們在該研究中判斷轉(zhuǎn)座子引起人類進化的重要原因是引起人類進化的轉(zhuǎn)座子恰恰主要在胚胎中處于活躍狀態(tài)，使人類基因組產(chǎn)生新突變，而只有在胚胎中產(chǎn)生的突變，才更可能傳遞到后代中，從而引起人類的進化。

該成果由中國科學院北京基因組所劉江團隊與山東大學附屬生殖醫(yī)院陳子江團隊、廣州醫(yī)科大學劉見橋團隊合作完成。中科院北京基因組所劉江團隊長期致力于胚胎發(fā)育研究，此前已連續(xù)三次在《細胞》雜志發(fā)表文章，揭示DNA甲基化圖譜在哺乳動物和魚類的繼承規(guī)律，更新了關(guān)于受精后DNA甲基化圖譜重編程的傳統(tǒng)認識。