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精子是怎样形成的?我国科学家研究出重磅成果,破解其中关键谜题两性生物都需要精子和卵子结合才能繁衍,这是生命发展壮大的一条自然法则,雄性生物产生精子,雌性生物产生卵子,精子与卵子为遗传物质的传递提供了载

精子是怎样形成的?我国科学家研究出重磅成果,破解其中关键谜题

原标题:精子是精样家研究出怎样形成的?我国科学家研究出重磅成果,破解其中关键谜题

精子是形成怎样形成的?我国科学家研究出重磅成果,破解其中关键谜题

两性生物都需要精子和卵子结合才能繁衍,科学这是重磅生命发展壮大的一条自然法则,雄性生物产生精子,成果雌性生物产生卵子,破解精子与卵子为遗传物质的其中传递提供了载体,两种生殖细胞结合并孕育,关键新的谜题生物就形成了。那么精子和卵子这种生殖细胞是精样家研究出怎样形成的?其实科学家还有不少谜题没有搞明白!不过在8月12日,形成我国科学家在国际权威学术期刊《科学》上发表重磅论文,科学宣称破解了精子形成的重磅关键谜题。

精子是成果怎样形成的呢?以人类精子的形成为例,一个精子的破解形成过程大约需要2~3个月的时间,主要过程是在睾丸曲细精管内进行的,最开始是精原细胞增殖分裂期,精原细胞是产生精子的干细胞,它会不断地分裂增殖,1个分裂为2个,2个变成4个,这种情况也可以称为精原细胞的复制,通常1个精原细胞增殖为64个,细胞核内的染色体也会同时复制,增殖成的细胞称为初级精母细胞,但它还会继续分裂,1个初级精母细胞分裂为2个次级精母细胞,但是这个时候的分裂症子就与精原细胞的分裂增殖不一样了,因为其染色体并没有像以前一样复制,还是将染色体进行了对半分裂,这样生成的次级精母细胞也就只携带了原来染色体数目的一半,人类体细胞携带的23对染色体在次精母细胞中也就变成了23条染色体,其中包括一条性染色体,它是决定性别的关键基因。

次级精母细胞仍然会进行分裂增殖,1个分成2个,但分裂增殖后就是初级的精子细胞,它携带的染色体数量也是23条染色体,这样形成的每个精子细胞都可以和卵细胞结合成受精卵,卵细胞中含有的也是23条染色体,携带了母体的一半基因,两者结合成完整的染色体,携带形成新的个体的基因。

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刚形成的精子细胞还会经历一个发育阶段,渐渐长成蝌蚪的模样,成熟的精子细胞携带有雄性生物的遗传基因,可以通过尾部的旋转摆动向着一个方向前进,如果它被排除后遇到卵细胞,就会结合形成受精卵。

没想到精子的形成过程这么复杂吧?但这个过程科学家们已经了解得很清楚了,但是其中一些具体的环节以及什么原因促成了其中的每一个过程,科学家们还不清楚。

这次我国科学家发表的论文是通过研究小白鼠的精子细胞生成过程,发现了RNA结合蛋白FXR1可通过液-液相分离激活小鼠后期精子细胞中mRNA的翻译,从而保障了小鼠的精子形成过程的正常进行。

该成果是由我国中科院分子细胞科学卓越创新中心与上海交通大学医学院附属新华医院及国内外多家实验室合作研究的,研究团队发现小鼠精原细胞中一个RNA结合蛋白FXR1在小鼠睾丸中有特异性高表达,并且大量出现在后期精子细胞的蛋白质翻译机器中。而如果在生殖细胞中敲除Fxr1基因,小鼠睾丸中与FXR1结合的mRNA翻译活性则会降低、蛋白表达明显减少,而小鼠则表现为无精、雄性不育,这说明Fxr1基因对小鼠的精子细胞的形成至关重要。

研究者们还通过进一步研究发现,精子细胞中FXR1与多个翻译相关因子存在着相互作用,并在体内形成一种动态且可招募大量mRNA的液滴结构,一般认为这类液滴结构通常是蛋白质或核酸等某些生物大分子在细胞内达到一定浓度后形成的独立于周围环境的无膜亚细胞器结构,它可以执行液液相分离的特定生化反应,研究者认为这种生物学过程普遍存在于真核生物细胞中,并且通过体外实验证明了FXR1具有显著的液液相分离能力。

同时这也说明FXR1很可能会通过液液相分离形成上述液滴结构,进而参与mRNA的翻译和激活过程。之后研究者们开始验证这一猜想,在体外培养细胞和体内精子细胞中分别测试了FXR1的液滴形成能力与mRNA翻译活性的关系。结果显示破坏FXR1的液滴形成能力会导致mRNA翻译活性降低,后又利用CRISPR-Cas9结合半克隆技术将小鼠生殖细胞中的FXR1突变为无法形成液滴的FXR1变体,结果该小鼠生精细胞中mRNA的翻译活性明显降低了,小鼠也出现了无精与雄性不育的情况。

相关专家认为这项研究破解了精子细胞形成过程中的由FXR1液液相分离介导的mRNA翻译激活机制下的一个关键谜题,说明有些特定基因可以操纵某些特定的生化反应,这一认识有助于我们进一步了解精子的复杂形成过程,而在医学上这项研究可以为不育诊断和治疗提供理论依据。

参考资料:

《红星新闻》8月12日文章《我国科学家破解精子形成的关键谜题》

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