27 7 月, 2021

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受精引发的生物烟花至少有3亿年历史

至少在荧光显微镜下,新生命诞生了。 在精子接触卵子的那一刻,数十亿个锌原子在它们现在粘附的表面上点燃。

这种惊人但规模很小的现象于 2016 年首次出现在人类授粉中。

“这太棒了,”西北大学的医学研究员特蕾莎伍德拉夫当时说。 “就在五年前,我们在一只老鼠身上发现了锌火花,看到每个人类卵子溅出的锌辐射是惊人的。” (伍德拉夫现在在密歇根州立大学工作。)

研究人员现在发现,这种妊娠化学反应可能是脊椎动物或有脊椎动物受精的保守特征。

人类卵母细胞受精的戏剧性闪光。 (西北大学)

以及在人和老鼠体内(小鼠肌肉),这些由锌制成的烟花已被观察到富含 猕猴 和牛(牛头) 蛋。 一项新的研究刚刚发现非洲爪蛙体内的锌爆炸(爪蟾) 也,这意味着这种现象至少与大约 3 亿年前青蛙和哺乳动物的祖先从进化方式发生分歧时一样古老。

当锌通过研究中的鸡蛋时,它会与分子标记结合,发生反应,使它们在荧光显微镜下发出闪光(如上图所示)。

西北生物化学家 John Seiler 及其同事选择在非洲爪蛙中观察这些生化火花,因为它们的大小和丰度。

“直径 爪蟾 产卵率是小鼠卵的 15 倍,可以更深入地研究锌通量动力学,”该团队说。 在他们的论文中写道.

青蛙青蛙。 (布赖恩加内特摄影/时刻/盖蒂图片社)

使用强大的成像技术,如 X 射线显微镜和电子显微镜,多学科团队能够看到鸡蛋如何在沿其表面的微观存储隔间中储存锌。 他们测量到这些储存囊泡所含的锌是卵子其余部分的 10 倍 – 准备在受精时破裂。

研究人员还在青蛙卵中检测到锰和锌的大量释放,这在其他任何动物中都没有发现。 他们现在希望检查老鼠体内的锰含量。

“我们经常认为基因是关键的调控因素,但我们的工作表明,锌和锰等原子对于受精后发育的第一步至关重要,” 他说 伍德拉夫关于这项新研究。

人类卵子受精时锌火花的详细爆炸。  (西北大学)人类卵子受精时锌火花的详细爆炸。 (西北大学)

对小鼠的研究表明,锌的挥发性有多种用途。 它卵子中的细胞周期 从减数分裂 – 涉及细胞分裂,导致只有一半染色体的性细胞 – 到有丝分裂 – 产生具有全套染色体的细胞,这使卵子开始发育成胚胎。

锌也产生生理质量 阻止其他精子 从入党。 锰似乎也是如此,因为塞勒和他的团队表明,这两种元素都会抑制卵子周围的受精。

锌也会产生火花 它揭示了由此产生的胎儿的质量它是体外受精(IVF)的一个非常有用的指标。

“这项工作可能有助于我们了解膳食锌状态与人类生育能力之间的相互作用,” 他说 密歇根州立大学分子生物学家 Thomas O’Lorran。 ”[It supports] 一个新兴的画面是细胞使用过渡金属来调节生物体生命中的一些早期决定。”

他们的研究发表在 自然化学.

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