孕婦肚子里胚胎的早期發(fā)育主要由卵子決定的認識或要終結(jié)了。過去，人們發(fā)現(xiàn)卵子的體積很大、富含蛋白質(zhì)和RNA，而精子的體積很小、幾乎僅能攜帶一半的DNA，因此推斷，決定早期發(fā)育的信息幾乎都在卵子中，而由中國科學院北京基因組研究所研究員劉江領(lǐng)導團隊完成的研究稱，DNA甲基化的圖譜是來源于精子的，這意味著，精子對胚胎早期發(fā)育才真正具有決定作用。這份成果近日被國際頂尖學術(shù)期刊《細胞》以封面文章的形式發(fā)表。
“龍生龍、鳳生鳳，老鼠的兒子會打洞”，這句祖諺生動描繪了生物所具有的遺傳特性，用科學家的話即“生命得以延續(xù)的基礎(chǔ)是遺傳，父母的DNA序列信息會遺傳給子代”。然而，一個生物體內(nèi)的每個細胞都具有同樣的DNA序列，那是什么決定了它們發(fā)育成不同的組織器官呢？
“近年來的研究發(fā)現(xiàn)，這是由表觀遺傳信息決定的。它使得動物在僅一套DNA序列的基礎(chǔ)上，從一個受精卵分化成200多種表型各異的細胞，最終形成大腦、心臟等不同器官。”劉江說，“但表觀遺傳信息能否從父母遺傳到子代以及怎樣傳遞，一直是一個未解之謎。”
2011年初，劉江團隊研究項目啟動，并選定斑馬魚作為模型開展研究。據(jù)介紹，這種生物與人類的基因相似度高達85%，幼魚胚體透明, 是公認的研究脊椎動物發(fā)育的模式生物。
據(jù)介紹，該團隊精確繪制了單堿基分辨率的斑馬魚卵子、精子、6個早期胚胎和精囊共9個全基因組的DNA甲基化圖譜。通過海量數(shù)據(jù)分析和深度數(shù)據(jù)挖掘，該團隊發(fā)現(xiàn)斑馬魚精子和卵子甲基化圖譜存在三大差別：一是斑馬魚受精后，父源DNA一直保持著精子的甲基化圖譜；二是母源DNA在16細胞期之前，一直保持卵子的甲基化圖譜，然后卵子的甲基化圖譜作為一個整體被拋棄，并重新編程，當胚胎發(fā)育到囊胚期時，母源DNA也轉(zhuǎn)變成了精子的甲基化圖譜；三是精子甲基化圖譜的信息指導早期胚胎發(fā)育。
“斑馬魚除了DNA可以從父母傳遞到子代外，精子的DNA甲基化圖譜也可以被完整地遺傳，并用于指導胚胎早期發(fā)育。”劉江如是說。
該實驗還發(fā)現(xiàn)，剔除細胞核的卵子加入精子細胞核（孤雄實驗）能產(chǎn)生胚胎的發(fā)育，但如果不加入精子的細胞核僅有卵子的細胞核或再加入一個卵子的細胞核，無論如何刺激卵子都無法啟動胚胎的發(fā)育（孤雌實驗）。這些結(jié)果也進一步證明了精子攜帶的信息在胚胎發(fā)育中不可缺少的作用。
專家表示這個結(jié)果填補了表觀信息遺傳理論的空白，將為干細胞及其轉(zhuǎn)化醫(yī)學的發(fā)展和應用提供理論基礎(chǔ)，也將為一些疾病治療提供新思路，另外還有助于體外受精生殖技術(shù)完善和應用。