巴斯大学米尔纳进化中心的一位科学家的新研究表明，“自私的染色体”解释了为什么大多数人类胚胎很早就死亡。这项研究发表在《pLoS Biology》杂志上，题为《自私的着丝粒与人类生殖的浪费》，解释了为什么鱼能生下那么多胚胎，但令人遗憾的是，人类的胚胎往往不能存活，这对不孕不育的治疗有意义。

大约一半的受精卵在母亲知道自己怀孕之前就夭折了。不幸的是，许多存活下来并被确认怀孕的胎儿会在几周后自然流产。这种流产非常常见，也非常痛苦。

米尔纳进化中心主任劳伦斯·赫斯特(Laurence Hurst)教授调查了为什么尽管经历了数十万年的进化，人类生育婴儿仍然相对困难。

这些早期死亡的直接原因是胚胎有错误的染色体数量。受精卵应该有46条染色体，其中23条来自卵子中的母亲，23条来自精子中的父亲。

Hurs教授说:“很多胚胎都有错误的染色体数目，通常是45或47条，几乎所有这些都在子宫中死亡。即使三个21号染色体副本的唐氏综合症患者有幸存留，也有80%左右的患者也会胎死腹中。”

那么，为什么一条染色体的获得或丢失如此普遍，而它又是如此致命呢?

Hurs收集了很多线索。首先，当胚胎有错误的染色体数量时，通常是由于在母亲体内产生卵子时发生的错误，而不是在父亲体内产生精子时。事实上，超过70%的卵子染色体数目是错误的。

其次，错误发生在卵子制造的两个步骤中的第一步。之前就已经注意到，这第一步很容易受到干扰这一过程的突变的影响，比如突变可以“自私地”潜入50%以上的卵子，迫使伴侣染色体被破坏，这一过程被称为着丝粒驱动。这在鼠身上得到了充分的研究，在人类身上也长期被怀疑，并且先前被认为与染色体丢失或获得的问题有关。

Hurs注意到的是，在哺乳动物中，一个自私的突变试图做到这一点，但失败了，导致一个卵子的染色体过多或过少，仍然可以在进化上更好。在哺乳动物中，由于母亲不断地在子宫中喂养发育中的胎儿，因此从进化的角度来看，由有缺陷的卵子发育而来的胚胎更早地丢失而不是被妊娠到足月是有益的。这意味着存活下来的后代比平均水平做得更好。

Hurs解释说:“卵细胞的第一步很奇怪。一对染色体中的一条会进入卵子，另一条会被破坏。但是，如果一个染色体‘知道’它将被破坏，那么它就没有什么可失去的了。最近令人瞩目的分子证据发现，当一些染色体在这第一步中发现自己即将被破坏时，它们会改变自己的行为以防止被破坏，这可能会导致染色体的丢失或获得，以及胚胎的死亡。

“值得注意的是，如果胚胎的死亡有利于该母亲的其他后代，因为自私的染色体通常会出现在获得额外食物的兄弟姐妹中，突变会更好。”

Hurs评论说:“鱼类和两栖动物没有这个问题。在2000多只鱼的胚胎中，没有发现一个来自母亲的染色体错误”。鸟类的突变率也很低，只有哺乳动物的1/25。Hurs指出，这正如预测的一样，雏鸟几乎只在孵化后竞争，但孵化前不会。

相比之下，染色体的丢失或获得对每一种哺乳动物来说都是一个问题。Hurs评论说:“这是在子宫里喂养我们的后代的一个缺点。如果胚胎早死，幸存者将受益。这让我们很容易受到这种突变的影响。”

Hurs怀疑人类可能确实特别脆弱。在小鼠中，胚胎的死亡会给同窝的幸存者提供资源。这给了大约10%的生存机会增加。然而，人类通常一次只能生育一个婴儿，早期胚胎的死亡使母亲能够迅速地再次繁殖——她可能甚至不知道她的卵子已经受精了。

初步数据显示，一次只有一个胚胎的哺乳动物，如奶牛，由于染色体错误，似乎有特别高的胚胎死亡率，而那些有很多胚胎的哺乳动物，如鼠和猪，似乎有较低的死亡率。

Hurs的研究还表明，一种名为Bub1的蛋白质水平较低，会导致人类和小鼠染色体的丢失或获得。

Hurs说:“随着母亲年龄的增长和胚胎染色体问题的增加，Bub1的水平会下降。识别这些抑制蛋白并在高龄母亲中提高它们的水平可以恢复生育能力。

“我也希望这些见解能够帮助那些在怀孕过程中遇到困难或反复流产的女性。”

Selfish centromeres and the wastefulness of human reproduction