麻省理工学院生物学教授Yukiko Yamashita的大部分职业生涯都在探索不对称细胞分裂是如何发生的。这种类型的细胞分裂允许细胞分化成不同类型的组织，而且对生殖细胞(如卵子和精子)一代一代地保持其活力也至关重要。
当细胞分裂时，它们通常会产生两个相同的子细胞。然而，这一规则也有一些重要的例外:当干细胞分裂时，它们通常会产生一个分化细胞和另一个干细胞，以维持干细胞池。
“我们来自父母的生殖细胞，他们曾经是来自他们父母的生殖细胞的单细胞，他们曾经是来自他们父母的单细胞，等等。这意味着我们的存在可以追溯到多细胞生命的历史，”Yamashita说。“当我们的体细胞无法存活那么久的时候，生殖细胞是如何设法不灭绝的，这是一个令人着迷的问题。”
Yamashita在密歇根大学开始了她的教师生涯，并于2020年加入麻省理工学院和怀特黑德研究所，成为苏珊·林德奎斯特科学女性主席和生物系教授的首任持有人。她说，她之所以被麻省理工学院吸引，是因为她渴望在其他科学家的发现中探索新想法。
“当我访问麻省理工时，我真的很喜欢和这里的人交谈，”她说。“他们非常好奇，对非传统的想法非常开放。我意识到，如果我来这里，会有很多乐趣。”
通过对果蝇的研究，山下幸子(Yukiko Yamashita)发现了以前被认为是“垃圾”的DNA片段的功能。
探索悖论Yamashita甚至还不知道什么是科学家，她就知道自己想成为一名科学家。
“我的父亲是阿尔伯特·爱因斯坦的崇拜者，因此，在成长过程中，我一直认为，追求真理是人生中最好的事情，”她回忆道。“在我2、3岁的时候，我不知道有什么叫做教授或者科学家的东西，但我认为从事科学研究可能是我能做的最酷的事情。”
Yamashita在京都大学主修生物学，之后继续攻读博士学位，研究细胞分裂时如何精确地复制自己。在斯坦福大学(Stanford University)做博士后时，她开始对这种精心安排的过程中的例外感兴趣，并开始研究细胞如何进行分裂，产生不相同的子细胞。这种不对称分裂对多细胞生物至关重要，多细胞生物从一个单细胞开始，最终分化成多种类型的组织。
这些研究导致了一项发现，有助于推翻之前关于所谓“垃圾DNA”作用的理论。这些组成了大部分基因组的序列，被认为基本上是无用的，因为它们不为任何蛋白质编码。对Yamashita来说，细胞携带这么多没有任何用途的DNA似乎是矛盾的。
她说:“我真的不能相信我们的DNA中有这么多是垃圾，因为每次细胞分裂时，它仍然承担着复制垃圾的负担。”“所以，我的实验室开始研究这种垃圾的功能，然后我们意识到它是染色体的一个非常重要的部分。”
在人类细胞中，基因组存储在23对染色体上。保持所有这些染色体在一起对于细胞在需要时复制基因的能力至关重要。经过几年的时间，Yamashita和她在密歇根大学(University of Michigan)以及麻省理工学院(MIT)的同事们发现，“垃圾DNA”的延伸就像条形码一样，对每条染色体进行标记，并帮助它们与细胞核内将染色体束束在一起的蛋白质结合。
如果没有这些条形码，染色体就会分散，并开始从细胞核中泄漏出来。关于这些垃圾DNA的另一个有趣的观察是，它们在不同物种之间比DNA的蛋白质编码区有更大的变异性。通过杂交两种不同种类的果蝇，Yamashita发现，在杂交后代的细胞中，染色体会泄露，就像它们失去条形码一样，这表明这些密码对每个物种都是特定的。
Yamashita说:“我们认为这可能是不同物种变得不相容的主要原因之一，因为它们没有正确的信息将所有的染色体捆绑在一起。”
干细胞的寿命Yamashita对干细胞的兴趣也促使她研究生殖细胞(产生卵子和精子的细胞)是如何在几代人之间比普通体细胞保持更长的生存能力的。在典型的动物细胞中，导致年龄相关衰退的一个因素是细胞持续使用的编码基因的基因序列的丢失，例如核糖体RNA基因。
一个典型的人类细胞可能有数百个这些关键基因的副本，但随着细胞老化，它们会失去一些。对于生殖细胞来说，这可能是有害的，因为如果数量过低，细胞就不能再形成可存活的子细胞。
Yamashita和她的同事发现，生殖细胞在细胞分裂过程中，通过撕裂一个子细胞的DNA片段，并将它们转移到另一个子细胞，从而克服了这一问题。这样，一个子细胞恢复了全部的基因，而另一个细胞则被牺牲了。
Yamashita说，这种浪费的策略可能过于奢侈，无法对身体中的所有细胞都有效，但对于为数不多的生殖细胞来说，这种权衡是值得的。
“如果皮肤细胞做了这样的事情，每次你制造一个细胞，你本质上是在破坏另一个，你负担不起。你会浪费太多资源，”她说。“生殖细胞并不是生物体生存的关键。你可以在其中投入大量资源，但只让一半的细胞恢复。”