火星研究揭示了哺乳动物胚胎是如何形成的

弗朗西斯·克里克研究所的研究人员揭示了为什么胚胎在早期发育过程中会抹去一个关键的表观遗传标记，这表明这可能是为了帮助形成胎盘而进化的。

表观遗传变化是对DNA的修改，不会改变潜在的DNA序列，就像食谱上写的注释一样。它们控制基因表达，影响哪些基因被打开或关闭。

哺乳动物中普遍遗传的表观遗传变化，称为DNA甲基化，在胚胎植入之前就从胚胎中消失了，这是哺乳动物发育中最早的事件之一。然而，这种戏剧性的删除的原因仍然是个谜。

研究人员推测，这种被称为DNA去甲基化的擦拭事件必须是哺乳动物发育中特定步骤所必需的，例如激活胚胎的DNA或允许胚胎细胞变成不同的细胞类型。这些过程在小鼠和人类等胎盘哺乳动物中同时发生，也被称为eutherian，因此到目前为止，还不可能解开这种表观遗传过程的确切影响。

在今天发表在《自然》杂志上的一项研究中，弗朗西斯·克里克研究所的团队首次研究了有袋动物胚胎的表观遗传变化，该有袋动物在1.6亿年前与真核生物分化。他们将重点放在负鼠身上，负鼠的发育速度比真核生物慢，且处于更离散的阶段，以概述DNA去甲基化所需的过程。

研究人员绘制了负鼠卵子、精子和胚胎中DNA甲基化的图谱，发现卵子和精子中的甲基化水平比真核生物更相似。

然而，他们发现，与eutherian不同，负鼠胚胎没有经历完全的擦拭事件。相反，DNA甲基化保留在早期胚胎中，损失发生得更晚，DNA去甲基化在很大程度上局限于一种称为滋养外胚层的特定支持组织，该组织成为有袋类胎盘。

这些发现表明，早期哺乳动物胚胎的形成并不普遍需要去甲基化，因为负鼠胚胎的发育没有完全清除这种表观遗传标记。相反，根据他们的发现，研究小组认为，清除可能是专门为胎盘的发育而进化的。

克里克性染色体生物学实验室前博士生Bryony Leeke与共同第一作者兼首席实验室研究科学家Wazeer Varsally一起说：“专门在胎盘中去除甲基化可以表达转座子，即所谓的‘跳跃基因’，它有助于改变宿主基因表达的时间和地点。这些修饰可能有助于胎盘成为哺乳动物中进化最快的器官之一。”外胚层形成得很早，所以擦拭完整的胚胎结构可能有助于让这些细胞成为这种支持组织的一部分。

“对有袋动物的研究继续让我们感到惊讶。它们通常是奇怪的，但正是这一特征意味着它们揭示了包括人类在内的更常见哺乳动物的生物学。p