真正的杂交小鼠或能揭示新物种的诞生

四十年前，一位名叫詹姆斯·麦格拉斯(JamesMcGrath)的博士后研究员，他在耶鲁大学担任了三十多年的临床遗传学家和研究科学家，他的发现促进了科学家对基因控制和遗传规则的理解。

本周，在他的最后一项研究中，麦格拉斯为遗传学领域做出了另一项重要贡献——这可能对新物种的进化产生影响。

麦格拉斯于三月去世，他的研究成果于死后发表在《科学进展》杂志上。

这项研究由麦格拉斯与耶鲁大学的同事共同进行，旨在探究一种令他着迷的遗传学现象。当精子细胞与卵子受精时，产生的受精卵会同时拥有来自两个细胞的遗传信息，但只拥有来自卵子的细胞质(填充细胞的物质)。这意味着，父本细胞细胞质中的任何细胞器都不会被遗传。

“一旦精子进入卵子，雄性的细胞质就会消失，”耶鲁大学医学院JeanandDavidW.Wallace比较医学教授、这项研究的共同资深作者TamasHorvath说。“James想知道，如果它没有消失会怎样?如果你把基因库和细胞质库混在一起会怎样?”

为了探究这个问题，研究人员通过制造受精卵，将两种不同的小鼠物种杂交，这些受精卵含有来自雄性家鼠和雌性家鼠的细胞核物质和细胞质。他们之所以进行不同物种的杂交，是因为与在同一物种的雄性和雌性中采用相同方法相比，来自父母各自细胞质的贡献可能更为明显。

当家养雄虫与雌虫自然交配时，雌虫不会产生后代。但通过研究人员的混合受精卵技术——研究人员称之为“真杂交”的方法——后代诞生了，这表明雄性细胞质中的某种物质能够克服这一生殖障碍。

有趣的是，后代看起来与亲本物种有很大不同。

霍瓦特说：“骡子是马和驴的后代，你可以看出它们介于两个亲本物种之间。但真正的杂交小鼠比任何一个亲本物种都大得多。它们的生长和代谢模式完全不同。”

霍瓦特说，这些物理和生理差异表明存在一种潜在的进化机制。他说，在受精过程中，雄性细胞质进入雌性卵子的理论实例可能会导致新物种的出现。

“我认为，我们在真正的杂交小鼠身上看到的这种表型跳跃代表了进化的一个潜在步骤，”霍瓦特说。“这些发现为我们探究进化提供了新的问题，否则进化就是一个非常概念性的事业。”

一些谜团仍然存在。奇怪的是，这项研究中真正的杂交小鼠全都是雄性，而且全都是不育的。需要进行更多研究来揭示其中的原因，并探索细胞质的哪些成分是本研究结果的基础。

在他的整个职业生涯中，麦格拉斯一直对基本生物机制及其对发育和疾病的影响感兴趣。1984年，他发现了基因组印记，即某些基因携带“印记”——在卵子和精子形成过程中发生的微小遗传修饰——这些修饰决定了它们在后代中是开启还是关闭。

他的最新研究表明，不同的卵细胞质环境可能导致不同的后代发育。

“詹姆斯是一名临床医生。他是一名遗传学家。他照顾患有遗传并发症的儿童。他对科学有着极大的兴趣，”霍瓦特说。“他是一位了不起的人，我们一定会继续他的工作。”