跳跃基因如何劫持进入下一代婴儿

正如我们在健康课上学到的，当一只小动物诞生时，两个亲生父母的遗传物质结合在一起，创造出一个新的生命——一个拥有父母各自基因的生物。你可能不知道的是，这个过程还涉及第三个遗传元素，一个搭便车者，它的存在和自我繁殖可能对我们所知的生命至关重要。

转座子，或称可转座元素，是这些潜伏在我们基因组中的搭便车者的科学名称。这些 DNA 序列能够在基因组内移动并自我复制，有时会给宿主带来负面影响。与转座子相关的突变被认为是血友病和某些癌症的罪魁祸首。但过去十年的研究表明，我们与这些构成人类基因组很大一部分的元素的关系比以前想象的要复杂得多。转座子的存在和移动引起的突变也影响了数千年来的进化。然而，到目前为止，还没有人研究过转座子是如何在受孕后搭便车进入下一代并引发这种变化的。

新的研究首次揭示了转座子会瞄准哪些类型的细胞，以便“跳跃”到未来，让胚胎发育成新的生命。了解这一过程将让我们更多地了解转座子的功能和关系。为了探索这个问题，卡内基科学研究所的张昭和他的团队依靠经常被研究的果蝇。

理论上，如果转座子在体内不受控制地运行，它们会导致大量遗传错误，最终导致人类死亡。但动物在某个过程中发展出了一种防御策略：一组 RNA 分子可以限制转座子自我转录的能力。尽管转座子有时会设法避开这些被称为 piRNA 的防御机制，但基因组相当稳定，转座子会保持原位，不会经常转座。

这使得追踪它们何时转座变得困难，特别是追踪它们何时进入产生下一代细胞——张教授说，这个问题以前从未被问过。

“我们试图在研究中达到单细胞分辨率，”他说，也就是说，追踪转座子如何在单个细胞中移动，而不是在一片含有多种不同细胞的组织中找到它们的存在。为了做到这一点，他们关闭了一种特定类型的 piRNA，并观察了跳跃基因在卵子从两个生殖细胞（父母各一个）发育过程中如何移动。

他们发现，一些跳跃基因（称为逆转录转座子）依赖于“营养细胞”，这些细胞会为发育中的卵子产生蛋白质和 RNA 等遗传物质。它们会跟随其中一些物质进入卵子，在那里它们会数百甚至数千次地将自身转座到卵子 DNA 中。

这项研究为转座子的奇异世界以及它们如何成为人类进化中持久的一部分提供了新的见解。“它揭示了转座子的复杂生命，”康奈尔大学分子生物学家 Cedric Feschotte（未参与这项研究）说。当然，还有更多工作要做，但这项新研究揭示了这些基因搭便车者用来继续前进的巧妙策略。