研究人员揭示了胚胎在早期发育过程中为何会抹去一个关键的表观遗传标记的原因，暗示这可能是为了帮助形成胎盘而进化出来的。
位于弗朗西斯·克里克研究所的研究人员揭示了胚胎在早期发育过程中为何会抹去一个关键的表观遗传标记的原因，暗示这可能是为了帮助形成胎盘而进化出来的。
表观遗传变化是对DNA的修改，不会改变其基本的DNA序列，就像在食谱上写的注释。它们控制基因表达，影响哪些基因被打开或关闭。
在哺乳动物中普遍遗传的表观遗传变化称为DNA甲基化，它在胚胎植入前被抹去，是哺乳动物发育最早的事件之一。然而，这种剧烈抹去的原因仍然是个谜。
研究人员推测，这一抹去事件，即DNA去甲基化，一定是哺乳动物发育中特定步骤所需，例如激活胚胎的DNA或使胚胎细胞成为不同的细胞类型。这些过程在胎盘哺乳动物如老鼠和人类（也称为真胎盘类）中同时发生，因此直到现在无法剖析这一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，克里克团队首次调查了与真胎盘类在1亿6千万年前分化的有袋类动物胚胎中的表观遗传变化。他们专注于负鼠，与真胎盘类相比，负鼠的发育速度更慢，并且在更明确的阶段进行，以勾勒出DNA去甲基化所需的过程。
研究人员制作了负鼠卵子、精子和胚胎中的DNA甲基化图谱，发现卵子和精子中的甲基化水平彼此更相似，而与真胎盘类则相去甚远。
然而，他们发现，与真胎盘类不同，负鼠胚胎并没有经历完整的抹去事件。相反，早期胚胎中保留了DNA甲基化，只有在后期发生丧失，且DNA去甲基化主要局限于一种称为滋养外胚层的特定支持组织，这个组织将成为有袋类动物的胎盘。
这些发现表明，去甲基化并非普遍需要用于形成早期哺乳动物胚胎，因为负鼠胚胎在没有完全抹去这一表观遗传标记的情况下也能发育。相反，根据他们的发现，研究团队认为抹去可能是专门为了胎盘的发育而进化出来的。
曾在克里克性染色体生物实验室获得博士学位的布莱奥尼·李克，与共同第一作者及首席实验室研究科学家瓦兹尔·伐尔萨利表示：“专门在胎盘中去除甲基化允许转座子的表达，这些被称为‘跳跃基因’的转座子有助于修改宿主基因何时和在哪里表达。这些修饰可能有助于使胎盘成为哺乳动物中进化最快的器官之一。”
性染色体生物实验室的首席组长兼高级作者詹姆斯·特纳表示：“真胎盘类哺乳动物中普遍的抹去现象没有发生在负鼠中，这让人感到非常惊讶。在真胎盘类中，滋养外胚层形成得非常早，因此抹去整个胚胎结构可能有助于使任何这些细胞成为这一支持组织的一部分。
“研究有袋类动物不断让我们感到惊讶和意外。它们通常是异类，但正是这种特性使它们揭示了更多关于常见哺乳动物，包括人类的生物学。”
