近日，一家英国的研究团队发表了一篇关于人类生殖细胞的文章，解释了为什么人在出生之前就有了生殖细胞。以下是质心教育小编为大家带来的相关资讯
人类生殖细胞（或称配子）在胚胎发育早期形成。
保持线粒体质量的动力或许可以解释为什么不同的生物在不同阶段发育生殖细胞。
动物和植物生殖细胞的发育方式十分不同，但没人知道为什么。现在，英国的一支研究团队认为他们已经解开了这个谜题。
就人类和动物而言，早在生殖行为发生之前，其生殖细胞就已发育完善。在生命发育的最早阶段，也就是胚胎中，我们的生殖细胞就已经开始发育，继而形成染色体数量为常规数量一半的精子和卵子。对于雌性而言，卵子在需要派上用场之前会被搁置一边，处于发育停顿状态。而雄性在度过青春期后，终其一生都会持续产生精子，但精子赖以形成的专门的生殖细胞系在早期阶段就已形成。
但珊瑚、海绵和植物却没有这样的安排。它们一开始时只发育出体细胞，每个细胞都拥有全套染色体。等到交配时，它们才会根据需要，从成体组织的干细胞中发育出生殖细胞或配子。
为何有此差异？伦敦大学学院的生物化学家Nick Lane认为，较为复杂的动物之所以形成专门的生殖细胞系，是为了维持其线粒体的质量。线粒体是细胞中专门制造能量的结构，它们位于细胞核外部，并拥有自己的基因。
突变之困
在12月20日发表的数学模型中，Lane及合作者展示了他们的论据。团队认为，人类和其他复杂动物面临的问题是，在不断成长的过程中，如果一些成体细胞在转变成配子之前可以不断分裂，那么线粒体就会快速积累基因突变和错误。某些配子可能会获得大量的突变线粒体，导致后代组织质量低下，而在早期就产生所需的所有卵子则可以避免这种问题。
之前，已有研究者提出“保护”静止卵子中的线粒体DNA的观点。但是，这种观点存在一个问题：经历一定的突变对线粒体是有益的。突变是演化的动力，让优势线粒体基因型得以出现。因此，由反复复制的成体细胞形成的配子可能具有有益的变异。演化能保留“好”突变，消除“坏”突变，最终改善线粒体质量。
拥有生殖细胞系的优缺点之间形成了微妙的平衡。如何获得充足的配子间差异，使演化发挥作用，同时又不至积累起损害由这些配子形成的生物体的突变呢？
演化博弈
Lane及同事在PLoS Biology期刊中发表了自己设计的模型，该模型为不同生物体为何形成了不同的“折中方案”提供了一种可能的解释。
在较为复杂的动物中，线粒体基因复制错误率相对较高。在这种情况下，最好的解决方案是通过有限的细胞分裂形成雌配子前体，产生远远多于需求的生殖细胞系细胞，然后剔除其中大部分，形成随机选择出的变异体。这一过程被称为闭锁，在包括人类在内的许多生物体中都存在，但其功能一直让科学家们感到不解。
一旦获得了一群差异适当的雌配子，进一步的细胞分裂便会停止，以避免在发育后期积累过多的线粒体突变。这类突变在精子中确实会累积，因为精子比卵子经历的细胞分裂要多得多。但这没有关系，因为卵子受精后，精子的线粒体就会被抛弃，不会传递给下一代。
但在植物和“基底”动物（比如珊瑚和海绵）中，线粒体基因复制的错误率很低。在这种情况下，避免线粒体基因复制的需求也有所下降。因此，配子在发育后期形成，这样就能获得遗传变异的优势，而不必面临线粒体质量不佳的风险。
但是，复制错误率起初为何存在差异仍是个未解之谜。原因可能是随着早期动物分化——从过滤性摄食变为移动捕食，有氧活动也随之增加，氧气需求因此扩大，需要在细胞中存储更多的线粒体，从而造成复制错误率上升。
测试困难
英国伯明翰大学的生物数学家Iain Johnston说，这项新研究“发 人深思”。“他们的说法合理而富有创造性。”但他指出，即使在同一物种内，线粒体DNA复制的错误率也不是既定的，而会在选择压力下发生改变。
Lane表示，他们的模型可以解释有性生殖的多个不同方面，但要检验模型却不容易。“没有什么实验能为自然史上范围如此广博的过程提供见解，”他说。“只有理论和建模才有希望对其做出检验。”
但Johnston说这个模型部分可证，而且至少是可证伪的。“如果发现了某种线粒体DNA复制错误率高但没有生殖细胞系，或复制错误率低但有生殖细胞系的生物，就为推翻这个理论提供了证据，”他说。
Lane补充表示，该模型应该也能用于预测闭锁和配子间线粒体差异的关系，这些预测可与实际生物体的数据进行对比检验。
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