微小的蠕虫正在帮助科学家更好地了解生育能力

仅从男性角度研究性会错过一半的体验。但我们对生殖细胞起源的了解大部分来自于分别观察精子和卵子的形成，或者只关注精子。

现在，俄勒冈大学对微小蠕虫的新研究正在直接比较这两个过程，揭示相同的构件以不同的方式制造精子和卵子的一些方式。俄勒冈大学艺术与科学学院生物学家DianaLibuda实验室的一个团队在10月5日发表在《eLife》杂志上的一篇论文中报告了他们的发现。

领导这项工作的利布达实验室博士后科里·卡洪(CoriCahoon)表示：“这项研究为理解这些性别差异打开了大门。”

了解这些过程的正常运作方式可以帮助研究人员找出不孕症的问题所在。

在哺乳动物中，很难同时研究卵子和精子的发育。精子在动物的一生中不断产生，但卵子的形成过程在发育中的动物仍在子宫内时就开始了。

“当卵子形成时，人类发育的窗口非常狭窄，”利布达说。“这是一个很难抓住的窗口。”

线虫却不是这样，它是一种常用于遗传学研究的小蠕虫。大多数与蠕虫繁殖有关的蛋白质也在人类中发现。但线虫在其一生中不断产生卵子和精子，因此更容易直接比较这两个过程。

另外，蠕虫将其身体的大约四分之三用于产生精子和卵子。而且这些微小的生物是透明的，所以在显微镜下清晰可见这个过程。

为了观察精子和卵子的发育，卡洪开发了一种成像技术，可以将蠕虫固定在显微镜下。她使用了一种控制蠕虫运动的基因并培育了蠕虫，这样该基因在植物激素存在的情况下就停止工作。

当研究人员将这些蠕虫放在涂有这种激素的培养皿上的显微镜下时，这些蠕虫静静地站着以拍摄它们的肖像。但当它们从激素涂层板上取出时，它们也很快恢复了运动。这种简单的技术使研究人员能够在动物的整个生命周期中观察活卵子和精子的发育情况。

卵子和精子都是通过减数分裂产生的，这是一个多步骤的过程，均匀地分裂细胞的遗传物质，以产生具有正确数量染色体的生殖细胞。虽然无论性别如何，总体步骤都是相同的，但微小的差异加起来会产生两种截然不同的产品。

例如，在减数分裂过程中，染色体连接在一起并交换片段，从而混合了基因。

这一步骤称为重组，对于产生遗传多样性并确保遗传正确数量的染色体非常重要。

过去的研究表明，与精子相比，卵子的重组速度不同。在精子中，这个过程对温度高度敏感。在鸡蛋中，情况就不那么严重了。但目前尚不清楚是什么导致了这些差异。

在这项研究中，研究人员专门研究了重组过程中形成的一种结构，它的作用就像一个支架，在染色体交换碎片时将它们固定在适当的位置。

相同的蛋白质参与形成卵子和精子的支撑结构。但研究小组发现，它们的使用数量不同，比如使用相同的乐高套件来建造两架不同的飞机。

这会影响结构将染色体固定在一起的方式，有助于解释不同的重组率。它还可能有助于解释为什么在高温下发育中的精子中支架状结构会破裂，但在卵子中却不会。

研究人员的下一步重要工作是更多地了解温度如何影响生殖细胞的形成。

“这项研究揭示了对精子和卵子发育进行性别比较研究的重要性，”利布达说。“你可以开始阐明以前被忽视的特殊特征，并真正了解精子和卵子发育的关键因素和差异。”