精子携带意想不到的遗传信息中国科学报

长期以来，精子一直被视作精简高效的DNA运输载体，作用仅仅是将父本基因送入卵子。然而，一项4月20日发表于《核酸研究》的研究发现，在小鼠体内，精子还能通过另一种方式传递父本的影响。

精子离开睾丸后会在卷曲的附睾内完成成熟过程。在附睾中穿行时，精子会摄取信使RNA（mRNA），这类基因转录本携带合成蛋白质的遗传指令。研究表明，这些来自精子的mRNA会被送入受精卵，进而可能影响胚胎发育。

小鼠精子在发育过程中会获取mRNA。图片来源：Colin Conine

此前学界已知，精子会携带小片段RNA，这类RNA能够沉默基因表达，并可将父亲饮食、压力、运动等生活状态的影响传递给后代。美国耶鲁大学的Bluma Lesch指出，相比之下，mRNA的影响路径更直接，只不过它对胚胎的实际作用目前尚不明确。

众所周知，即将离开睾丸的精子会“轻装上阵”——在发育末期，绝大多数细胞内含物都会被舍弃。因此，学界普遍认为，精子仅能携带残缺的mRNA片段，无法保留完整且具有功能性的分子。

论文通讯作者、美国宾夕法尼亚大学的Colin Conine表示：“此前，精子的mRNA研究完全是一片空白。”研究团队对小鼠精子、附睾上皮细胞，以及负责传递分子物质的附睾小体进行了mRNA测序。

结果发现，精子在附睾内不断移动、逐步成熟的过程中会持续积累mRNA。体外实验进一步探明了它们的来源。附睾末端（精子最终成熟的区域）分泌的附睾小体，可将自身的mRNA转移给未成熟精子，而这些转录本与精子在体内自然成熟时获取的完全吻合。

研究还发现，成熟精子中特有的部分mRNA原本不存在于未受精的卵子内，却会在受精卵中出现。Conine认为，这直接证明精子会将自身的转录本传递给胚胎。外界环境会诱导雄性个体合成特定mRNA，而这套mRNA传递机制“真正解释了环境如何直接改变精子，并进而影响下一代”。

为验证精子携带的RNA是否会实际调控胚胎，研究人员开展了补充实验，将长链RNA注入孤雌胚胎，即无需受精、人工诱导分裂发育的小鼠卵子。结果显示，注射后，孤雌胚胎的基因表达模式变得与正常受精胚胎高度相似。这一结果证实，精子中的长链RNA“可在受精后调控胚胎基因表达”。

该机制或并非只存在于小鼠体内。团队同时对人类成熟精子开展测序，发现其中含有大量与小鼠同源的mRNA，说明人类也可能通过精子向后代传递RNA信息。

“该成果潜在意义重大。”Lesch表示，“研究充分证实了全长mRNA的存在。”不过她也保持谨慎，这些RNA能否在胚胎中真正发挥作用仍有待验证。

英国剑桥大学的Eric Miska表示，该领域仍存在关键未解难题。“越来越多能够跨组织传递的RNA种类被发现，这固然令人振奋”，但想要理清mRNA如何具体影响胚胎发育，难度极大，“核心难题在于需要弄清胚胎如何解读这些来自父本的遗传信息。”