袁越
新的研究顯示,女性的卵子數(shù)量有可能不是固定的,而是一直在不斷更新。相比之下,反而是父親的年齡越大,遺傳給孩子的基因突變就越多,因此也就越危險。
2010年本專欄曾經(jīng)寫過一篇《大齡婦女受孕難》,大意是說婦女的卵子數(shù)量從她一生下來就固定了,只減不增,一旦健康的卵子用光了,她就再也生不出孩子了。這是一個流傳了半個多世紀的說法,一直沒人質(zhì)疑。但是今年2月26日出版的《自然/醫(yī)藥學(xué)版》(Nature Medicine)上刊登了一篇論文,質(zhì)疑了上述結(jié)論。
事實上,質(zhì)疑是從小鼠開始的。2004年,哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授喬納森·提利(Jonathan Tilly)在研究小鼠生殖系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn),顯微鏡下觀察到的卵母細胞死亡總數(shù)比最后的統(tǒng)計數(shù)字要高。比如,某段時間內(nèi)母鼠卵巢內(nèi)的卵泡減少了500個,但他親眼觀察到有1500個卵母細胞死亡,這說明小鼠卵巢內(nèi)一直有新的卵母細胞被制造出來。
為了驗證這個觀察的準確性,提利和他的同事仔細研究了小鼠卵巢組織,找到了只有干細胞才有的蛋白標記物。他把帶有這些標記物的細胞提取出來進行培養(yǎng),結(jié)果證明它們確實是生殖干細胞,能夠繼續(xù)分裂并生成更多的卵母細胞。研究結(jié)果發(fā)表后曾經(jīng)引起了很多爭議,但后來陸續(xù)有其它實驗室重復(fù)出了這個結(jié)果,目前已經(jīng)成為共識了。
小鼠實驗好做,人就困難多了,因為實驗材料不好找。所幸一家日本醫(yī)院同意和提利教授合作,向后者提供了一批20幾歲健康女性的卵巢,這幾個卵巢都是在做變性手術(shù)時被摘除的,當事人同意將其用于科學(xué)研究。
有了實驗材料,剩下的事情就容易多了。提利教授采用熒光標記法對這幾個卵巢進行了研究,證明里面確實含有生殖干細胞。論文一經(jīng)刊出立刻引起轟動,如果被其它實驗室證實的話,將徹底改寫人類生殖學(xué)教科書,消除流行了半個多世紀的謬誤。
當然,這項研究并不能說明女性從此就會像男性一樣不必擔(dān)心生育問題,這一點目前尚無改變的跡象。但是這個結(jié)果對于那些生育困難,需要體外人工受精(IVF)幫忙的女性來說,無疑是利好消息。眾所周知,體外人工受精(也就是俗稱的試管嬰兒)技術(shù)最大的瓶頸就是卵子不易得,而人工受精的成功率是很低的,于是醫(yī)生們必須不斷地給婦女注射大量促排卵激素,才能獲得足夠多的卵子用于體外受精。這個過程十分繁瑣,給受孕婦女的生活帶來諸多不便。如果卵巢內(nèi)有干細胞的話,事情就要簡單多了,只要做一個小手術(shù),取出一小片卵巢組織,將其中的干細胞找出來加以培養(yǎng),醫(yī)生手里就有了無限量供應(yīng)的卵子。
女人的問題說完了,男人呢?男性的生殖年齡比女性長,這是毋庸置疑的,這就是為什么大齡男青年們普遍缺乏緊迫感,仿佛生孩子只是女方的事情,和自己沒有什么關(guān)系。
但是,今年8月22號出版的《自然》(Nature)雜志刊登了一篇論文,給了大齡男青年們當頭一棒。這篇論文的作者是“解碼基因公司”(deCODE)的科學(xué)家們,這家總部位于冰島的基因測序公司測量了78對冰島夫妻以及他們所生孩子的全部基因組順序,得出了一個讓人驚訝的結(jié)論:孩子的大部分基因突變來自父親,其數(shù)量和父親的年齡有著直接的關(guān)系,父親生子時的年齡越大,來自父親的基因突變就越多。相比之下,來自母親的基因突變反而是恒定的,不會隨著母親年齡的增加而增加。
眾所周知,一個人自身基因組的一半來自父親,另一半來自母親,但在遺傳的過程中總是會產(chǎn)生少量錯誤,這就是基因突變的由來?;蛲蛔兇蠖及l(fā)生在基因復(fù)制的過程中,一個男人的精母細胞每時每刻都在進行著細胞分裂,生產(chǎn)出成千上萬的精子,而一個女人從剛生下開始就已經(jīng)攜帶了她這輩子所需要的絕大部分卵子,不需要基因復(fù)制,所以科學(xué)家們早就通過這一現(xiàn)象推斷出,人類下一代基因突變中的大部分應(yīng)該來自父親,只是不知道父親占多大比例罷了,而這篇論文測出了這個比例。
但是,這篇論文最具革命性的意義在于首次測出了父親年齡與基因突變數(shù)量之間的關(guān)系。在基因測序技術(shù)成熟之前,這個數(shù)據(jù)是很難估算的,只能通過局部的研究來推斷整體的情況。這次“解碼基因公司”的科學(xué)家們依靠手中掌握的基因組測序技術(shù),測量了219個人的全部基因組序列,用這個“笨”辦法一勞永逸地找到了問題的答案。
本次研究中父親樣本的平均年齡為29.7歲,來自父親的基因突變頻率為平均每1億個核苷酸出現(xiàn)1.2個突變,突變總數(shù)4倍于來自母親的突變。父親的突變率每16.5年增加一倍,也就是說,一位36歲的父親遺傳給孩子的基因突變總數(shù)兩倍于20歲的父親。
如果把這個研究擴展到整個冰島的話,那么2011年出生的冰島孩子平均要比1980年出生的孩子多攜帶70個基因突變,這是因為如今冰島男人當爸爸的平均年齡為33歲,而1980年時僅為28歲。
那么,這些基因突變意味著什么呢?首先,基因突變是隨機發(fā)生的,而人類基因組中存在大量無意義的冗余片段,因此大部分基因突變都是中性的,既無害也無益。其次,如果某個基因突變正好位于有用片段內(nèi)的話,那么在絕大部分情況下這個突變是有害的。
“父親年齡越大,孩子繼承的基因突變就越多?!苯獯a基因公司創(chuàng)始人凱里·史蒂芬森(Kari Stefansson)博士解釋說:“基因突變的總數(shù)越多,其中一個是有害突變的可能性就越高。”
關(guān)于突變基因與疾病之間的關(guān)系,目前研究得最多的就是自閉癥。就在今年3月,《自然》雜志曾經(jīng)連續(xù)刊登了3篇關(guān)于此事的論文,得出結(jié)論說,父親的年齡越大,孩子患自閉癥的可能性就越高。自閉癥的病因目前尚未完全搞清,科學(xué)家并不知道哪幾個基因與自閉癥直接相關(guān),因此只能通過基因突變的整體頻率來推斷自閉癥的發(fā)生幾率。
類似的情況在精神分裂癥領(lǐng)域也被觀察到了。事實上,本次冰島實驗專門挑了一批患有自閉癥和精神分裂癥的孩子,結(jié)果發(fā)現(xiàn)他們患病的原因很可能與基因突變頻率的增加有關(guān),而冰島近幾年患自閉癥的兒童數(shù)量有了顯著增加,史蒂芬森估計這一現(xiàn)象與父親年齡的增加有很大的關(guān)系。
這一傾向在其它發(fā)達國家也被觀察到了。比如,現(xiàn)在每88個美國小孩就有1個患有自閉癥,這個比率比2007年時又增加了77%。加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的丹尼爾·蓋施文德(Daniel Geschwind)教授認為,這一增加的部分原因在于自閉癥診斷水平的提升,但也和基因突變率的增加很有關(guān)系。
看來,高齡父親們也要小心了,孩子的健康和你的年齡有很大關(guān)系。