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這些過(guò)程不僅對(duì)細(xì)胞發(fā)育成不同類型的組織至關(guān)重要，而且對(duì)卵子和精子等生殖細(xì)胞保持其一代又一代的活力也至關(guān)重要。

Yamashita指出：“生殖細(xì)胞如何設(shè)法不滅絕，而我們的體細(xì)胞卻不能持續(xù)那么久，這是一個(gè)迷人的問(wèn)題?！?/p>

據(jù)悉，Yamashita在密歇根大學(xué)開始了她的教師生涯，于2020年加入麻省理工學(xué)院和懷海德研究所。她表示，她被吸引到MIT的原因是她在其他科學(xué)家中發(fā)現(xiàn)的探索新思想的熱忱?！爱?dāng)我訪問(wèn)MIT時(shí)，我真的很喜歡跟這里的人交談。他們的好奇心很強(qiáng)，對(duì)非常規(guī)的想法非常開放。我意識(shí)到，如果我來(lái)到這里我會(huì)擁有很多樂(lè)趣?！?/p>

探索悖論

Yamashita甚至在知道什么是科學(xué)家之前就知道自己想要成為一名科學(xué)家。

“我的父親是阿爾伯特·愛因斯坦的崇拜者，所以因?yàn)檫@個(gè)原因，我從小就認(rèn)為追求真理是你一生中可以做的最好的事情。在2、3歲的時(shí)候，我不知道有教授這種東西，也不知道有科學(xué)家這種東西，但我認(rèn)為做科學(xué)可能是我能做的最酷的事情，”Yamashita說(shuō)道。

她在京都大學(xué)主修生物學(xué)，然后留下來(lái)攻讀博士學(xué)位以研究細(xì)胞在分裂時(shí)如何精確復(fù)制自己。在斯坦福大學(xué)做博士后時(shí)，她開始對(duì)這一精心安排的過(guò)程的例外情況感興趣并開始研究細(xì)胞如何進(jìn)行分裂以產(chǎn)生不完全相同的子細(xì)胞。這種不對(duì)稱的分裂對(duì)于多細(xì)胞生物來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，因?yàn)槎嗉?xì)胞生物開始時(shí)是一個(gè)單一的細(xì)胞，最終會(huì)分化成許多類型的組織。

這些研究帶來(lái)了一個(gè)發(fā)現(xiàn)，它幫助推翻了以前關(guān)于所謂垃圾DNA作用的理論。這些構(gòu)成基因組大部分的序列被認(rèn)為基本上是無(wú)用的，因?yàn)樗鼈儾粸槿魏蔚鞍踪|(zhì)編碼。對(duì)Yamashita來(lái)說(shuō)，細(xì)胞攜帶這么多沒有任何作用的DNA似乎是自相矛盾的。

“我真的無(wú)法相信我們大量的DNA是垃圾，因?yàn)槊看渭?xì)胞分裂時(shí)它仍有復(fù)制這些垃圾的負(fù)擔(dān)。因此，我的實(shí)驗(yàn)室開始研究這些垃圾的功能，然后我們意識(shí)到它是染色體的一個(gè)真正重要的部分，”Yamashita說(shuō)道。

在人類細(xì)胞中，基因組被儲(chǔ)存在23對(duì)染色體上。將所有這些染色體保持在一起對(duì)于細(xì)胞在需要時(shí)復(fù)制基因的能力至關(guān)重要。幾年來(lái)，Yamashita和她在密歇根大學(xué)及后來(lái)在麻省理工學(xué)院的同事們發(fā)現(xiàn)，一些垃圾DNA就像條形碼一樣，給每個(gè)染色體貼上標(biāo)簽并幫助它們與蛋白質(zhì)結(jié)合進(jìn)而將染色體捆綁在細(xì)胞核內(nèi)。

如果沒有這些條形碼，染色體就會(huì)散開并開始從細(xì)胞核中漏出。關(guān)于這些垃圾DNA片段的另一個(gè)有趣的觀察是，它們?cè)诓煌锓N之間的變異性比DNA的蛋白質(zhì)編碼區(qū)域大得多。通過(guò)雜交兩種不同種類的果蠅，Yamashita發(fā)現(xiàn)，在雜交后代蒼蠅的細(xì)胞中，染色體漏出，就像它們失去了條形碼一樣，這表明這些代碼是每個(gè)物種的特定代碼。“我們認(rèn)為這可能是不同物種變得不相容的重要原因之一，因?yàn)樗鼈儧]有正確的信息將它們所有的染色體捆綁在一起。”

干細(xì)胞的壽命

Yamshita對(duì)干細(xì)胞的興趣還促使她研究生殖細(xì)胞如何比普通體細(xì)胞跨代保持如此長(zhǎng)的生存能力。在典型的動(dòng)物細(xì)胞中，導(dǎo)致跟年齡有關(guān)的衰退的一個(gè)因素是編碼細(xì)胞持續(xù)使用的基因的基因序列的損失，如核糖體RNA的基因。

一個(gè)典型人類細(xì)胞可能有數(shù)百個(gè)這些關(guān)鍵基因的副本，但隨著細(xì)胞的老化它們會(huì)失去其中一些。對(duì)于生殖系細(xì)胞來(lái)說(shuō)，這可能是有害的，因?yàn)槿绻麛?shù)量太少，細(xì)胞就不能再形成有活力的子細(xì)胞。

Yamshita和她的同事發(fā)現(xiàn)，生殖系細(xì)胞通過(guò)在細(xì)胞分裂過(guò)程中從一個(gè)子細(xì)胞中撕下DNA部分并將其轉(zhuǎn)移到另一個(gè)子細(xì)胞中來(lái)克服這一問(wèn)題。這樣一來(lái)，一個(gè)子細(xì)胞就恢復(fù)了這些基因的全部?jī)?nèi)容，而另一個(gè)細(xì)胞則被犧牲了。

Yamashita表示，這種浪費(fèi)的策略可能太奢侈了，它不可能對(duì)身體的所有細(xì)胞都起作用，但對(duì)于生殖細(xì)胞這個(gè)小群體來(lái)說(shuō)，這種折衷是值得的。

關(guān)鍵詞：生殖細(xì)胞至關(guān)重要麻省理工學(xué)院