Яйцеклетки — единственные клетки человека и других животных, которые способны развиваться в новую особь. Тем не менее, женское тело производит лишь небольшое количество яйцеклеток, поэтому они являются ограничивающим фактором во многих аспектах репродуктивной науки.
Понимание того, как яйца приобретают способность развиваться, имеет решающее значение для ученых-фундаменталов, а также для врачей, заинтересованных в улучшении репродуктивных возможностей самок за счет увеличения количества яиц.Работая с мышами, Лей и Спрэдлинг намеревались проверить свою веру в то, что некоторые недифференцированные половые клетки учатся развиваться в яйца очень рано во время их производства в яичнике, когда половые клетки обнаруживаются в небольших скоплениях взаимосвязанных сестринских клеток, все дочери одного и того же человека. родительская ячейка.
Подобные скопления наблюдались у низших животных, таких как плодовая муха. У мух большинство половых клеток, известных как клетки-кормилицы, переносят свои клеточные органы, называемые органеллами, и цитоплазму, жидкий раствор, в котором суспендированы органеллы, только одной клетке, которая затем становится яйцеклеткой.Однако до сих пор большинство исследователей считали скопления зародышевых клеток в яичниках млекопитающих нефункциональным эволюционным реликтом. Но Лей и Спрэдлинг обнаружили, что, как и у плодовых мушек, эти связанные сестринские зародышевые клетки млекопитающих также обмениваются цитоплазмой и органеллами, включая митохондрии, энергетическую фабрику клетки; Гольджи, служба упаковки клеток; и центросомы, управляющие делением клеток.
Среди пяти половых клеток в среднем кластере мышей четыре клетки переносят большую часть своих органелл в пятую, которая сама по себе становится яйцеклеткой. Новые органеллы сливаются в структуру, называемую телом Бальбиани, темную круглую каплю, наблюдаемую только в молодых яйцах, но происхождение которой ранее было неизвестно.Когда исследователи использовали лабораторные методы, чтобы заблокировать этот перенос, образовалось мало яйцеклеток. Таким образом, они смогли продемонстрировать, что, подобно насекомым и беспозвоночным, млекопитающие претерпевают эволюционно законсервированный процесс переноса органелл от клеток-кормилиц к будущему яйцу, который, вероятно, будет иметь функциональное значение.
Как эта жертва клеток-медсестер может помочь яйцеклетке обрести способность развиваться?Получение такого количества клеточного материала от своих сестер почти наверняка помогает яйцеклетке запустить программу роста, благодаря которой она становится самой большой клеткой в организме млекопитающего. Лей и Спрэдлинг также предполагают, что перенос включает дополнительные факторы, которые «перепрограммируют» хромосомы яйца и придают ему способность развиваться в эмбрион.
Тело Бальбиани, образовавшееся в результате переноса, может дополнительно поддерживать развитие яйцеклеток, производя питательные вещества или гормоны. Наконец, поврежденные клеточные органеллы могут быть перемещены наружу во время переноса, от яйца, очищая его.
«Понимание того, как устроены ооциты млекопитающих, очень поможет усилиям по борьбе с бесплодием человека и улучшению животноводства», — прокомментировал Лей.«Эта работа также показывает важность использования модельных организмов, таких как плодовая муха Drosophila, для изучения предметов, имеющих медицинское значение», — добавил Спрэдлинг. «Исследования дрозофилы направляли эту работу, и они будут иметь важное значение для определения конкретных человеческих факторов и их генов, которые перепрограммируют яйцеклетки и делают возможным развитие».