女性卵細胞能夠保護DNA免受老化的影響。

幾十年來，科學家一直認為，隨著女性年齡的增長，她們的卵細胞會像身體其他部位一樣累積遺傳損傷。但一項新的研究表明，人類卵子可能遵循自己的規律。

在一項針對20至42歲女性的研究中，研究人員發現，細胞內的微型能量工廠——粒線體——在卵子中能夠維持其遺傳物質的驚人完整性，即使歲月流逝也絲毫不受影響。

血液和唾液中的這些能量製造者會隨著年齡的增長而累積更多損傷。但在卵子中呢？突變率幾乎保持不變。

「當我們想到與年齡相關的突變時，我們通常會認為老年人比年輕人有更多的突變，」賓州州立大學的卡特琳娜·馬科娃（Kateryna Makova）說。 “但預期不一定就是事實。”

女性卵子儲存純淨的DNA

粒線體是母體特有的遺傳物質。它們的DNA短而環狀，是產生能量所必需的。粒線體受損有時會引發嚴重的疾病，尤其是在肌肉和大腦等高能量需求的組織中。

「卵母細胞（卵子）提供了這種儲備，」麻省理工學院生物學教授露絲·萊曼（Ruth Lehmann）說道，她指的是每個卵細胞內豐富的粒線體。

為了觀察這些珍貴的「包裹」隨時間推移的變化，研究團隊採用了一種名為「雙股定序」的前沿方法。這種方法甚至可以檢測到最罕見的突變——即在細胞粒線體拷貝中出現頻率低於1%的改變。

這並非易事：他們對來自22位女性的80個卵子以及血液和唾液樣本進行了定序。

卵子抵抗女性老化突變

這項研究揭示了卵子與其他組織之間的顯著差異。老年女性的血液和唾液中粒線體突變數量高於年輕女性，呈現出預期的年齡相關性增長。

然而，卵細胞並未出現這種增長。事實上，無論女性年齡如何，卵細胞的突變數量始終比血液或唾液少17到24倍。

在粒線體基因組中，突變的易感性並不均衡。在卵子中，大多數突變出現在D-loop區（一個非編碼控制區），而關鍵的蛋白質編碼區則基本上保持完好。

這種模式表明存在一種保護機制，該機制引導基因改變遠離能量產生所必需的區域。

透過保護這些關鍵基因，卵子有助於維持粒線體的功能完整性，確保它們能夠持續數十年發揮其能量供應的作用。這種內在的保護機制可能是卵子在女性生命後期仍能維持生育能力的關鍵原因。

天然過濾器清除有害DNA

女性可能從母親那裡遺傳一些粒線體DNA變異，這些變異會出現在她的卵子和其他組織中。這些共享的變異被稱為遺傳異質性，在卵子中的含量通常低於血液或唾液中的含量。

這種差異表明生殖過程中存在一種天然的品質控制系統，可以在潛在的有害粒線體變化傳遞給後代之前將其減少。

研究人員也測量了「種系瓶頸」——即卵子發育過程中實際傳遞的粒線體DNA拷貝數的急劇減少。這種瓶頸起到過濾器的作用，決定哪些變異能夠存活到下一代。

對於高頻變異，研究團隊估計瓶頸的大小約為30個粒線體DNA單位，這與先前基於家族的遺傳學研究結果一致。

這個較小的數量有助於解釋生殖如何有效地減少有害突變，從而保護後代免受潛在的粒線體疾病的影響。

揭開生育力的遺傳秘密

這項研究挑戰了長期以來人們普遍認為卵細胞的基因會隨著身體其他部位的衰老而退化的假設。研究發現，卵細胞似乎擁有某種保護機制，能夠保護其粒線體DNA，使其在女性的生育年齡內保持年輕狀態。

「我認為我們進化出了一種機制來降低自身的突變負擔，因為我們可以在晚年生育，」馬科娃說。

這項發現意義重大。如果我們能夠理解──甚至可能模仿──這種天然的保存機制，我們或許就能找到改善生育治療的新方法，並降低粒線體疾病的遺傳風險。

目前來看，這項發現令人驚訝地樂觀：儘管身體其他細胞可能會隨著時間推移而衰老，但女性的卵子似乎找到了一種方法，使其部分遺傳訊息保持年輕狀態。

該研究發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上。