大多数染色体已经存在了数百万年。现在，来自Stowers医学研究所的研究人员揭示了果蝇中一种新的非常年轻的染色体的动态，该染色体类似于人类出现的染色体，并且与难治性癌症和不育症有关。这些发现可能有一天会导致开发出更有针对性的疗法来治疗这些疾病。

2023年5月4日发表在《当代生物学》(CurrentBiology)上的一项新研究揭示了这条不到20年前出现的小染色体如何在实验室培育的单一果蝇品系黑腹果蝇中持续存在，并与超数相关(额外)人类的染色体。

“我觉得自己有点像一位正在观察恒星诞生的天文学家，”Stowers调查员ScottHawley博士说。“我们正在观察染色体的诞生，并开始了解它的能力和局限性。”

霍利实验室之前的研究首先发现了这些小的、额外的染色体，但对它们在细胞分裂过程中的形式、功能或动力学知之甚少。前Hawley实验室博士后研究员StaceyHanlon博士意识到，这一发现可能是研究新染色体如何产生的理想系统，这可能会导致更有效的癌症治疗和克服不孕症的方法。

人类的多生染色体存在于癌细胞中，并且经常干扰旨在靶向肿瘤的药物，使这些类型的癌症(如骨肉瘤)难以治疗。此外，男性体内多生染色体的存在会破坏精子生成过程中正常的染色体分离，从而导致不育。

霍利说：“能够了解多生染色体是如何产生的以及它们的结构是什么可能会阐明它们的弱点。”“这可能有助于开发潜在的治疗靶点。”

称为B染色体——与标准的“A”组基本染色体相反——这些遗传元素自然出现在霍利实验室的单个实验室果蝇种群中。现在，研究人员正在见证不到二十年的染色体诞生和进化。

像这条新染色体这样的东西显然是如何从无到有的?更重要的是，由于这些新生的B染色体不具有任何已知的果蝇功能必需基因，它们如何在基因组中持续存在?简而言之，通过作弊。

“我喜欢称这些B染色体为遗传叛逆者，”Hanlon说。“他们不遵守规则。”

Hanlon发现果蝇B染色体是由一种称为“减数分裂驱动”的机制维持的，这种机制使它们能够反抗通常的遗传规则。B染色体在卵子形成过程中进入下一代，以确保它们在下一代中的一半以上持续存在。

“它们的遗传背景——即B染色体果蝇遗传构成的独特特征——支持它们优先传递给下一代，”Hanlon说。“这为这些家伙争取了进化时间来成为一条新的染色体，无论是获得一个必需的基因还是获得一些能让他们更好地作弊的东西。”

重要的是，减数分裂驱动是一种强大的力量，可以塑造基因组的进化方式。这些发现源自Hawley实验室并由Hanlon积极研究，现在她在康涅狄格大学她自己的实验室中，可以用来了解保持减数分裂公平并确保作弊者(如B染色体)不会繁荣的机制。此外，Hanlon正在研究特定突变如何导致染色体断裂和新染色体形成，从而揭示超数产生并成为基因组必要组成部分的机制。

“我们一直在寻找致命弱点来摆脱这些问题，”霍利在谈到人类有问题的超编时说。“如果我们能够确定是什么鼓励了他们的形成，我们或许能够识别出更有可能形成他们的人，并采取更好的措施来寻找和处理他们。”