XK星空 染色体的动态重排为生物体提供了新的可能性
为什么生物体将其基因组维持在多个染色体中？
当细胞分裂时，构成生命蓝图的基因组通过染色体的作用传递给下一代。染色体用于稳定维持基因组，并在细胞增殖和生命形式后代的产生过程中的基因传递中发挥关键作用。然而，染色体的组织并不总是遵循蓝图，在某些情况下，由于遗传变化而发生适应。这个过程中可能潜伏着染色体新的可能性，而且染色体的作用可能不仅仅是携带遗传信息。石井教授对染色体对变化的灵活耐受性很感兴趣，他正在利用裂殖酵母（一种单细胞真核生物，与人类具有许多相同的基本原理）作为模型生物来阐明这一现象。
当人们提到染色体时，他们往往会想到一个 X 形的物体，但染色体实际上有多种形状和大小，并不是统一的 X 形。在地球上的所有生命形式中——人类、动物和植物——基因组的遗传涉及多条染色体的合并，就像人类细胞中 46 条染色体所发生的那样。就人类而言，每次细胞分裂时，这 46 条染色体必须均分，因此通过多条染色体传递基因组是一项极其复杂的任务。人们可能会认为，将整个基因组连接成一个分子并一次性分割所有内容会更有效。为什么生物将其基因组维持在多个独立的染色体中？
再现染色体重排并阐明其机制
称为“着丝粒”的染色体区域对于染色体的平等分离至关重要，石井教授将其称为染色体的“关键”。对于 X 形染色体，这对应于 X 的交叉点，它掌握着细胞分裂过程中染色体稳定分离的关键。细胞通过抓住着丝粒并向左和右相反的方向拉动，将染色体分裂成两半。每条染色体都必须有一个着丝粒。
教授。石井使用一种称为“着丝粒破坏”的技术来研究染色体的灵活性。这种实验再现了动态染色体重排，这种现象只有当着丝粒从裂殖酵母的染色体上去除时才会发生。他发现，当裂殖酵母的三个染色体之一的着丝粒被破坏时，酵母几乎总是会死亡，但在极少数情况下，着丝粒破坏的染色体通过染色体融合而延长，或者在染色体的新区域形成着丝粒，从而补偿染色体的故障，最终酵母得以存活。他还揭示了这种罕见现象发生的概率。
众所周知，染色体结构的动态导致染色体构型和数量的变化与肿瘤细胞和遗传疾病的出现密切相关。了解新着丝粒形成背后的机制在医学上很重要。
着丝粒重新定位和染色体融合也与物种形成密切相关，石井教授表示，“在进化过程中，同一物种内染色体构型发生变化的情况可能有很多，从而阻碍了成功繁殖并导致不同生物体的出现，尽管这些生物体看起来几乎相同。”
立志成为传播者，弘扬染色体的魅力
教授。石井和他的同事不仅在破坏着丝粒的实验中研究染色体变化的结果。他们还试图实时分析染色体由于破坏而发生变化的那一刻发生的分子反应，并详细观察由于染色体变化而发生的物种形成过程。他们在结果中证实，在着丝粒被破坏的染色体中，在细胞分裂过程中，不均匀分裂而不是1对1的染色体会发生异常分离，从而导致细胞中的急性非整倍体（染色体数量异常）。
在谈论通过研究为社会做出贡献的前景时，石井教授还热情洋溢地谈到染色体是“我一生中遇到的最有趣的事情”。石井教授研究活动的核心是无尽的好奇心和坚定不移的热情，以解决称为染色体的惊人而独特的结构之谜，染色体是生命多样化现象的中心。他希望成为“染色体传播者，阐明它们的作用和机制，并广泛传播它们有趣的本质。”在此职位上，他将继续一心一意地追求令人兴奋的新领域，这可能会带来重要的发现，阐明有机体进化的过程。
发布日期：2023 年 12 月/采访日期：2021 年 7 月