題圖來自：視覺中國
按照減數分裂和受精過程，新生胎兒的染色體應該一半來自父親，另一半來自母親。如果這一規則出現差錯，就可能導致某些遺傳疾病。但最近發表在《美國人類遺傳學雜誌》的研究從基因大數據的分析結果中意外發現，許多健康人群染色體的親本來源組成也不是1:1的。
圖片來源：冷泉港實驗室
意外的染色體組成
早在Natalie Nakles出生前，甚至是來自她母親的卵子成熟之前，奇怪的事情就發生了。那顆卵子本應只攜帶一條16號染色體，結果最後卻多出了一條。而隨後的一系列細胞過程，讓Nakles的受精卵發育時移除了來自精子的16號染色體。因此，現今24歲的Nakles並不像大多數人一樣從父母身上各繼承了一組染色體，她的兩條16號染色體全部來自母親。
這種現象被稱為「單親二體性」，即23對染色體中某一對的兩條染色體都來自父親或母親一方。在文獻中，單親二體性與自然流產有著密切關係。即便胎兒存活，它也有可能患有骨骼異常、癲癇、智力障礙和兒童癌症等疾病。Nakles就患有阿斯伯格症候群，這是一種自閉症譜系疾病，但不會有自閉症患者的語言和智力障礙。除此之外她很健康，沒有什麼嚴重的健康問題。她是將唾液樣本送到23andMe公司進行DNA檢測後才發現自己有單親二體的問題。
如今，一項研究對大約483萬人的DNA進行了檢測，其中440萬來自23andMe基因檢測公司，43萬來自英國生物樣本庫。結果顯示，許多像Nakles這樣的健康人身上都存在單親二體性。該研究共找到了675個單親二體的樣本，且沒有發現其與任何有害特徵存在顯著相關。這表明，單親二體性現象比過去文獻中的結果更普遍，且危害性更低。
英屬哥倫比亞大學的遺傳學家Wendy Robinson沒有參與這一研究，但她對研究結果感到十分興奮。她之前就懷疑健康人群中單親二體性的發生率比文獻中報導的要高，但一直沒有DNA樣本數據支持。因為直到最近，自願進行DNA檢測的健康人士才多了起來。一般來說，醫生可能是發現某些病人患了罕見疾病，才讓他們進行DNA檢測，結果就發現了單親二體性，然後發表了相關文章。這就像是只在路燈下面尋找花盆，就得出結論所有花盆都在路燈下面一樣。
圖片來源：pixabay
但是，23andMe公司和英國生物樣本庫的檢測對象更多是身體健康的人，結果表明即使是健康人群也可能帶有看似嚴重的遺傳異常。Robinson認為這種異常其實是一種正常現象。現有的科學研究本質上就是把所有可能導致有害結果的因素列舉出來，因此人們誤以為遺傳異常只會發生在有嚴重疾病的人身上。而產前檢查有時會發現並列出單親二體，這一結果會讓準父母感到十分焦慮。不過，這項新研究能在一定程度上打消他們的焦慮。「你有單親二體性，並不代表你的孩子一定會出問題。」
錯誤的開始
減數分裂是形成卵子和精子的過程，而單親二體性則是這一過程出錯所導致的結果。科學家們也提出了各種不同的機制假說，但最常見的情況可能是這樣的：減數分裂的錯誤導致卵子或精子獲得了兩條相同編號的染色體，因此胚胎最終得到了三條同源染色體。這些胚胎有時會自然流產，但有時卻可以進行「三染色體自救」，即某些細胞會丟失額外的第三條染色體，並最終戰勝非正常細胞。如此一來，胎兒最終能夠得到正確數量的染色體，但由於丟掉的那條染色體是隨機的，因此胎兒的染色體組不一定剛好一半來自父親、一半來自母親。
儘管這不是精子與卵子結合的標準過程，但結果最終還是誕生了健康的嬰兒。波士頓兒童醫院的博士後、23andMe公司曾經的實習生Priyanka Nakka 也參與了這項研究，他說：「這一現象與我們在學校學到的生物學定律不一樣。」不過，科學家早已提出了相關理論，後來也確實發現了其他非正常受孕、但仍能誕下健康後代的方式，例如半同卵雙胞胎，即一個卵子同時被兩個精子受精，就會混合出三組染色體，1組來自母親，2組來自父親。
發生在哪一條染色體很關鍵
如果單親二體性確實造成了健康問題，原因主要有以下兩種。第一種，一個孩子可能從父母一方繼承了兩條相同的、帶有罕見隱性突變的染色體。第二種，某些基因的表達與否取決於它們來源於父母哪一方，這種現象稱為「基因印跡」。這意味著，從父母一方繼承兩條相同的染色體會導致各種健康問題。
例如，如果兩條15號染色體都來自母親，就會導致普拉德-威利症候群，根據相關病症也被稱做低肌張力-低智力-性腺發育低下-肥胖症候群；而如果15號染色體都來自父親，則會導致天使人症候群，患兒會產生發育遲緩，智力殘疾，嚴重的言語障礙以及運動和平衡問題。它們都是具有明顯症狀的特殊遺傳疾病。
基因印記並非在所有染色體上均勻分布，因此某些染色體的單親二體會比另一些導致更嚴重的後果。Nakka和她的合作者們發現，目前大多數文獻中單親二體性相關疾病的報導主要集中在6、7、11、14、15號染色體上。但是在23andMe公司和英國生物樣本庫中，健康人群的單親二體性更多是與1、4、16、21、22和X染色體有關。
隨著DNA檢測技術的普及，越來越多的人選擇在家進行DNA檢測，從而發現了自己可能具有單親二體性。著名的遺傳譜系學家CeCe Moore表示，已經有不少人發現自己的DNA檢測結果存在異常，並向她進行了諮詢。23andMe公司沒有在檢測結果中標註單親二體性，事實上他們也不打算這麼做。但是只要用戶仔細分析結果，就能推斷出單親二體的存在。
和母親一起進行23andMe公司的DNA檢測後，Nakles才發現了自己身上存在單親二體。她注意到，她與母親的16號染色體的重合度比正常情況要高得多。她讓父親也接受了檢測，並確認了她與父親沒有共享16號染色體的任何片段。Nakles是一名醫學生，她很快就搞清了這件事是怎麼在細胞中發生的。當我們交談時，她向我解釋了減數分裂過程中一開始出現的錯誤，以及用於「修復」它的三染色體自救。她發現自己曾經很可能根本無法出生，但現在卻活得好好的，不禁對這一切驚嘆不已。
原文連結：
https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/10/when-you-have-more-dna-one-parent-other/599812/
原始論文：
Characterization of Prevalence and Health Consequences of Uniparental Disomy in Four Million Individuals from the General Population
https://www.cell.com/ajhg/fulltext/S0002-9297(19)30356-8