英国科学家在人类精子中发现了一个独特的“DNA签名”，这也许充当了打开卵子受精和触发新生命之锁的金钥匙。研究人员发现，精子会写入一个仅能由同一物种卵子才能识别的DNA签名，如此该物种才能受孕。此项发现也许可用来解释一个物种是如何形成其独特遗传特性的。

　　英国利兹大学的大卫·米勒博士、大卫·埃勒斯与布拉德福德大学的马丁·布林克沃思博士在该项研究上进行了合作。埃勒斯称，在哺乳动物的精子中发现的这种此前从未被认识到的DNA签名包装，也许对卵子的成功受精和胚胎发育来说是至关重要的，而且这也可能是古人类的起源。

　　研究人员表示，如果没有这把钥匙，受精就不会成功；抑或即便受精成功，发育也无法正常进行。值得注意的是，发生在人类精子DNA包中的紊乱已知会造成男性不育症或是妊娠失败。这种“一把钥匙开一把锁”的机制还有其他深刻影响。它不仅解释了为什么一些男性会产生不育的精子，也说明了不同物种是如何进化和保留其自己的身份的。

　　米勒博士表示，到目前为止，医生们一直无法了解特发性男性不育症的原因，此项研究为了解为什么一些精子会出现失效或无法正常运行的情况提供了一个合理的解释。

　　如果将一个精子细胞的DNA进行释放和拉伸，其实际长度将超过1米。为了适应精子细胞头部的微小空间，这些DNA就需要非常紧密地缠绕或包裹在一起。利兹大学的研究表明，在人类和小鼠的精子中，并不是所有的DNA都以同样的方式进行包装。绝大部分父系DNA以极其紧密的方式被压缩，但也有一些DNA的包装并不紧密。

　　埃勒斯博士解释说，在精子细胞中，DNA的包装具有确定的模式。研究发现，这种模式在具有生育能力的毫不相干的男性中都是一样的，但在无法生育的男性精子中则是不同的。这就意味着，DNA包装与男性生育力之间具有非常明显的直接相关性。

　　对那些开放式的、不太紧密的包装构造中的DNA进行详细分析后的结果表明，DNA携带了大量活跃基因的重要信息，而这些活跃基因对引导胚胎发育是至关重要的。进一步的研究显示，在一些无关的捐赠者的精子中也存在着同样的构造，该构造与小鼠精子中存在的包装模式具有非常高的相似性。

　　因此，在开放构造中的DNA区域要比紧密构造中的DNA区域更易受到毒素（如香烟烟雾或某些抗癌药物）的侵害。这也可能意味着，引发精子遗传损害的任何可能都会对胚胎发育造成重大影响。

　　此项发现也有助于解释为什么跨物种之间的繁育几乎无法成功。两个物种之间的“锁”和“钥匙”无法匹配，因此要孕育出后代就无法实现。虽然有一些特例，如马和驴也能孕育后代，但由于其精子和卵子的签名不能匹配，导致胚胎的发育不正常，因此孕育出的后代也几乎都是不孕的。

　　研究人员认为，同样的机制也必定在人类的进化进程中发挥了作用。在人类的古代历史中，尼安德特人和现代人共存了数千年。这两个密切相关的物种间的性行为是无法排除的，但没有证据表明，在我们的DNA中有任何这种交配的残留物。虽然他们之间可能曾有过后代，但这些后代都无法存活太久；即便这些后代活了下来，他们也无法繁育。

　　推荐原始出处：

　　Genome Research July 7, 2009, doi:10.1101/gr.094953.109

　　Endonuclease-sensitive regions of human spermatozoal chromatin are highly enriched in promoter and CTCF binding sequences

　　Ali Arpanahi1, Martin Brinkworth2, David Iles3,7, Stephen A. Krawetz4, Agnieszka Paradowska5, Adrian E. Platts4, Myriam Saida1, Klaus Steger5, Philip Tedder6 and David Miller1,71Reproduction and Early Development Unit, Leeds Institute of Genetics and Health Therapeutics, University of Leeds, Clarendon Way, Leeds LS2 9JT, United Kingdom;

　　2Biomedical Sciences, School of Life Sciences, University of Bradford, Bradford BD7 1DP, United Kingdom;

　　3Institute of Integrative and Comparative Biology, Faculty of Biological Sciences, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, United Kingdom;

　　4Department of Obstetrics and Gynecology, Center for Molecular Medicine and Genetics, Wayne State University School of Medicine, Detroit, Michigan 48201, USA;

　　5Department of Urology and Pediatric Urology, Justus Liebig University Giessen, Giessen 35385, Germany;

　　6Institute of Molecular and Cellular Biology, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, United Kingdom .During the haploid phase of mammalian spermatogenesis, nucleosomal chromatin is ultimately repackaged by small, highly basic protamines to generate an extremely compact, toroidal chromatin architecture that is critical to normal spermatozoal function. In common with several species, however, the human spermatozoon retains a small proportion of its chromatin packaged in nucleosomes. As nucleosomal chromatin in spermatozoa is structurally more open than protamine-packaged chromatin, we considered it likely to be more accessible to exogenously applied endonucleases. Accordingly, we have used this premise to identify a population of endonuclease-sensitive DNA sequences in human and murine spermatozoa. Our results show unequivocally that, in contrast to the endonuclease-resistant sperm chromatin packaged by protamines, regions of increased endonuclease sensitivity are closely associated with gene regulatory regions, including many promoter sequences and sequences recognized by CCCTC-binding factor (CTCF). Similar differential packaging of promoters is observed in the spermatozoal chromatin of both mouse and man. These observations imply the existence of epigenetic marks that distinguish gene regulatory regions in male germ cells and prevent their repackaging by protamines during spermiogenesis. The ontology of genes under the control of endonuclease-sensitive regulatory regions implies a role for this phenomenon in subsequent embryonic development.