Ny forskning av en forskare vid Milner Center for Evolution vid University of Bath tyder på att "egoistiska kromosomer" förklarar varför de flesta mänskliga embryon dör mycket tidigt. Studien, publicerad i PLoS Biology , som förklarar varför fiskembryon är bra men tyvärr överlever människors embryon ofta inte, har konsekvenser för behandlingen av infertilitet.

Ungefär hälften av de befruktade äggen dör mycket tidigt, innan en mamma ens vet att hon är gravid. Tragiskt nog kommer många av dem som överlever till att bli en erkänd graviditet spontanaborteras efter några veckor. Sådana missfall är både anmärkningsvärt vanliga och mycket plågsamma.

Professor Laurence Hurst, chef för Milner Center for Evolution, undersökte varför det, trots hundratusentals år av evolution, fortfarande är så jämförelsevis svårt för människor att få barn.

Den omedelbara orsaken till många av dessa tidiga dödsfall är att embryona har fel antal kromosomer. Befruktade ägg ska ha 46 kromosomer, 23 från mamma i äggen, 23 från pappa i spermierna.

Professor Hurst sa:"Väldigt många embryon har fel antal kromosomer, ofta 45 eller 47, och nästan alla dessa dör i livmodern. Även i fall som Downs syndrom med tre kopior av kromosom 21, kommer omkring 80% tyvärr inte att göra det. det till sikt."

Varför skulle då ökning eller förlust av en kromosom vara så vanligt när den också är så dödlig?

Det finns många ledtrådar som Hurst satt ihop. För det första, när embryot har fel antal kromosomer beror det vanligtvis på misstag som uppstår när äggen görs i mamman, inte när spermierna görs i pappan. Faktum är att över 70 % av de ägg som tillverkas har fel antal kromosomer.

För det andra sker misstagen i det första av två steg i tillverkningen av ägg. Det här första steget, som man hade märkt tidigare, är sårbart för mutationer som stör processen, så att mutationen "egoistiskt" kan smyga sig in i mer än 50 % av äggen, vilket tvingar partnerkromosomen att förstöras, en process känd som centromerisk drivning. Detta är väl studerat på möss, länge misstänkt hos människor och tidigare föreslagits för att på något sätt relatera till problemet med kromosomförlust eller -ökning.

Vad Hurst märkte var att hos däggdjur kan en självisk mutation som försöker göra detta men misslyckas, vilket resulterar i ett ägg med en för många eller en för få kromosomer, fortfarande ha det evolutionärt sett bättre. Hos däggdjur, eftersom mamman kontinuerligt matar det utvecklande fostret i livmodern, är det evolutionärt fördelaktigt för embryon som utvecklas från felaktiga ägg att förloras tidigare snarare än att bäras till full termin. Det betyder att den överlevande avkomman klarar sig bättre än genomsnittet.

Hurst förklarade:"Det här första steget att göra ägg är udda. En kromosom i ett par kommer att gå till ägget, den andra kommer att förstöras. Men om en kromosom "vet" att den kommer att förstöras har den inget att förlora, så för att tala. Anmärkningsvärda nya molekylära bevis har funnit att när vissa kromosomer upptäcker att de är på väg att förstöras under detta första steg, ändrar de vad de gör för att förhindra att de förstörs, vilket potentiellt kan orsaka kromosomförlust eller -ökning och embryots död.

"Det som är anmärkningsvärt är att om embryots död gynnar den andra avkomman till den modern, eftersom den själviska kromosomen ofta finns i bröderna och systrarna som får den extra maten, är mutationen bättre ställd eftersom den dödar embryon".

"Fiskar och groddjur har inte det här problemet", kommenterade Hurst. "I över 2000 fiskembryon hittades inte ett enda med kromosomfel från mamma". Priserna hos fåglar är också mycket låga, ungefär 1/25 av frekvensen hos däggdjur. Detta, noterar Hurst, är lika förutspått eftersom det finns en viss konkurrens mellan ungar efter att de kläckts, men inte innan.

Däremot är kromosomförlust eller ökning ett problem för varje däggdjur som har tittats på. Hurst kommenterade, "Det är en nackdel med att mata våra avkommor i livmodern. Om de dör tidigt, gynnas de överlevande. Det gör oss sårbara för denna typ av mutation."

Hurst misstänker att människor verkligen kan vara särskilt sårbara. Hos möss ger ett embryos död resurser till de överlevande i samma kulle. Detta ger cirka 10% ökning av överlevnadschansen för de andra. Människor får dock vanligtvis bara ett barn åt gången och ett embryos död tidigt gör det möjligt för en mamma att snabbt fortplanta sig igen – hon visste förmodligen aldrig att hennes ägg hade befruktats.

Preliminära data visar att däggdjur som kor, med ett embryo i taget, verkar ha särskilt höga embryodödligheter på grund av kromosomfel, medan de med många embryon i en yngel, som möss och grisar, verkar ha något lägre andelar.

Hursts forskning tyder också på att låga nivåer av ett protein som kallas Bub1 kan orsaka förlust eller ökning av en kromosom hos såväl människor som möss.

Hurst sa:"Nivåerna av Bub1 sjunker när mödrar blir äldre och när frekvensen av embryonala kromosomproblem ökar. Att identifiera dessa suppressorproteiner och öka deras nivå hos äldre mödrar kan återställa fertiliteten."

"Jag hoppas också att dessa insikter kommer att vara ett steg för att hjälpa de kvinnor som upplever svårigheter att bli gravida eller lider av återkommande missfall."