小鼠卵母细胞动植物极物质在首次合子卵裂时分离：一种使两个卵裂球从起始就互不相同的简单机制

胚胎学的最新进展显示，小鼠和人类两细胞期胚胎的姐妹卵裂球在发育潜能上存在互异性差异。一个尚未解决的问题是，这些卵裂球是后天变得不同，还是先天就不同。本文旨在检验两个相关但相互冲突的模型：一种模型认为，由于第一次卵裂平面接近受精卵的动物-植物极轴（经线卵裂），每个卵裂球都含有平衡比例的动物性和植物性物质；另一种模型则认为，由于第一次卵裂平面的方向可能因受精位点的拓扑结构而异（甚至可达到赤道方向），每个卵裂球所含的动物性和植物性物质比例是可变的。为此，我们通过ICSI技术将受精位点固定在小鼠卵母细胞的三个不同区域（动物极、植物极、赤道）。在第一次合子卵裂后，分离姐妹卵裂球并进行单细胞转录组分析，同时记录原始配对关系。无监督层次聚类分析显示，正确配对匹配的频率随受精位点的不同而变化（植物极 > 动物极 > 赤道），从而对第一种平衡分配模型提出了挑战。然而，三组样本中卵裂球间的差异在基因本体上表现出相似的标记，这同样对第二种可变分配模型构成了挑战。如果动物性和植物性物质在第一次卵裂时就被分配，这些看似矛盾的观察结果可以得到解释——这一事件在哺乳动物中被认为不太可能发生且可能有害。我们通过将受精卵从ICSI时刻固定至第一次卵裂，来验证这一现象。图像分析显示，卵裂优先沿着卵母细胞的短轴（即赤道直径）发生，从而将动物性和植物性物质分配到两个卵裂球中。我们的研究结果揭示了一种简单的机制：两个姐妹卵裂球从一开始就不同，而非后天变得不同。