在两性之战中，男性似乎具有创新的优势——至少从基因的角度来看是这样。科学家们发现睾丸不仅仅是精子的工厂;这些器官也是新基因出现的热点，是物种进化的原材料。
洛克菲勒团队研究出了自然界在精子发育过程中创新的关键。在8月16日发表于《生活》(eLife)杂志上的一项研究中，他们将突变的存在与单细胞水平的DNA以及由这些变化产生的新基因的活性进行了映射。
领导这项研究的助理教授李钊说:“我们的工作提供了一个前所未有的视角，让生物能够适应和进化，并最终为地球上生命的多样性做出贡献。”
高权重
近年来，对从果蝇到人类的动物进行的研究发现了许多起源于睾丸的年轻基因。这些和其他的发现表明，睾丸是身体中最多产的部位之一，用于基因创新。
然而，这种基因创新的大规模生产伴随着巨大的风险。例如，在人类的正常发育过程中，父亲的精子获得的新突变比母亲的卵子多两到三倍，这使得精子充满了基因错误。在某些情况下，这样的错误可能会伤害他的后代，甚至完全破坏他成为父亲的前景。
换句话说，在进化的游戏中，雄性将失去一件重要的东西:将自己的基因库繁殖到下一代的机会。
但是，无论基因实验对个体雄性及其后代有什么潜在的负面影响，生殖的动力仍然鼓励它。潜在的父亲们面临着巨大的压力来吸引女性和抵御竞争对手。任何优势，例如更明亮的羽毛或更坚硬的精子，都能带来很大的不同。
在分子水平上，这种压力驱动睾丸内大量的新基因。科学家们认为，如果这些新物种对雄性养育健康后代的能力有所贡献，那么它们就会迅速在基因组中占据一个固定的位置，甚至可能继续对身体的其他部位做出贡献。
逐单元搜索
但是科学家们还不了解精子发育的前体细胞中基因创新发生的动力机制。
为了找到更多信息，赵和她实验室的研究人员标记了来自果蝇睾丸的单个细胞，然后识别并解码了每个细胞所包含的RNA序列。这种方法使他们能够看到特定基因的活性在整个发育阶段是如何变化的。在从干细胞和五种中间细胞中分离出的RNA序列中，研究人员从突变和基因两个角度研究了创新。
他们发现，在精子发育的早期，一种被称为“置换”的突变最为丰富，然后逐渐减少。精子细胞的DNA修复机制也遵循类似的模式——它在早期最活跃，然后逐渐减弱——赵说，这是有道理的，因为这种机制负责修复类似的错误。
从头开始
在RNA序列中，赵的团队寻找一种特殊类型的年轻基因，这种基因是从无到有产生的，而不是通过复制现有的基因。对赵来说，从进化的角度来看，这些所谓的“新生基因”(de novo genes)是最有趣的新基因。她的团队发现了不少于184个新生基因，这些基因来自于他们之前确定的一组基因。
当他们研究这些新生基因时，科学家们发现了复杂的模式，某些基因主要出现在某些细胞类型中，而不是其他细胞类型。这些基因中约有15%在早期出现，包括在干细胞阶段——这令人惊讶，赵说，因为科学家以前认为新基因很少在发育初期出现，因为这个阶段受到严格控制。新生基因最活跃的时期发生在中流，然而，在所谓的精子发育的精母细胞阶段。
科学家们现在感兴趣的是，当新生基因首次出现时，它们的作用是什么(如果有的话)。虽然有可能一些基因是随机产生的，没有什么特别的作用，但是赵怀疑，在很多情况下，这些新基因在精子细胞的成熟过程中发挥了作用。
赵说:“这些新生基因究竟在做什么来推动发育，这是一个令人兴奋的开放性问题。”
