生命启航前，DNA早有秘密蓝图：科学家揭示基因组奥秘

受精卵里，基因程序尚未启动，但一场精密的建造工程早已开始。

2026年2月，英国医学研究委员会医学科学实验室胡安马·瓦克里萨斯教授团队在《自然遗传学》发表了一项颠覆性发现：在果蝇胚胎中，早在基因组被全面激活之前，DNA就已经以高度有序的三维结构完成了自我搭建。这打破了科学界长达数十年的一个核心假设——受精卵的基因组最初是一张结构混乱的"白板"。

这个发现的意义，不止于果蝇。

"白板假说"被推翻：混乱的开始，从来都不混乱

长期以来，胚胎发育领域有一个被广泛接受的叙事：新受精卵内的DNA处于松散、无序状态，像一团随意堆放的绳子，只有当胚胎开始启动自身基因——即"合子基因组激活"这一关键事件发生后——DNA才会逐渐折叠成有功能的三维结构，秩序由此出现。

换句话说，过去的观点认为，先有基因表达，再有结构组织。

研究团队用一种名为Pico-C的超灵敏新方法，直接挑战了这套叙事。Pico-C是一种高分辨率染色质构象捕获技术，能够以前所未有的细节绘制基因组的三维空间图谱，而且所需的样本量只有传统方法的十分之一左右，这使得对极早期胚胎这类细胞数量极少的样品进行精确分析成为可能。

研究团队利用这一工具，在果蝇胚胎基因组完全激活之前，就已经观察到了复杂的三维DNA支架结构：DNA并非随机缠绕，而是形成了精确的环状结构和拓扑关联域，遵循模块化的设计原则，将不同的调控信号区域精准分隔，使特定基因能够在恰当的时机被开启。

论文第一作者努拉·马齐亚克用了一个形象的比喻：我们以为这是一片混乱的工地，但放大来看，它实际上是一个高度有序的建筑工地，支架早在"开启开关"完全打开之前，就已经以精确的模块化方式搭建完毕。

更有趣的是，研究人员发现一种名为GAGA因子（GAF）的蛋白质，在这一早期阶段扮演了关键角色，它在细胞分裂的有丝分裂过程中仍然驻留在基因组的特定位点上，充当结构"书签"，确保三维架构在细胞一轮轮快速分裂之间不被打乱。这一发现为理解基因组结构如何在发育的混乱环境中保持稳定提供了新的分子机制线索。

结构崩溃，免疫警报拉响

同日，苏黎世联邦理工学院乌尔里克·库泰团队在《自然·细胞生物学》发表的配套研究，则从另一个方向揭示了这套三维结构的重要性：一旦它被破坏，后果远比想象中严重。

库泰团队研究的是人类细胞。他们系统性地移除了稳定基因组三维结构的分子锚点——这些锚点负责维持DNA环状结构和拓扑域边界的完整性。结果显示，当这套结构框架瓦解时，人体细胞会将这种异常解读为遭受病毒入侵的信号，并随即激活先天免疫应答。

这是一个让人有些意外的发现。先天免疫系统通常负责识别外来病毒或细菌，而这项研究揭示，基因组自身三维结构的紊乱，同样可以触发这套防御机制，可能进而引发炎症乃至更广泛的疾病过程。

这两项研究合在一起，讲述了一个完整的故事：DNA的三维折叠不是基因表达的副产品，而是生命运转的前提条件，是先于一切功能而存在的建筑骨架，而这套骨架一旦受损，从发育异常到免疫紊乱，都可能随之而来。

对于临床医学而言，这打开了新的研究视角。多种发育障碍、先天缺陷以及与慢性炎症相关的疾病，或许都可以从基因组三维结构的异常中寻找根源。而Pico-C这类超低样本量的高精度技术，也为未来在人类极早期胚胎乃至单细胞层面研究这些问题提供了工具基础。

生命的剧本，比我们以为的更早开始书写。

信息来源：https://scitechdaily.com/scientists-discover-dna-is-already-organized-before-life-switches-on/