终于!两个“爸爸”生了个孩子,解除同性生殖的“诅咒封印”究竟有多难

2018-10-18信息快讯网

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距离下个光棍节还有一个月,两只公老鼠喜获结晶的消息就在朋友圈里炸了锅。

中科院动物研究所的李伟课题组、周琪课题组和胡宝洋课题组联合在《Cell Stem Cell》上发表论文,宣布首次实现了哺乳动物的孤雄生殖。

解除“印记基因”

自然界中,简单的生命体,例如病毒和细菌,采用简单的无性生殖方式;蜜蜂和蚂蚁则采用孤雌繁殖方式——只要有蜂后或蚁后,就能保证种群的繁衍,一些低等动物,比如一些种类的蜥蜴、蛙和鱼类,也有孤雌生殖现象。哺乳动物,则进化出了更高级的有性生殖方式。而为了保证这种生殖方式在竞争中处于不败之地,大自然还给精子和卵子加了不可替换、不可逆转的“锁”——印记基因。

有性生殖不仅确保了基因组的稳定性,又能通过基因重组推动物种的进化。如果过度依赖同性生殖(如孤雌生殖),将对种群基因的多样性造成损失,丢失有利的突变,最终导致物种退化甚至灭绝。

十多年前,日本东京农业大学的研究团队通过删除印记区,第一次得到了可以存活的孤雌生殖小鼠“辉夜姬”。

这证明科学家有可能解除印记基因对同性生殖的“诅咒封印”。

但人们很快发现辉夜姬是位生长迟缓、神经兮兮的女士,显然科学家们不能满足于此。

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辉夜姬所用的技术,涉及到利用未成熟卵细胞来携带敲除基因。这种方法受到遗传规律的制约。

这一次,中国的科研工作者决定另辟蹊径,用单倍体干细胞技术来“清洗”印记。

事实证明,干细胞技术不仅能改善孤雌生殖,还让之前难以想象的孤雄生殖成为了可能。

“我们运气真好。”论文第一作者,在动物所做博士后的李治琨对《中国科学报》记者说,“基因组印记是一种DNA上的甲基化修饰。通常这种甲基化是非常稳定的,非常难以去除的。”

经过一系列复杂的操作和分析,他们惊喜地发现,这种单倍体干细胞展现出了比未成熟卵更完全的、跟原始生殖细胞相似的 “无印记状态”,这也是实验最终成功的基础。

探索其他生殖方式的意义

既然有性生殖更高级,那么,科学家为什么还要反其道而行之,去探索哺乳动物其他生殖方式的可能性?

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中国科学院动物研究所所长、中国科学院院士周琪表示,这是一项重要的基础研究。他说:“探索未知是科学的本质,科学研究就是探索未知的过程,是不断增加人类对自身、对宇宙认识的过程。探索生殖的奥秘,有助于了解我们如何进化到今天、我们现有生殖方式的优劣、未来如何进一步克服我们自身面临的困难。这是我们研究的主要意义所在。”

这项研究是否意味着两个同性也拥有后代呢?“理论上是这样,但目前看来风险太大了。”李治琨说,从当前的小鼠实验数据来看,孤雌生殖的成功率在10~20%之间,孤雄生殖只有2%。更重要的是,孤雄生殖的小鼠只能存活很短一段时间。即便孤雌生殖得到的小鼠在实验室条件下看起来是正常的,也不敢保证它能和普通小鼠一样闯荡世界。

编辑:沈湫莎

责任编辑:任荃

综合自科学网、光明日报

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