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这项研究距离人体应用还远得很

  如果说制造“只有母亲,没有父亲”的小鼠已经够复杂了,那制造“只有父亲,没有母亲”的小鼠则还要复杂……
 
  利用类似的方法,科学家们在雄性小鼠的单倍体干细胞中,移除的“基因组印记”重灾区高达7处。随后,他们将这些遗传物质与另一只雄性小鼠的精子一块,注射到了一个没有细胞核的卵子中。随后,这个细胞会在代孕小鼠的体内发育成胚胎,生出新的小鼠,它们只带有两名父亲的遗传信息。
 
  这个方法要难多了。在477个胚胎中,只有12只小鼠成功诞生。其中,10只小鼠在出生2天后死亡。剩下的2只小鼠,也没有活到成年。后续研究发现,即便经历了如此多的基因编辑,依然有一些基因没有成功表达。这或许是“只有父亲,没有母亲”的小鼠为何早夭的原因。
 
  诸多生物学家指出,这项突破性的研究,再次证明“基因组印记”,正是阻碍哺乳动物单性繁殖的原因。而即便是大规模的基因组改造,都无法彻底消除这些印记。这也指明了科学未来的前进方向。
 
  “这项研究揭示了各种可能性,”李伟研究员评论道:“我们看到只有两名母亲的小鼠,其缺陷能够被消除。我们也看到通过修饰‘基因组印记’,能克服只有两名父亲的生殖障碍。我们还揭示了阻碍小鼠单性繁殖的重要印记区域,这对于研究‘基因组印记’和动物克隆都有意义。”
 
  需要注意的是,这项研究距离人体应用还远得很。暂且不提小鼠体系中的种种技术难关,即便我们能高效造出单性繁殖的小鼠,从小鼠到人类的转化,也依旧有着技术、伦理、以及法律上的挑战。这一切,需要科学家、生物伦理学家、以及法律专家共同解决。今日,诸多科技媒体被一条突破性进展刷屏——来自中国科学院动物研究所的李伟课题组、周琪课题组、以及胡宝洋课题组联合发表的一项研究表明,利用干细胞技术与基因编辑技术,我们能造出双亲都是同一性别的小鼠!也就是说,这些小鼠要么有两名母亲,却没有父亲;要么有两名父亲,却没有母亲。
 
  这项重磅研究,今日在线刊登在了《细胞》子刊《细胞-干细胞》上。
 
  本研究的三位通讯作者李伟研究员、周琪研究员、以及胡宝洋研究员(图片来源:中国科学院动物研究所) ▲本研究的三位通讯作者李伟研究员、周琪研究员、以及胡宝洋研究员(图片来源:中国科学院动物研究所)
 
  不需另一半也能繁衍后代?
 
  男女结合才能生儿育女,这对于人类来说似乎是颠扑不破的真理。但倘若我们把目光投向整个动物界,就能发现“性别不同的两个个体”,并不是繁衍后代的必要条件。对于许多爬行动物、两栖动物、乃至鱼类来说,只靠自己,就能产下诸多后代。
 
  举例来说,在2010年,科学家们发现一条雌性红尾蚺蛇(Boa constrictor)通过无性繁殖,生下了22条小蛇。后续的染色体分析确认,这些后代的诞生,的确没有依赖雄性的参与(雄蛇的染色体为ZZ型,雌蛇的染色体为ZW型,而无性繁殖产生的后代染色体均为罕见的WW型)。对此,科学家们除了大呼神奇之外,并不理解背后的生物学机理。
 
  高等动物能无性繁殖吗?
 
  既然爬行动物能够无性繁殖,哺乳动物能不能也做到呢?很遗憾,在自然条件下,这看起来是一个不可能完成的任务。其中的原因,在于一种叫做“基因组印记”(genomic imprinting)的现象。这是指由父亲或母亲提供的基因,有一些会被“关闭”,失去活性。只有来自父母双方的基因凑在一起,才能产生互补,让后代正常发育。
 
  举个例子,人类中有一条叫做IGF2的基因,对于发育和生长起到了至关重要的作用。但有趣的是,只有来自父亲的IGF2基因才具有活性。尽管母亲提供的IGF2基因从DNA序列上看,可以和父亲的基因一模一样,但它们就是会被关闭,无法产生作用。同样的,也有一些基因只有靠母亲遗传,才能发挥功能。
 
  这就解释了为啥自然环境中,哺乳动物的诞生需要父母双方的参与——如果只有父亲或母亲提供遗传物质,势必会有一些基因无法顺利表达,造成缺陷,影响胚胎发育。
 



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