中国科学家造出只有父亲,没有母亲的小鼠!

2018-10-12 10:17 学术经纬

  来源:学术经纬

  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)

  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。

  ▲一些爬行动物表示,繁衍后代并不需要另一半的参与(图片来源:Pavel Ševela [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], from Wikimedia Commons)

  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。

新生命的诞生需要父母双方的参与,在生物学上是有原因的(图片来源:Pixabay)

  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。

  “辉夜姬”的诞生

  如果我们能改变“基因组印记”,让来自母亲的基因看起来和父亲的基因一样,不就能造出只有母亲,没有父亲的小鼠了吗?利用这个方法,一支日本团队在2004年率先取得了成功——他们造出的一只小鼠有两位母亲,却没有父亲。科学家们把这只小鼠命名为“辉夜姬”,这是日本神话中诞生于竹子的婴儿。这只小鼠顺利活到了成年,并和其他小鼠正常繁衍,产下了后代。

  “但这只小鼠依旧存在一些缺陷,而且其方法难以应用,非常不实际。” 周琪研究员说道。

  这的确是一个事实。为了“辉夜姬”的顺利诞生,日本团队一共制造出了460个小鼠胚胎,只有10只顺利出生,更只有1只活到了成年。显然,这项技术还有很大的提升空间。

责编:陶文冬
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