不靠精子和卵子,哺乳動物也能繁育下一代了?
作者:李天達 袁雪薇 姜力元(中國科學院動物研究所幹細胞科普團隊)
哺乳動物「生殖記」
當一枚不知疲倦的精子歷經千難萬險,尋找到了那枚孕育在母親體內的卵子。他們相互碰觸,而這一碰觸,便釋放了一個生命的火花,一個新的生命就醬嬸兒誕生啦!
千百萬年來,精子和卵子的結合被認為是高等動物新生命誕生的必經之路,兩性生殖細胞的結合機制維持著生命的不斷繁衍,固有的生殖規律被認為很難改變。
所以!即便你看不慣我,也不得不和我一起「建設社會主義和諧社會」。
孤雄單倍體幹細胞!
哺乳動物胚胎幹細胞,被譽為是二十世紀生命科學領域最耀眼的一顆新星。幹細胞能夠無限的傳代,並且具有分化為動物組織器官的能力,在再生醫學領域有著巨大的醫學價值和臨床應用前景。
最近,本來「只想安靜看風景」的幹細胞被來自中國的科學家賦予了新的使命。
科學家們先把精子注射到取掉遺傳物質的卵母細胞中,精子經過了卵母細胞的重編程華麗地變身為一種新型的幹細胞——「孤雄單倍體幹細胞」。
單倍體幹細胞替代精子獲得後代
人們發現,孤雄單倍體幹細胞既保持了普通幹細胞的多能性和分化潛能,又同精子一樣在其細胞內僅存在1套的染色體,而不是普通幹細胞的2套(分別來源於精子和卵子)。
更神奇的是,科學家們將孤雄單倍體幹細胞注射到卵母細胞中,它能夠成功替代精子去完成卵母細胞受精的使命,可以繁育得到後代。
(精子OS:感覺身體被掏空,我和那些外面妖艷的精子不一樣啊喂!)
孤雌的性別逆轉
單倍體幹細胞的出現顛覆了人類對傳統生殖方式的認知。科學家們進一步探索,發現不僅精子地位受到了挑戰,卵子的地位也不保了!
科學家們首先將一枚小鼠的卵母細胞培養成孤雌單倍體幹細胞,這種只含有單套染色體的細胞理論上可以用來替代精子與卵子結合,但這樣兩個來源都是雌性的細胞,最終沒能獲得愛的結晶。
難道只有像精子和卵子這樣真正的「異性」才能相吸嗎?
研究發現,兩個來源都是雌性的細胞沒能順利結合,是由於細胞內一種稱作印記基因的特性在搗鬼,印記基因就像細胞的「胎記」一樣,標記了細胞究竟來自於父方還是母方。
2015年,印記基因的人工修飾和單倍體幹細胞技術的結合碰觸出了更為強烈的火花。
中國科學院動物研究所的科學家基於此前獲得單倍體幹細胞技術和對印記基因研究的基礎,利用基因修飾的手段改變了小鼠孤雌單倍體幹細胞中兩個稱為H19和Gtl2的重要印記基因,將原本的雌性印記逆轉成了雄性印記。
「不可描述」的基因改造
就這樣,經過了一系列「不可描述」的改造之後,性別逆轉的細胞被再次注射進小鼠的卵母細胞中,「她們」最終突破了性別的束縛,獲得了愛的結晶:成功地發育成為由兩個雌性小鼠作為親本的後代。
如同西遊記中神奇的「女兒國之水」,不需要「御弟哥哥」,哺乳動物的同性生殖已經在實驗室中成為了現實。
人造「獅虎獸」即將問世?
自然界當中也存在著不少的種間雜交的後代,他們的父母都有著相似的生物學特性,在「惺惺相惜,兩情相悅」的影響下,也能夠產生「愛情的結晶」,比如田間地頭的挖掘機騾子,和深林中的戰鬥機獅虎獸。
「挖掘機騾子」和「戰鬥獅虎獸」
2015中國科學院動物研究所的科學家利用單倍體幹細胞技術,將大鼠和小鼠的單倍體幹細胞利用特殊的方法進行融合,創造出了大小鼠異種雜合二倍體幹細胞,建立了新型的哺乳動物胚胎幹細胞,顛覆了傳統的細胞理論知識。
這種異種雜合二倍體幹細胞能夠產生嵌合體,並能夠分化為早期生殖細胞,為研究哺乳動物物種間性狀差異和生殖隔離的分子機制提供了新工具。
異種雜合細胞顛覆人類想像
未來擁有無限可能
隨著科學研究的深入,單倍體幹細胞技術也將變身為一種全新的輔助生殖技術,這勢必為眾多不孕、不育患者提供一種新的治療手段。
對於人類而言,延續了千百萬年的有性繁殖方式必然存在著不可替代的地位,單倍體幹細胞的一系列研究成果一經發表,便引發了人類對於自身繁殖方式的深深思考。
在未來,固有的生殖方式是否會發生翻天覆地的改變呢?在科技和醫療方面又會有著怎樣喜人的突破?
未來擁有無限可能,不要走開,馬上回來… …
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