同性老鼠已经生出了幼崽,人类离同性生殖还远吗?你能接受吗?

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  • 来源:河北数字公益

    同性生殖?主要是指两个雄性或者是两个雌性基因结合产生后代的生殖方式,在自然界中这种方式是受到限制的。没有一个生物能够进行这种奇葩的繁殖方式。


    但在人类科学技术的推动下,两个同性小鼠就诞生了自己的后代。这项研究是中科院进行的,研究论文发表在了《细胞干细胞》(Cell stem cell)上。


    地球上的生物没有一个能够真正做到永生的,那为了生命世世代代的繁荣,自然界就允许生物进行繁殖,以传递自己的基因。


    在自然界中生物进化出来的繁殖方式有两种:有性生殖和无性生殖。


    有性生殖的方式大家都非常熟悉,因为我们的繁殖方式就是属于这一种,通过雌性和雄性生殖细胞的融合,所产生的后代具有两个亲本各自一半的基因。


    这种生殖方式必须有雌雄的共同参与,缺一不可。


    无性生殖的方式,很明显就不需要雌雄生殖细胞的结合过程,这种繁殖方式更多的发生在植物的身上和微生物的身上,例如孢子生殖、分裂生殖。


    在动物身上我们也看到这种现象,普遍存在无脊椎动物、爬行动物、两栖动物身上,部分脊柱动物身上,这些动物雌性的卵细胞在特定的环境下不用授精,就能发育成一个完整且健康的个体。


    因此在动物身上的这种无性生殖往往也被称为孤雌生殖。例如:母鸡没有受精的卵有时也能孵化出小鸡,这是我们生活中最近的例子。


    听了孤雌生殖当然你也会想到孤雄生殖,也就是雄性的繁殖细胞发育成了一个完整的个体,虽然这听起来不可思议,在自然界极其罕见,但也有这种现象,目前我们只在斑马鱼这种生物的雄性身上发现了此现象。


    你有没有发现,能够进行无性生殖的生物都是一些低等生物,而像哺乳动物这样的高等生物只有通过有性生殖才能繁殖。


    是的!哺乳动物包括我们人类在内想要生宝宝就必须两性繁殖细胞结合,因为这种生殖方式具有无性生殖所不具备的强大优势,这也解释了为什么高等生物都必须进行有性生殖。


    你看,在有性生殖的时候,来自两个亲本的基因会被打乱,然后随机重组,每一次重组出来的基因结构都不一样,这就是为什么“龙生九子,各不相同”。


    这样的生殖方式不仅增加了基因突变的几率,加快了物种的进化,而多样性的基因组合也让后代有了更多的适应环境的能力和机会,换句话说,多生几个总有一个能出人头地。


    而无性生殖就不具备以上所有的优势,只采用无性生殖的生物,已经被认为走向了进化的尽头,因为无性生殖出来的后代跟单个亲本具有完全一样的基因,像是复制出来的一样。


    由于缺乏基因的多样性,这样的生物就没有抵抗灾难和疾病的能力。但无性生殖也有自己的优势,在没有雄性的情况下进行生殖更加省事、节省能量,繁殖速度也快,就是简单的复制自己。


    因此这种生殖方式依旧被一些低等生物采用,它们在环境适宜的情况下,在找不到雄性的情况下,就可以通过无性生殖繁殖后代,在环境恶劣的情况下,它们又会进行有性生殖。


    这就是所谓的顺风浪、逆风猥琐发育。


    为什么哺乳动物就不能进行无性生殖呢?为什么自己的生殖细胞就不能独自发育成一个完整的个体呢?


    这其实跟我们染色体中的特定DNA片段上的“基因印记”有关,你看,我们身体上包含的所有信息、以及制造各种蛋白质的能力都来自父母双方。


    但是单个亲本给我们的基因在表达某些蛋白质的时候就受到了“基因印记”的限制,也就是说不能制造某些发育必须的蛋白质;


    上图:取甲基化可以消除基因印记。


    这些不能制造的蛋白质就需要另外一个亲本的基因来制造,它们两个互补就诞生出了我们身体内所需的完整蛋白质信息。


    所以哺乳动物并不能进行孤雌生殖,也不能依靠两组雌性或者两组雄性的基因产生出一个新的个体。必须是雌雄结合互补才行。


    因此科学家一直在试图打破这种限制,让哺乳动物也可以进行无性繁殖,如孤雌生殖或者是孤雄生殖,克隆技术就是突破这一限制的成功技术,多利羊就是一个典型的代表。


    所采用的方式就是在生物体上获取体细胞(表皮或者血液细胞),然后将这些体细胞经过基因编辑转化为诱导多功能干细胞,这种干细胞就可以发育成一个生物体身上的任何细胞,甚至是生殖细胞。


    然后将这种干细胞的细胞核移植到一个卵母细胞中,经过体外培养可以让它发育成胚胎,最后再将胚胎移植到另外一个雌性个体的子宫,让其开始发育成为完整的个体。


    所克隆出来的个体,跟提供干细胞的个体拥有一样的基因,就像是复制体一样,这就是无性生殖的一种方式。


    目前我们还可以利用这种方式在其他的动物身上克隆人体所需要的器官,方法是将可以发育成人体各种细胞的诱导多功能干细胞移植到经过基因编辑的动物胚胎内,让这些干细胞发育成我们所需要的器官,这项技术目前还在研究中。


    但是中国科学家所作的实验虽然跟上文中一直提到的无性生殖(孤雌、孤雄生殖)很相似,但有本质的区别,他们研究的是同性生殖,简单说就是将两个雄性或者是两个雄性的基因融合在一起,让它们产生后代。


    这样的后代是两套基因的杂合体,具有有性生殖的优势,后代有两个父亲或者是两个母亲,比克隆更加复杂。


    具体的方法是从限制哺乳动物无性繁殖的“基因印记”上着手,通过获取雌性小鼠的体细胞,将它们通过基因编辑手段转化为诱导多功能干细胞,并将其在体外培养成单倍体胚胎干细胞。


    通过去甲基化删除单倍体胚胎干细胞基因中的三个印记区段,并将其注入到卵母细胞中,最终就诞生出了一个健康、功能完整的、有两个母亲没有父亲的小鼠。


    并且这个小鼠长到成年,还跟其他小鼠进行了有性繁殖。一切正常。


    通过以上的方法,也首次实现了哺乳动物的孤雄性生殖,当然孤雄生殖所用的就不是卵细胞了,而是由多功能干细胞培养出来的精子。


    然后通过去甲基化科学家将其中的7个印记区段进行了删除,形成了无印记雄性生殖细胞,并将其与另外一个雄性生殖细胞一起注射进去核卵母细胞中。


    同样获得了一个有两个父亲的小鼠,但是这个小鼠有很多的健康问题,不到48小时就夭折。


    这说明孤雄生殖要比孤雌生殖难得多,也许是因为删除的“基因印记”不够多,也许是还有一些我们未知的原因。未来还有待研究。


    那么这项技术在小鼠的身上获得了初步成功,那人类呢?以后我们不再仅仅依靠克隆技术来克隆自己,克隆出来的个体跟自己有一样的基因,不利于进化。


    而同性生殖跟异性生殖一样,后代来自两个成熟的个体,是两个个体的基因组合,也就是男性和男性可以生宝宝,女性和女性也可以生宝宝。


    我认为这项技术未来一定可以成熟到能诞生出首个同性后代,这就要看我们敢不敢这么做,就像克隆技术一样,我们并不敢把它用在人类身上。