生育从此告别两性?
十八年前,多莉,一只没有父亲的小羊羔,让世界疯狂。从那以后,各种不需要精子的生殖技术相继涌现,因此一些媒体宣称女性不再需要男性来生孩子。
正在繁殖后代的蚜虫。大多数蚜虫主要由单性生殖产生。
资料来源:wiki.answers.com
在孤雌生殖过程中,卵细胞(注:根据物种不同,“卵细胞”在这里指的是卵或次级卵母细胞,下文主要讨论哺乳动物,通常称为次级卵母细胞)采用一种称为“孤雌激活”的方法。未在体内受精的次级卵母细胞被切割,就像它们已经受精并最终发育成胚胎一样——在这个过程中不需要精子。
起初,人们认为孤雌激活是这些注定孤独一生的动物的独特能力。高级哺乳动物,绝对不是这样?然而,在对小鼠胚胎发育的研究中,科学家发现,极少数小鼠次级卵母细胞会自动卵裂而不受精,从而在小鼠卵巢中形成畸胎瘤。
建立孤雌胚胎干细胞系的一般过程。
照片来源:李玮等(2014)细胞干细胞汇编:鬼谷潜龙
一般来说,高等动物体细胞的基因组包含两组几乎相同的染色体,所以这些个体被称为二倍体。自2009年以来,世界各地的研究小组报告称,通过人工孤雌激活获得的胚胎干细胞有时会丢失一组染色体。
培养皿中培养的小鼠胚胎干细胞。
来源:鬼谷藏龙
在这个男女平等的时代,由于胚胎干细胞只能依靠卵子中的一套染色体,精子中的这套染色体就没有意义了。然而,“孤雌激活”比“孤雌激活”更复杂。次级卵母细胞包含胚胎形成所需的所有物质条件。精子的功能是激活她的“发育开关”,并带来一套遗传物质。然而,雄性生殖细胞,精子,并不具备如此良好的先天条件,而孤雌激活的细胞基础仍然是卵子。
目前,有两种常见的方法来实现“孤独的男性激活”。一是让次级卵母细胞正常受精。受精后,精卵的染色质将被包装成一个核样结构-原核。当两个原核形成但没有接触时,尝试去除雌性原核。这时,次级卵母细胞发育的“开关”已经被精子打开,而雌性原核消失了,受精卵的后续发育只能依靠精子的遗传物质
去除雌性原核建立雄性胚胎干细胞系。
照片来源:李玮等(2014)细胞干细胞汇编:鬼谷潜龙
另一种方法是首先去除次级卵母细胞的细胞核,然后将处理过的精子直接注射到去核细胞中,然后对“外雌内雄”卵细胞进行孤雌激活。
通过将精子注射到去核的卵细胞中,建立了单独的雄性胚胎干细胞系。
照片来源:惠阳等(2012)细胞汇编:鬼谷藏龙
尽管我们已经能够制备出单独的雄性胚胎干细胞,但离能够产生正常后代的“单独雄性生殖”还有很长的路要走。当高等动物的胚胎发育到一定阶段时,来自父本和母本的相同基因将发挥不同的作用。这种“印记基因”现象意味着胚胎干细胞,无论是“孤雌生殖”还是“孤雌生殖”,都将异常、停滞并最终在发育的某个阶段死亡([8),并且不能发育至出生。
然而,大多数“堕落女性”不必太失望。科学家已经证明印记基因与一种叫做“DNA甲基化”的现象密切相关。只要对DNA进行一些复杂的化学修饰,就可以消除对“印记基因”的限制。也许有一天,任何两个个体,无论性别,都能生育后代。
参考:
[1]http://news.xinhuanet.com/st/20001/11/content_233927.htm
[2]杨,何辉,等(2012)。雄激素性单倍体胚胎干细胞卵母细胞注射产生转基因小鼠。手机,149(3),60617。
[3]http://songshuhui.net/archives/42077
[4]柯立芝,W. H .,卡尔顿,M. B. L .,奥迪,G. B .,&埃文斯,M. J. (1994)。c-mos的破坏导致未受精卵的孤雌发育。自然,370(6484),668。
[5]邓寿龙,王安江(2008)哺乳动物卵母细胞孤雌激活的研究进展。黑龙江动物繁殖,第16卷,第3期
[6]埃林,美国,等(2011)。单倍体小鼠胚胎干细胞衍生的正反向遗传学。细胞干细胞,9(6),56574。
7]李,王伟,等(2014)。利用单倍体胚胎干细胞对大鼠进行遗传修饰和筛选。细胞干细胞,14(3),40414。
[8]考夫曼,硕士,巴顿,南卡罗来纳州,和苏拉尼,硕士(1977)。小鼠孤雌胚胎移植后正常发育至前肢芽期。
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