突破性别枷锁，中科院首次实现哺乳动物孤雄生殖

生命似乎存在于我们蓝色星球的每个角落。无论在进化树的哪个位置，保持种族的繁衍都是所有生物必须面对的头等大事。

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最简单的活体，病毒，需要通过宿主细胞进行扩增和繁殖。细菌和一些植物采用孢子繁殖，这是一种简单的无性繁殖。蜜蜂和蚂蚁采用孤雌生殖，只有种群中的雌性才能繁殖后代。在进化树顶端的哺乳动物采用有性生殖，结合精子和卵子，以确保种群基因组的稳定性，并通过基因重组促进物种的进化。

几百万年来，精子和卵子的结合一直被认为是高等动物新生命诞生的唯一途径，而高等动物也维持着人类的繁衍。然而，中国科学院的科学家正在探索生命形成的本质，人们心中固有的经典复制定律可能会被打破。

中国科学院动物研究所的胡保阳、周七和李伟研究人员通过在单倍体胚胎干细胞上进行基因改造，并利用这些细胞进行复杂的胚胎操作，合作获得了世界上第一只双父鼠和正常的双母鼠。相关的工作在10月11日以长篇文章的形式发表在国际学术期刊《细胞干细胞》上。

人造精子

科学家们首先创造了“人工精子”:在实验室里，一只老鼠的精子被注射到一个去核的卵细胞中，精子经过卵细胞的重新编程，成为一种新型的干细胞，“单独的雄性单倍体干细胞”。研究发现，单独的雄性单倍体干细胞不仅保持胚胎干细胞的多能性和分化潜能，而且只有一套染色体，如精子。更不可思议的是，科学家已经成功地用单独的雄性单倍体干细胞代替精子，完成了卵母细胞受精的任务，并通过繁殖获得了后代。

男性单倍体胚胎干细胞替代精子获得后代

性别逆转

那么，单倍体干细胞能“逆转性别”并实现孤雌生殖单倍体干细胞和孤雌生殖单倍体干细胞之间的转化吗？然而，真正实现性别的“逆转”并不容易。在哺乳动物的进化过程中，为了区分精子和卵子，类似于“锁”的印记基因在各自的基因位置上进化。为了“逆转”性别，必须在印记基因上做出努力。科学家利用“基因编辑”技术改变了小鼠孤雌生殖单倍体干细胞中两个重要的印记基因区域H19和IG，使它们在基因形态上具有精子特征。

单性生殖单倍体胚胎干细胞替代精子获得双胚基因组来源的单性生殖小鼠

孤雌生殖

经过一系列的“说实话过海”后，先激活母鼠A的卵母细胞，然后完成性别逆转，再从母鼠B注入卵母细胞。“它们”终于突破了性的束缚，获得了爱情的结晶，并成功地发育成了两只雌性老鼠的后代作为它们的父母。这就像《西游记》中神奇的“女儿国水”。不需要“皇室兄弟”。哺乳动物的孤雌生殖已经成为实验室的现实。

经过基因编辑后，孤雌单倍体干细胞被注入卵母细胞，并能发育成个体。

然而，越来越多的人从这个源头开始关注个人的健康。就公众而言，我们惊讶地发现，这种人除了具有意想不到的长寿特征之外，还有精神问题，如生长缓慢、焦虑和不安。为了从两个母亲那里获得健康的个体，科学家们发现了一个新的巨大的精子来源锁——RAGRF 1。如果增加这个锁，获得的孤雌生殖个体将与正常个体相同。

3KO小鼠比2KO小鼠更接近野生型小鼠。

男性孤雌生殖

既然科学家已经征服了女性之间的同性生殖，那么男性之间的同性生殖也就不远了。这一次，科学家们试图找到限制男性单倍体干细胞的“枷锁”。对单个雄性单倍体干细胞上的六个印记基因(Nespas，Grb10，Igf2r，Snrpn，Kcnq1，Peg3)进行精确修饰，并与另一个精子一起注射到小鼠去核卵中。经过几轮修饰后，两个来自精子的胚胎也成功获得了后代。然而，这个人有许多健康问题，无法生存。科学家们精确地修饰了另一个重要的印记基因(Gnas)，最终获得了一只更加正常和健康的双父鼠，并获得了短期存活。

将孤雌雄性单倍体干细胞上的6个印记基因进行精确修饰，与另一个精子一起注入小鼠去核卵中培养胚胎干细胞，通过四倍体补偿获得后代。与6KO小鼠相比，7KO小鼠更接近正常小鼠，并且可以存活很短时间。

今天，哺乳动物的同性繁殖已经在实验室获得成功。然而，科学仍在发展。有一天，我们将揭开生命和人类自身的神秘面纱。