顛覆:不靠精子和卵子,哺乳動(dòng)物也能繁育下一代

2016/8/5 21:20:45 來(lái)源:新浪科技 作者:李天達(dá) 責(zé)編:彌塵

當(dāng)一枚不知疲倦的精子歷經(jīng)千難萬(wàn)險(xiǎn),尋找到了那枚孕育在母親體內(nèi)的卵子。他們相互碰觸,而這一碰觸,便釋放了一個(gè)生命的火花,一個(gè)新的生命就醬嬸兒誕生啦!

千百萬(wàn)年來(lái),精子和卵子的結(jié)合被認(rèn)為是高等動(dòng)物新生命誕生的必經(jīng)之路,兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合機(jī)制維持著生命的不斷繁衍,固有的生殖規(guī)律被認(rèn)為很難改變。

孤雄單倍體干細(xì)胞!

哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞,被譽(yù)為是二十世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域最耀眼的一顆新星。干細(xì)胞能夠無(wú)限的傳代,并且具有分化為動(dòng)物組織器官的能力,在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著巨大的醫(yī)學(xué)價(jià)值和臨床應(yīng)用前景。

最近,本來(lái)“只想安靜看風(fēng)景”的干細(xì)胞被來(lái)自中國(guó)的科學(xué)家賦予了新的使命??茖W(xué)家們先把精子注射到取掉遺傳物質(zhì)的卵母細(xì)胞中,精子經(jīng)過(guò)了卵母細(xì)胞的重編程華麗地變身為一種新型的干細(xì)胞——“孤雄單倍體干細(xì)胞”。

人們發(fā)現(xiàn),孤雄單倍體干細(xì)胞既保持了普通干細(xì)胞的多能性和分化潛能,又同精子一樣在其細(xì)胞內(nèi)僅存在1套的染色體,而不是普通干細(xì)胞的2套(分別來(lái)源于精子和卵子)。

更神奇的是,科學(xué)家們將孤雄單倍體干細(xì)胞注射到卵母細(xì)胞中,它能夠成功替代精子去完成卵母細(xì)胞受精的使命,可以繁育得到后代。

孤雌的性別逆轉(zhuǎn)

單倍體干細(xì)胞的出現(xiàn)顛覆了人類(lèi)對(duì)傳統(tǒng)生殖方式的認(rèn)知。科學(xué)家們進(jìn)一步探索,發(fā)現(xiàn)不僅精子地位受到了挑戰(zhàn),卵子的地位也不保了!

科學(xué)家們首先將一枚小鼠的卵母細(xì)胞培養(yǎng)成孤雌單倍體干細(xì)胞,這種只含有單套染色體的細(xì)胞理論上可以用來(lái)替代精子與卵子結(jié)合,但這樣兩個(gè)來(lái)源都是雌性的細(xì)胞,最終沒(méi)能獲得愛(ài)的結(jié)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(fā)現(xiàn),兩個(gè)來(lái)源都是雌性的細(xì)胞沒(méi)能順利結(jié)合,是由于細(xì)胞內(nèi)一種稱(chēng)作印記基因的特性在搗鬼,印記基因就像細(xì)胞的“胎記”一樣,標(biāo)記了細(xì)胞究竟來(lái)自于父方還是母方。

2015年,印記基因的人工修飾和單倍體干細(xì)胞技術(shù)的結(jié)合碰觸出了更為強(qiáng)烈的火花。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所的科學(xué)家基于此前獲得單倍體干細(xì)胞技術(shù)和對(duì)印記基因研究的基礎(chǔ),利用基因修飾的手段改變了小鼠孤雌單倍體干細(xì)胞中兩個(gè)稱(chēng)為H19和Gtl2的重要印記基因,將原本的雌性印記逆轉(zhuǎn)成了雄性印記。

就這樣,經(jīng)過(guò)了一系列“不可描述”的改造之后,性別逆轉(zhuǎn)的細(xì)胞被再次注射進(jìn)小鼠的卵母細(xì)胞中,“她們”最終突破了性別的束縛,獲得了愛(ài)的結(jié)晶:成功地發(fā)育成為由兩個(gè)雌性小鼠作為親本的后代。

如同西游記中神奇的“女兒國(guó)之水”,不需要“御弟哥哥”,哺乳動(dòng)物的同性生殖已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中成為了現(xiàn)實(shí)。

人造“獅虎獸”即將問(wèn)世?

自然界當(dāng)中也存在著不少的種間雜交的后代,他們的父母都有著相似的生物學(xué)特性,在“惺惺相惜,兩情相悅”的影響下,也能夠產(chǎn)生“愛(ài)情的結(jié)晶”,比如田間地頭的挖掘機(jī)騾子,和深林中的戰(zhàn)斗機(jī)獅虎獸。

2015中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所的科學(xué)家利用單倍體干細(xì)胞技術(shù),將大鼠和小鼠的單倍體干細(xì)胞利用特殊的方法進(jìn)行融合,創(chuàng)造出了大小鼠異種雜合二倍體干細(xì)胞,建立了新型的哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞,顛覆了傳統(tǒng)的細(xì)胞理論知識(shí)。

這種異種雜合二倍體干細(xì)胞能夠產(chǎn)生嵌合體,并能夠分化為早期生殖細(xì)胞,為研究哺乳動(dòng)物物種間性狀差異和生殖隔離的分子機(jī)制提供了新工具。

未來(lái)?yè)碛袩o(wú)限可能

隨著科學(xué)研究的深入,單倍體干細(xì)胞技術(shù)也將變身為一種全新的輔助生殖技術(shù),這勢(shì)必為眾多不孕、不育患者提供一種新的治療手段。

對(duì)于人類(lèi)而言,延續(xù)了千百萬(wàn)年的有性繁殖方式必然存在著不可替代的地位,單倍體干細(xì)胞的一系列研究成果一經(jīng)發(fā)表,便引發(fā)了人類(lèi)對(duì)于自身繁殖方式的深深思考。在未來(lái),固有的生殖方式是否會(huì)發(fā)生翻天覆地的改變呢?在科技和醫(yī)療方面又會(huì)有著怎樣喜人的突破?

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