nature重磅報道,！性行為太復雜，科學家首次賦予動物“處女”生殖能力

頤源書屋 2023-08-03 發(fā)布于云南

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“在動物中,，性行為非常復雜,，孤雌生殖是最有效的繁殖方式?！?span>瑞士洛桑大學進化生物學家塔尼婭-施萬德（Tanja Schwander）說,。

孤雌生殖產(chǎn)生的單親后代只有母體基因組，通常也稱“處女”生育,。18 世紀中葉,，科學家首次在蚜蟲中觀察到這種現(xiàn)象。兼性孤雌生殖允許在有性生殖和孤雌生殖之間轉換,，而強制性孤雌生殖則不容易進行有性生殖,。迄今為止，孤雌生殖的潛在機制只能從繞過有性生殖的階段來推斷,。

近日,，科學家們首次利用基因工程技術改變了雌性果蠅的基因組，使它們能夠在沒有雄性果蠅參與的情況下引發(fā)了孤雌生殖,，而雌性動物通常需要雄性伴侶才能繁衍后代,。相關研究成果以A genetic basis for facultative parthenogenesis in Drosophila為題，在《Current Biology》雜志發(fā)表,。

Nature雜志也對此做了專題報道,，首次將“處女生育”基因工程植入雌性動物體內(nèi)

孤雌生殖在許多動植物門中進化。盡管在大多數(shù)動物中不需要來自父母雙方的互補遺傳貢獻,，但在哺乳動物中,，性別特異性表觀遺傳標記指導大約 150 個基因的單等位、親本特異性表達,，防止僅具有母體基因組的胚胎發(fā)育,。

在此之前,，科學家已經(jīng)在沒有雄性親本基因輸入的情況下培育出了幼鼠和青蛙。例如,，2018年來自中國科學院動物研究所的李偉課題組,、周琪課題組和胡寶洋課題組團隊合作在《Cell Stem Cell》發(fā)表論文。研究利用干細胞技術和基因編輯技術,，得到了健康的雙母親來源的小鼠,，和世界上首只雙父親來源的小鼠。

這項研究讓同性小鼠產(chǎn)生后代,，首次實現(xiàn)哺乳動物孤雄生殖,。

與青蛙和小鼠的非遺傳性孤雌生殖相反，如果滿足特定的發(fā)育要求,，許多動物會進行自然可遺傳的孤雌生殖,。因此，該研究中科學家首次賦予雌性動物孤雌生殖的能力而產(chǎn)生后代,。

據(jù)該研究的共同作者,、英國劍橋大學發(fā)育生物學家亞歷克西斯-斯珀林（Alexis Sperling）說，早先的研究發(fā)現(xiàn)了孤雌生殖的候選基因,。在這篇研究中，她的團隊不僅確定了這些基因,，還通過在另一個物種中激活這些基因證實了它們的功能,。

不需要雄性也能生育！

在哺乳動物中,，雄性動物的精子與雌性動物的卵子受精后會產(chǎn)生后代,。但是，許多昆蟲和蜥蜴物種以及其他動物也進化出了孤雌生殖技術,，這種技術不需要雄性基因的參與,，可以替代性行為。

為了確定孤雌生殖的基礎基因,，斯珀林和她的同事們對絲光果蠅的兩個品系進行了基因組測序：一個品系通過有性生殖,，另一個品系通過孤雌生殖。然后,，研究人員比較了能進行孤雌生殖的蒼蠅卵和只能進行有性生殖的蒼蠅卵中的基因活動,，以確定在一個過程中起作用而在另一個過程中不起作用的基因。

研究人員通過比較,，發(fā)現(xiàn)了 44 個可能參與孤雌生殖的基因,。而如果改變了黑腹果蠅相應的基因，這種果蠅通常不能進行無性生殖,。

經(jīng)過不斷地嘗試,，在改變了不同的基因組合后,，科學家們找到了一種能誘導大約11%的雌果蠅孤雌生殖的基因組合。對這些基因進行改造后,，果蠅的一些后代也能夠孤雌生殖,。

比性行為更簡單

瑞士洛桑大學進化生物學家塔尼婭-施萬德（Tanja Schwander）說：'在動物中，進行性行為非常復雜,，孤雌生殖是最有效的繁殖方式,。她認為，研究孤雌生殖有助于生物學家了解與有性生殖相關的益處和權衡,。

此外,。一些農(nóng)業(yè)害蟲利用孤雌生殖來快速繁殖，從而增強其破壞農(nóng)作物的能力,。例如,，在英國，由于殺蟲劑的廣泛使用破壞了雄蛾的繁殖,，一種飛蛾轉而利用孤雌生殖,。Sperling 說，現(xiàn)在這種飛蛾已經(jīng)成為一種主要害蟲,。她希望研究哪些政策和害蟲管理策略會引發(fā)害蟲依賴孤雌生殖--這些知識有助于控制害蟲,。

更有趣的！男男生子也不是夢,？

在第三屆國際人類基因組編輯峰會上,，日本九州大學的研究人員報告說，他們首次利用兩只雄性小鼠的細胞培育出了有活力的卵子,，從而培育出了后代,。

研究人員對雄性小鼠的皮膚細胞進行了重編程，以產(chǎn)生誘導多能干細胞（iPSC）,。然后,，研究人員從這些細胞中移除Y染色體，并'復制 '了X染色體,，從而產(chǎn)生了具有兩條X染色體的iPSC,，將其培養(yǎng)在類似卵巢的器官中，形成卵子,，并與正常精子受精,。