雌性鯊魚已生崽,雄性老鼠都抱娃,人類同性生殖還要多久?

2020-12-05 趣聊科學

生物學上，將生物具有產生與自己相同或相似的新個體能力，稱為生殖能力。生殖是生命延續的必要方式，但是由於物種生理特徵、生殖方式也不同。

我們最為了解的是：陸生哺乳動生殖方式，對於哺乳動物來說，一般是雌、雄雙方通過交配方式完成，即雌性產生的卵細胞與雄性產生的精子形成受精卵，受精卵通過細胞分裂逐漸變大，直到產生一個新的個體，這一過程被稱為有性生殖。

目前為止，有性生殖是已知的最高級別的生殖方式，這種方式一方面能夠減少有害遺傳病，另一方面可以通過雙方基因互補，從而獲得適應環境能力更強的下一代，這也被認為哺乳動物是高等動物的一個體現。

然而在一些低等植物、低等動物中存在另一種同性生殖方式——孤雌生殖。孤雌生殖這一概念是1894年由科學家Owen首次提出，孤雌生殖的最顯著特點就是直接由卵細胞分裂，這一過程沒有任何精子參與，直接有卵細胞發育成新的個體，這一過程也被成為無性生殖。

孤雌生殖的鯊魚

無性生殖，尤其是孤雌生殖在爬行類和魚類中太常見了，比如在爬行動物類的蜥蜴、青蛙等，在沒有雄性的情況下，為了維持種族的延續，它們會選擇孤雌生殖。

其實在魚類中，也有孤雌生殖，不過在像鯊魚這個級別的大型魚類掠食者還是比較少見，尤其是在自然條件下，曾經動物學家一度認為，鯊魚不會孤雌生殖，然而這一結論很快被打臉了。

一條生活在美國亨利·多勒動物園中的雙髻鯊，它是在1999年在佛羅裡達州海岸被捕獲的，那時候，它剛出生不久，和另外兩條雙髻鯊一起來到了水族館，此後的近三年時間中，它連異性都沒見過，但是卻生下了一條幼鯊，儘管這個小傢伙只看了這個世界幾個小時，但是依然是個奇蹟，科學家剛開始認為是它的媽媽在海洋中與雄性有過交配，但精子在體內存活超過6個月的卻沒有先例，後來，科學家通過對幼鯊屍體研究發現，它的體內根本就沒有父親的DNA，只有母親的，確認是雙髻鯊單性繁殖是無疑的了。這也是科學家第一次在鯊魚中發現單性繁殖。

接下來在2001年和2007年都發生了鯊魚的孤雌生殖，也就是說在魚類級別，比較高的鯊魚也會孤雌生殖。

那麼，高等哺乳動物能否邁過同性生殖的坎呢？

無性生殖太難了

對於哺乳動物來講無性生殖或者同性生殖太難了，要解釋這一現象，先要從基因開始說起。

哺乳動物中，同性生殖受到了表觀遺傳基因印記的限制，有些基因只在母性或者父性基因組中表達，正是這些「基因印記」限制了同性之間的繁殖，說的更直白些就是限制了發育過程中的必須蛋白質。

因此，哺乳動物在基因源頭上就限制了無性生殖或同性生殖。

孤雌生殖

雖然，基因已經決定了在自然條件下哺乳動物無法進行無性生殖，但是科學家並沒有放棄，在20世紀90年代開始已經陸續得到了一些基因突破，科學家在動物基因中發現了一些特殊基因，這些基因能夠記錄因父系母系的來源不同而具有特異性。

通過對這些特殊基因進行修改，或許能夠突破哺乳動物無性繁殖。

2004年，日本日本東京農業大學的河野友宏（KonoTomohiro）教授利用未生長的卵母細胞核與成熟的卵母細胞核重建卵母細胞，實驗發現小鼠 7 號染色體上H19 基因、上遊的差異甲基化區 DMR 序列，以及12號染色體上Dlk1-Gtl2基因間的DMR序列，可阻礙孤雌胚胎印記基因的正常表達，從而導致孤雌胚胎發育能力受限。

河野友宏第一次實現了兩個雌性產生的哺乳動物後代。

2018年，Nissim Benvenisty用採用人工刺激卵細胞，讓卵細胞可以像受精卵一樣分裂，Nissim Benvenisty對卵細胞做了幾個處理，包括擦除母體印記和CRISPR-Cas9，刪除單倍體胚胎幹細胞中的一個或兩個父系印記區域 。

Nissim Benvenisty所做實驗中的由單卵細胞發育的幼鼠，因為刪除了部分基因，幼鼠表現出反應遲鈍，在出生後沒多久就去世了。

孤雄生殖

相比較哺乳動物的孤雌生殖，孤雄生殖難度更大，畢竟靠精子分裂產生新個體在生物學上面臨更大挑戰。

2009年，Hiromi Miki首次開展了孤雄生殖研究，科學家將圓形精細胞注入去卵母細胞，讓無核卵細胞和精細胞合併，在適當的條件下培養，合併的精子母細胞可以分裂，並發育到妊娠中期的小白鼠胚胎，不過最終還是沒有成功。

後面幾年科學家一直嘗試孤雄生殖，但是由於技術挑戰太大，無一例外的都失敗了。

直到2018年Nissim Benvenisty對單倍體胚胎幹細胞進行基因修改，首次獲得了兩個雄性小白鼠產生的孤雄後代。

那麼首次產生的孤雄生殖兩個小白鼠最後結局如何呢？其實，孤雄後代也和孤雌後代一樣，由於對基因幹預過多，孤雄生殖的幼鼠最終僅活了2天，身體也有太多生理問題。

總結

通過對基因修改實現無性繁殖，讓生殖跨越了性別束縛，科學家之所以不遺餘力的做這件事情，目的不是未來讓人類也進行無性繁殖，畢竟有性繁殖最為高級，而是通過相關研究探索基因和生命的奧秘，從應用角度，對人類健康研究，特別是對基因疾病的研究有重要的價值。

參考文獻：同性生殖及其研究進展 孟偉Kono T, Sotomaru Y, Katsuzawa Y, Dandolo L. Mouse parthenogenetic embryos with monoallelic H19 expression can develop to day 17.5 ofgestation. Dev. BiolLee , Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N,etc.Heritable imprinting defect caused by epigenetic abnormalities in mouse spermatogonialstem cells.[J].Biol ReprodJeremy Rehm. Healthy Mice from Same-Sex Parents have Their Own Pups

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