薛丁格的奄美刺鼠

2021-01-21 醫學實驗動物

歡迎點擊↑「醫學實驗動物」關注我們！

《摔跤吧，爸爸》裡爸爸初開始非常想要個男孩來繼承其摔跤事業，全村人在想要個男孩這個事情上，熱情地出謀劃策，諸如「用黑白芝麻的種子，裹在玉米葉子裡，在日出之時，用左手去餵牛吃」，「Mahavir，這是一種能生男孩的特殊祈禱，每天都虔誠地讀一遍，一定能生男孩」等等，依然沒有生出一兒半子。因為，在性別決定這個事上，誰都沒有發言權，除了受精時的精子和卵子，一旦相遇，性別就再也無法改變，不管你是用左手去餵還是右手，更無論你是否每天都祈禱Mahavir。

眾所周知，在大多數哺乳動物中，雌性具有兩條X性染色體，雄性具有一條X染色體和一條Y染色體。雌性生殖細胞攜帶一條X染色體，在輸卵管內從容而慵懶地等待著千裡迢迢跋山涉水的雄性生殖細胞廝殺，當攜帶Y染色體的雄性生殖細胞奪得頭魁，即將發育為雄性個體，反之即為雌性。

然而，大千世界，無奇不有，日本奄美大島（Amami-OshimaIsland）的奄美刺鼠（Tokudaiaosimensis）生來便與眾不同。奄美刺鼠無論雌雄僅攜帶一條X染色體。甚至今年5月12日ScienceAdvances期刊上一篇題為」Flexibleadaptation of male germ cells from female iPSCs of endangered Tokudaia osimensis「報導雌性奄美刺鼠的誘導多能性幹細胞（inducedpluripotent stem cells，iPSCs）能分化為雌性和雄性生殖細胞。


圖1 T.osimensis棲息地

日本宮崎大學的相關研究人員在體外培養了來自一隻奄美刺鼠尾巴的成纖維細胞，並成功誘導了奄美刺鼠iPSCs系（T.osimensis iPSC lines）。然後用螢光標記這些細胞並導入小鼠囊胚裡，移植到代孕母鼠裡。結果發現大約1/4的胚胎和幼鼠是嵌合體（chimera）。即來自小鼠的囊胚和奄美刺鼠的iPSC細胞共同發育為一個完整的個體。

圖2種間雜交嵌合體胚胎

HONDAET AL, SCI ADV, 3:E1602179, 2017

嵌合體Chimera是個有意思的事情，其意原為奇美拉，希臘神話中會噴火的神獸，據《神譜》（The Theogony）記載，其為地母該亞（Gaia）和冥淵神塔爾塔羅斯（Tartarus）的幼子。它擁有羊身、獅頭和蛇尾，用當代的遺傳學觀點看，奇美拉是由不同基因型的細胞所構成的生物體，是典型的嵌合體，chimera。

圖3 chimera，奇美拉

言歸正傳，隨後，研究人員在成年嵌合體中發現其多種組織（包括棕色的奄美刺鼠皮膚和毛髮）中都發現了iPS細胞。iPS細胞隨機產生了精細胞和卵母細胞，但是數量比較低。也就是說雌性奄美刺鼠iPS細胞能夠在成年種間嵌合體的睪丸中產生雄性奄美刺鼠的生殖細胞，並且存活下來。來源於雌性動物的iPSC細胞，竟能發育為雌性和雄性嵌合體，WTF？難道雌性真的要一統世界了？

圖4 來源於雌性奄美刺鼠的IPSC的雌性、雄性奄美刺鼠

HONDAET AL, SCI ADV, 3:E1602179, 2017

但是別高興的太早，產生的這些生殖細胞是否具有生殖細胞功能的，是否能在受精中發揮作用，由於iPSC細胞產生生殖細胞的效率太低，並未能真正測試。

宮崎大學的研究員Honda證實，他的團隊計劃努力改進產生生殖細胞的效率，並在體外培養皿中測試這種方法產生是否能產生奄美刺鼠的卵子、精子甚至受精卵。

對於瀕危動物的繁衍來說，我們建立自然保護區，提供適宜的棲息地讓其繁衍生息，甚至輔助生殖，但是有些瀕危動物的繁殖率依然很低，甚至我們面對地球上僅剩最後一隻雌性或者雄性動物時無能為力，只能揮手告別，這種方法的潛在應用就有可能帶來新的希望。

另外，在這項研究裡，我們有可能發現性別在奄美刺鼠中是如何決定的，甚至理解哪些是可以改變而哪些無法改變，就有可能揭示出我們的性別決定系統可能具有多大的靈活性。

性別決定在大多數哺乳動物身上是從受精卵就已經確定了，而奄美刺鼠美妙而神奇的性別決定卻才剛剛開始，這正如薛丁格的貓一樣，將雌性iPS細胞注射入小鼠囊胚裡發育而來的雌性和雄性的個體的概率是隨機而又不確定的，這些雌性iPS細胞「似雌非雌」。而這樣的事情是如何發生的，了解到在性別決定中哪些是可以改變而哪些無法改變，就有可能揭示出我們的性別決定系統可能具有多大的靈活性。

參考資料：

Arata Honda, NarantsogChoijookhuu, Haruna Izu et al. Flexible adaptation of male germ cells fromfemale iPSCs of endangered Tokudaia osimensis. Science Advances, 12 May 2017,3(5):e1602179, doi:10.1126/sciadv.1602179


相關焦點

  • Science子刊:源自雌性奄美刺鼠的誘導性多能幹細胞能夠分化為精...
    但是，雄性和雌性奄美刺鼠（Tokudaia osimensis）僅攜帶單條X染色體。奄美刺鼠是日本一個島嶼土生土長的頻危嚙齒類動物。在一項新的研究中，來自日本宮崎大學等研究結構的研究人員將來自一隻雌性奄美刺鼠尾巴的成纖維細胞重編程為誘導性多能幹細胞（induced pluripotent stem cells, iPS細胞）。
  • 「綠林好漢」刺鼠拯救熱帶樹木
    在儲藏黑棕櫚樹種子之前，刺鼠會將果肉剝掉，以防被其他動物發現。圖片來源：Christian Ziegler 刺鼠有貓一般大小，號稱齧齒動物中的「綠林好漢」。當刺鼠偶然發現同伴埋藏的種子時，它會把種子挖出來，然後藏到一個新的地方。當然，這種「搶劫」的行為是自私的，但是，一項新研究發現，刺鼠的這種行為可能拯救了一種熱帶樹木免於滅絕。
  • 「鼠」你最萌!南京紅山動物園中美毛臀刺鼠添新丁,太萌了!
    記者從南京市紅山森林動物園獲悉，近日，中美毛臀刺鼠家族又添丁，新出生了4個寶寶，分別來自兩對父母。兩隻大一點的寶寶更加活潑愛動，另外兩隻小一點的寶寶膽子比較小，喜歡躲起來。現在家族裡有8大4小共12位成員。
  • 【12月19日】紀念刺鼠樂隊主唱馬萬裡專場演出
    風格以GRUNGE、PUNK等風格為主在這個浮躁、充滿欺騙的社會、大多數人選擇逃避或者妥協、刺鼠樂隊則以鬥士的姿態站出來和這樣的生活死磕、勇於向一切不公和虛偽宣戰、「刺鼠」就像他們生活的狀態、身居地下、卻長滿了背刺、他們用嘈雜而失真的音樂氛圍和聲嘶力竭的吶喊向人們展示他們的態度
  • 羅氏蟲社鍬甲知識分享 小而精緻系列之日本奄美小鍬
    3、日本的小鍬日本小鍬有2個品種，分別為日本小鍬和奄美小鍬，前者包含有5個亞種，後則有4個亞種。奄美小鍬好了，現在開講奄美小鍬以及亞種。它們常見於日本離島（北海道、本州、四國、九州之外的島嶼）150~200m的低海拔地區，發生期為夏季初，到8月為最盛期，屬於樹棲型種類，夜間或飛行或者聚集在樹汁處進食。野外繁殖卵期1月左右，幼蟲生存於溼度略高的軟朽木之中，幼蟲期大致為1年。
  • 有「鼠」卻非鼠,叫「豬」卻是鼠,動物園裡有一群「鼠明星」
    在動物界中，廣義的「鼠」為所有齧齒目動物，有34科2300餘種，狹義的「鼠」特指鼠科，也有770餘種。 雖說平日裡大家對老鼠並不太喜歡，但在動物園裡，齧齒目或名字帶「鼠」的動物「明星」們，卻是一個比一個萌。除了海狸鼠這位真正屬於齧齒目、名字裡又有鼠的「主角」外，園裡還藏著名字有「鼠」卻非鼠、叫豬卻是「鼠類近親」的物種們，它們的故事也很有趣。
  • 鼠年生肖植物│以「鼠」之形,冠「鼠」之名
    鼠年說鼠。鼠是一種令人又愛又恨的小動物，常在文學作品中出現。「小老鼠，上燈臺，偷油喝，下不來。」鼠的第一個象徵意義是靈性，因老鼠膽小多疑，警惕性極高，它的身體又十分靈巧，能夠穿牆越壁，奔行如飛。鼠的第二個象徵意義是生命力強，因老鼠的繁殖力強，成活率高，壽命也比較長。在植物界，屬「鼠」的植物可不少。
  • 薛丁格方程及薛丁格的貓
    大家好，歡迎收看我的百家號萌萌說說說，今天小編要給大家介紹的是薛丁格方程及薛丁格的貓。薛丁格方程埃爾溫·薛丁格為量子力學作出了最寶貴的貢獻。他在意識到粒子表現出波動性後,提出了一個波動方程來描述亞原子粒子的運動。
  • 薛丁格的「兒童牛奶過敏」
    簡直可以說是「薛丁格的牛奶過敏」。 薛丁格之估不準 這個世界上究竟有多少嬰兒對牛奶過敏呢？ 這真不好說。 據世界過敏組織估算，兒童牛奶過敏的比例大概在1.9%~4.9% 之間【1】。
  • 薛丁格的女朋友為什麼不如薛丁格的貓有名？
    提到薛丁格的貓就要提到薛丁格這位物理學家，他給出了薛丁格方程，這個方程在量子力學中的地位足以和牛頓第二定律在力學中的地位相媲美。這個薛丁格的貓問題已經困擾物理學家將近100年，至今也沒有得到解決。從已知的材料中可以看到，薛丁格的情史非常豐富。1925年底，薛丁格帶著情人去阿爾卑斯山度假，不久後給出了以他名字命名的薛丁格方程。一些科學史工作者對這段歷史比較著迷，希望知道這位情人是誰，到底有何魅力能夠讓薛丁格靈感爆發給出大名鼎鼎的薛丁格方程。遺憾的是，科學史工作者對此幾乎是一無所知。薛丁格的這位情人到底是誰也成了一個無解的方程。
  • 薛丁格的女朋友為什麼不如薛丁格的貓有名?
    進入資訊時代後，量子力學與人類的生活聯繫越來越密切，沒有學過《量子力學》課程的人也能經常聽到量子糾纏、薛丁格的貓等與量子力學相關的概念。提到薛丁格的貓就要提到薛丁格這位物理學家，他給出了薛丁格方程，這個方程在量子力學中的地位足以和牛頓第二定律在力學中的地位相媲美。
  • 從薛丁格方程到薛丁格的貓,薛丁格的這兩件東西顛覆了整個世界
    量子講堂第十三期：從薛丁格方程到薛丁格的貓，薛丁格親手創建的這兩件東西，第一件東西顛覆了經典物理學，第二件東西則顛覆了整個宏觀世界說起薛丁格，可能大家第一時間想到的就是那隻讓整個世界都為之瘋狂的薛丁格的貓，但薛丁格的貓僅僅是一個思想實驗而已。
  • 薛丁格方程
    薛丁格方程可以分為「含時薛丁格方程」與「不含時薛丁格方程」兩種。含時薛丁格方程與時間有關，描述量子系統的波函數怎樣隨著時間而演化。不含時薛丁格方程則與時間無關，描述了定態量子系統的物理性質；該方程的解就是定態量子系統的波函數。量子事件發生的概率可以用波函數來計算，其概率幅的絕對值平方就是量子事件發生的概率密度。
  • 薛丁格的貓是什麼意思?薛丁格的貓來源
    薛丁格的貓是什麼意思?薛丁格的貓被稱為史上最著名十大思想實驗之一，其提出和實驗過程對人類思想的研究具有重要的指導與推動意義。
  • 薛丁格提出「薛丁格的貓」,竟是為了推翻量子力學?
    薛丁格是量子力學的奠基人之一，1926年，他提出了波函數和薛丁格方程，構建了量子力學的一種數學形式——波動力學，奠定了近代量子力學的基礎。但是，他在1935年卻提出一個怪異的思想實驗——薛丁格的貓，這個實驗構建了一隻看上去處於「死」和「活」的疊加態的貓，讓人們感覺量子力學十分荒謬。一隻既死了又活著的貓，這還不夠荒謬嗎？
  • 鼠年生肖植物(下篇)│細「鼠」上植外的流浪「鼠」
    鵲語紅梅放，鼠歲喜氣濃，新的一年已到來，在之前的《鼠年生肖植物（上篇）│細「鼠」上植的「小老鼠們」 》中已經扒過上海植物園內的「小老鼠們」了，那麼接下來，上植君再給大家補補課，來科普一下上篇中尚未涉及到的這些流浪 「鼠精靈」。「鼠」字輩老鼠耳朵鐵包金（Berchemia lineata）鼠李科勾兒茶屬，俗名老鼠耳。
  • 「薛丁格的貓」
    薛丁格的貓這個詞常常被網友們來拿說，但是其具體意思卻沒多少人去深究，歸根結底，薛丁格的貓還是比較費解的。薛丁格的貓是量子物理學的一個理論，大致意思是說當沒有人能看到盒子裡面的一隻50%概率死掉情況下的貓時，這隻貓既可以是活的，也可以是死的，叫做「量子疊加態」，也可以說是「薛丁格貓態」。
  • 日本刺鼠鼴田鼠已失去Y染色體
    格雷教授在2016年的一篇報告中闡述，日本的刺鼠和鼴田鼠兩個物種已經完全失去了Y染色體，而Y染色體消失或努力拷貝基因將不可避免地導致生育問題。當然，從物競天擇的角度看，也可能預示這一過程最終會促使新物種的形成。