動物「代孕父親」來了，為瀕危物種的遺傳保護打開大門

2020-10-14 中國數字科技館

基因編輯得到的「代孕」公牛

圖片來源：物理學家組織網

本報記者 馬愛平

都聽說過「代孕母親」，但你聽說過「代孕父親」嗎？這並非天方夜譚。

從常識來看，雄性動物沒有子宮，無法完成孕育新生命的重任。與「代孕母親」不同的是，「代孕父親」只是為了培育更多優良精子。

這一技術進展9月14日發表在《美國國家科學院院刊》上，為美國威斯康辛州立大學、猶他州立大學、馬裡蘭大學和英國愛丁堡大學羅斯林研究所的研究人員6年合作的結果。

動物胚胎被培育成「代孕父親」

因克隆出世界上第一隻哺乳動物多利羊而聞名的英國愛丁堡大學羅斯林研究所的研究人員與美國科學家合作，利用基因編輯工具CRISPR-Cas9，在動物胚胎中敲除一種與男性生育能力有關的基因——NANOS2基因，這些動物胚胎將被培育成「代孕父親」。將捐贈動物（供體）的幹細胞移植到「代孕父親」的睪丸後，「代孕父親」們開始產生只含有供體動物遺傳物質的精子。

那麼，這次基因編輯技術在培育「代孕父親」的過程中是如何操作的？「利用基因編輯工具CRISPR-Cas9，敲除了動物胚胎中雄性育性特有的基因，使該雄性動物無法產生精子而沒有生育能力。研究人員再將其他種畜的精原幹細胞移植到基因編輯動物的睪丸中，使其可以正常產生精子。」中國農業大學分子生物學博士湯波在接受科技日報記者採訪時表示。

湯波說，由於基因編輯雄性動物產生的精子並不屬於自己，而是屬於其他種畜的，因此這種基因編輯動物被稱為「代孕父親」。相對而言，胚胎移植和體細胞克隆技術則需要使用「代孕母親」，生育出遺傳上屬於其他種畜的後代。

值得注意的是，「代孕父親」所產生的精子只含有供體動物的遺傳物質。也就是說，這些精子孕育出的後代是供體動物的，「代孕父親」充當的角色是精子生產機器以及幫助雌性完成受孕。

研究人員稱，這項技術將加速家畜所需特性的傳播，並提高全球食物產量。它還將使偏遠地區的育種者能夠更好地獲得世界其他地區優秀動物的優良特性，並使山羊等難以運用人工授精技術的動物獲得更精確的育種。另外，這項技術還為瀕危物種的遺傳保護打開了大門，瀕危物種因數量不斷減少，從而限制了它們的遺傳多樣性。

可克服現有畜牧業育種技術局限

幾十年來，科學家們一直在尋找一種製造代孕後代的方法，以克服選擇性育種和人工授精的局限性。在很多時候，人工授精要求嚴格而且無法成功應用在一些動物身上，這阻礙了培育更優良動物品種的進展。

「代孕父親」技術可以解決這些問題，因為這種技術以自然的方式，通過正常繁殖傳遞供體的遺傳物質，這使得牧場主和牧民能夠讓養殖的動物在牧場或田野上正常地互動。因為分化精子的幹細胞通過冷凍可以運送至不同的地方，捐贈者和代孕者甚至可隔空「傳遞遺傳物質」。

湯波介紹，利用這種「代孕父親」技術，科學家可以使得原本性能低下的種畜生產出大量性能優良的精子，再結合人工授精技術，可以快速繁殖出大量的優良畜群，大大加快畜種改良進程，提高畜產品生產效率和飼料轉化率。

湯波舉例道，在畜牧生產中發現一頭最優秀的種公豬後，一般會採用這頭種豬的精液給儘可能多的母豬配種。但是一頭種公豬精液生產能力是非常有限的，而要採取常規技術培育出這種優良種公豬，又需要幾年時間。如果通過「代孕父親」技術，則可以藉助更多的「代孕父親」，在短時間內生產大量優良精液。

為什麼之前的動物人工繁育技術不能滿足畜牧業的育種需求？湯波介紹，人工繁育技術包括人工授精、胚胎移植等技術。人工授精是利用優良公畜的精液配種儘可能多的母畜，充分發揮優良公畜的遺傳優勢，但是優良公畜特別是最優秀的公畜，往往並不多見，因此限制了人工授精技術的使用。

「胚胎移植技術則是將在體外製備的胚胎或超數排卵獲得的胚胎，移植到性能低下的其他母畜體內，短時間孕育更多優良母畜的後代，以儘量發揮優良母畜的遺傳優勢。如果優良母畜數量偏少，胚胎移植技術也無法發揮作用。」湯波說。

本文來自：科技日報

相關焦點

  • 科學家歷經6年成功培育「代孕父親」由克隆羊多莉所在研究所...
    我們都聽說過「代孕母親」，但你聽說過「代孕父親」嗎？這並非天方夜譚，而且據說這種技術已經被應用在豬、山羊和牛等一系列哺乳動物身上。的確，從常識來看，男性沒有子宮，無法完成孕育新生命的重任。但「代孕父親」與「代孕母親」不同，他們代孕的只是精子。
  • 科學家成功培育「代孕父親」
    該技術可以加速家畜優良性狀的傳播，並為不斷增長的全球人口提高糧食產量。此外，該技術使偏遠地區的種畜更易於獲得其它地區優良動物的遺傳物質，並幫助山羊等難以使用人工授精的動物獲得更精確的育種。Oatley領導的研究小組利用基因編輯工具CRISPR-Cas9，在動物胚胎中敲除一種針對雄性生育能力的基因（NANOS2基因），然後將這些胚胎培育成「代孕父親」。這些雄性動物出生時是不育的，但其他方面都很正常，因此在研究人員將供體動物的幹細胞移植到它們的睪丸後，它們便開始產生只攜帶供體動物的遺傳物質的精子。這項研究的實驗對象包括小鼠、豬、山羊和牛。
  • 科學家歷經6年成功培育「代孕父親」，由克隆羊多莉所在研究所親自操刀
    我們都聽說過「代孕母親」，但你聽說過「代孕父親」嗎?但「代孕父親」與「代孕母親」不同，他們代孕的只是精子。研究人員利用基因編輯工具CRISPR-Cas9，在動物胚胎中敲除一種針對男性生育能力的基因--NANOS2基因，這些動物胚胎將被培育成「代孕父親」。這些雄性動物出生時是沒有生育能力的，但在研究人員將捐贈動物(供體)的幹細胞移植到它們的睪丸後，它們開始產生精子。值得注意的是，「代孕父親」所產生的精子只含有供體動物的遺傳物質。
  • 「代孕爸爸」來了！歷時6年，多國科學家創造可以代孕的雄性動物
    不過，較大個體的豬、牛等動物的繁殖實驗目前還在進行當中。Oatley 實驗室也正在完善幹細胞移植過程，然後再進行下一步的嘗試。羅斯林研究所的 Bruce Whitelaw 教授表示，這項研究為雄性代孕這一概念提供了強有力的證據，也向世界展示了這項技術是真實的，是可以使用的。」
  • 基因編輯技術首次培育出「代孕」公畜，或可少用飼料和抗生素
    該技術可以加速家畜優良性狀的傳播，並為不斷增長的全球人口提高糧食產量。此外，該技術使偏遠地區的種畜更易於獲得其它地區優良動物的遺傳物質，並幫助山羊等難以使用人工授精的動物獲得更精確的育種。Oatley領導的研究小組利用基因編輯工具CRISPR-Cas9，在動物胚胎中敲除一種針對雄性生育能力的基因（NANOS2基因），然後將這些胚胎培育成「代孕父親」。這些雄性動物出生時是不育的，但其他方面都很正常，因此在研究人員將供體動物的幹細胞移植到它們的睪丸後，它們便開始產生只攜帶供體動物的遺傳物質的精子。這項研究的實驗對象包括小鼠、豬、山羊和牛。
  • 歷時6年，多國科學家創造可以代孕的雄性動物
    羅斯林研究所的 Bruce Whitelaw 教授表示，這項研究為雄性代孕這一概念提供了強有力的證據，也向世界展示了這項技術是真實的，是可以使用的。」大型動物育種的革命性突破幾十年來，科學家們一直在尋找一種簡單、高效的代孕後代的方法，以克服選擇性育種和人工授精的局限性。
  • 長江魚類減少了三分之二,克隆技術能拯救瀕危物種嗎
    好吧確實有人正致力於克隆瀕危動物，然而事情並不是我們想的那麼簡單，而且造成這些物種瀕臨滅絕的問題也不會因此而解決，第一隻由成年體細胞克隆的哺乳動物是1996年的多利羊，自此科學家們又克隆出了許多別的動物比如貓、狗甚至猴子，不久後瀕危動物也上了克隆名單。
  • 保護極度瀕危動物
    一、世界上極度瀕危的十大動物1、華南虎：現存數量：幾乎滅絕華南虎又叫廈門虎主要以野豬、鹿、狍子等食草型動物為食，曾經主要分布在我國的華東、華中、華南、西南地區。它是中國十大瀕危物種之一，也是我國的一級保護動物。
  • 行動起來,保護海洋瀕危物種
    3月3日，是第6個世界野生動植物保護日。《瀕危野生動植物種國際貿易公約（以下簡稱「CITES 公約」）秘書處確定今年世界野生動植物保護日的主題為「水下的生命：為了人類和地球」，重點聚焦海洋野生動植物的保護和可持續利用。
  • 國家林業局:大熊貓仍是瀕危物種 降級保護尚早
    IUCN的瀕危物種紅色名錄自1963年開始編制，每4年進行一次重要更新，被認為是記錄全球動植物物種保護現狀最全面的名錄，也是生物多樣性狀況最具權威指標之一。　　該名錄將物種保護級別分為9級，最高為「滅絕」，其次是「野外滅絕」。往下順延的「極危」、「瀕危」和「易危」3個級別統稱「受威脅」，之後是「近危」、「無危」、「數據缺乏」和「未評估」。
  • 《瀕危物種紅色名錄》更新 海洋瀕危物種保護形勢嚴峻
    7月18日，世界自然保護聯盟公布了更新版的《瀕危物種紅色名錄》，對全球瀕危物種保護狀況進行了全面評估，超過7000個物種被列入名錄，使得該名錄收錄的瀕危物種首次超過10萬個，達到105732個。其中，共有28338個瀕危物種面臨滅絕威脅。名錄顯示，海洋瀕危物種保護形勢嚴峻，有500種深海硬骨魚、16種鰩魚被列入名錄，鱗腳蝸牛成為首個瀕危深海軟體動物。
  • 上饒信州區發現世界級瀕危物種、中國一級保護動物桃花水母
    6月5日，上饒市信州區周田水庫發現了一種罕見的水生動物，經上饒農水部門有關專家鑑定，是有「水中大熊貓」之稱的桃花水母。桃花水母生活在清潔的江河、湖泊之中，是我國一級保護動物。其最早誕生於約5.5億年前，是名副其實的「活化石」，具有較高的研究價值和觀賞價值。「水中大熊貓」之稱的桃花水母。
  • 聖地牙哥動物園成功克隆瀕危野馬品種
    圖片來源：Los Angeles Times網頁截圖這匹被命名為庫爾特的克隆小馬看起來和其他的小馬沒有什麼兩樣。但是這匹兩個月大的馬是普氏野馬(Przewalski's horse)，原產於中亞，現已在野外滅絕，目前仍處於極度瀕危狀態，僅存約2000匹。
  • 保護瀕危物種正當時
    由聯合國支持的一項生物多樣性研究報告稱，人類過度活動損害自然生態，警告說，全球所有地區的動物及植物物種正急速下降，潔淨水源也大幅減少，危及糧食、飲用水及能源供應。
  • 美國首次成功克隆瀕危動物:「複製」已死三十餘年動物基因!未來將製造更多黑足鼬克隆體
    美國魚類及野生動物管理局宣布首次克隆出瀕危動物——一隻黑足雪貂。
  • 九江海關查獲一批國家重點保護野生動物製品 疑似瀕危物種
    九江海關查獲一批國家重點保護野生動物製品 疑似瀕危物種 2020-11-19 11:07:20 來源:中國新聞網 九江海關18日發布消息稱，九江海關近日查獲了一批國家重點保護野生動物製品
  • 【保護】瀕危物種水鹿現身我市
    近日，廣東樂昌楊東山十二度水省級自然保護區通過一紅外線攝像頭拍攝到了一瀕危物種在我市境內現身。 據專家介紹，水鹿是我國二級重點保護野生動物，2008年被列入《世界自然保護聯盟》瀕危物種紅色名錄。 市森林公安部門提醒廣大市民群眾，水鹿是一種瀕危的野生動物，是禁止狩獵和食用的。
  • 克隆技術已經非常成熟,為什麼不克隆瀕危動物,或者復活恐龍?
    然後去掉黑臉羊未受精的卵細胞中的細胞核，然後把之前芬蘭白臉綿羊的乳腺細胞細胞核植入到這個卵細胞中，之後利用電流刺激，以此來促進細胞融合，就會得到一個擁有新的遺傳物質的卵細胞。緊接著，科學家對這枚卵細胞精心培養，讓它進行分裂形成胚胎。當發育到一定程度後，就把這個卵細胞移植到代孕黑臉羊的子宮中，等待最終的分娩。
  • 動物保護組織:印尼非法野生鳥類交易已威脅瀕危物種
    【環球網綜合報導】據法新社8月11日報導，一個野生動物交易的觀察組織9日警告稱，在印度尼西亞國內市場有數萬瀕危的印尼野生鳥類非法出售。印尼野生動物交易平臺TRAFFIC的數據顯示，爪哇島上3個主要城市的5個市場共銷售了近2.3萬隻野生鳥類。
  • 海洋參考 | 海洋瀕危物種保護形勢嚴峻
    其中，共有28338個瀕危物種面臨滅絕威脅。名錄顯示，海洋瀕危物種保護形勢嚴峻，有500種深海硬骨魚、16種鰩魚被列入名錄，鱗腳蝸牛成為首個瀕危深海軟體動物。生活在德國水族館的犁頭鰩。兩種鰩魚成最瀕危海洋物種本次更新的名錄中共有16種鰩魚成為瀕危物種。其中，15種鰩魚為極危類別。像「犁頭鰩」的種群數量過去45年下降了80%。