兩卵子也能生育,同性生殖成為可能,男性是否會被淘汰?

2020-09-03 紅楓醫生DR

自然界所有的動物都分成雌雄和男女,人類男性的生殖細胞中含有X、Y兩種染色體,而女性為X染色體。當結合為XX時為女性,XY時為男性。

這是高中生物課本中就已經介紹的內容。

我們知道人類含有23對染色體,其中22對為常染色體,一對性染色體。

在產生生殖細胞的時候,會通過減數分裂產生只有一半染色體的生殖細胞,即為單倍體。精子和卵子都是單倍體。當它們融合後就會產生正常情況下的雙倍體受精卵,可以進一步的分裂發育成胚胎。

那麼,既然精子和卵子都是單倍體,精子和精子,卵子和卵子結合,同樣可以產生雙倍體,這種情況下,是否能夠產生可發育的胚胎呢?

正常情況下,同性生殖細胞之間是不可能產生融合的。要不然就不需要交配了。

即便是在實驗室操作的情況下,將兩種同性的生殖細胞強行融合(例如,通過顯微操作將一隻精子的細胞核植入另外一隻精子中)。形成的「受精卵」也不會進一步的發育成胚胎。

這是為什麼?

哺乳動物很難從同性父母那裡生育後代,這是因為在精子和卵子的發育過程中,來自父母的某些基因會在一個叫做基因印記的過程中關閉。因此,後代通常需要來自母親和父親的基因才能存活和正常發育。

基因組印記(Genomic imprinting)又稱遺傳印記,是通過生化途徑,在一個基因或基因組域上標記其雙親來源信息的遺傳學過程。這類基因稱作印記基因,這類基因表達與否取決於它們所在染色體的來源(父系或母系),有些印記基因只從母源染色體上表達,而有些則只從父源染色體上表達。基因組印記是一正常過程,此現象在一些低等動物和植物中已發現多年。印記的基因只佔人類基因組中的少數,可能不超過5%,但在胎兒的生長和行為發育中起著至關重要的作用。

當生殖細胞形成以後,它們就已經被標記了男女,哪些基因要表達,哪些不表達已經確定了。正常情況下,父系染色體和母系染色體結合成受精卵後,通過遺傳印記這一生物學特點,很多基因只會表達一方,以使基因表達順利進行。

那麼如果是兩個生殖細胞來自同性,比如兩個精子或者兩個卵子。那麼就會存在這種情況。很多印記基因同時表達或者同時不表達。這樣基因表達過程就不能夠順利進行下去,導致難以發育。

在自然選擇的過程中,為什麼會出現遺傳印記呢?

根據自然選擇的規律,存在即有理由。這種運行了數萬年歷史的生物學過程一定有其自身的意義。

目前科學家猜想,基因印跡在進化論意義上的優勢可能就是有效地防止單性生殖, 維持遺傳的多樣性, 增強物種對於惡劣環境的抵抗能力。  

在生物科學高度發達的今天,有人開始挑戰這一生物禁忌。

中國的研究人員就利用幹細胞和基因編輯技術,培育出了同性父母所生的小鼠。

一些老鼠有兩個親生母親,但是沒有父親的DNA。而另一些則有兩個親生父親,沒有母親的DNA。

中國研究人員使用了一種只包含一組染色體的胚胎幹細胞。在將編輯過的幹細胞從一隻雌鼠注入另一隻雌鼠的卵細胞之前,他們刪除了基因組中與印跡相關的三個區域。這一過程成功了,從210個胚胎中培育出29個健康的小白鼠——都是雌性。雌性小鼠活到了成年,並按照傳統的交配方式生育了健康的子代小鼠。

中國的研究團隊也在雄性老鼠身上進行了實驗,但沒有那麼成功。只有父親遺傳物質的老鼠出生後只活了幾天就死亡了。

這一研究結果帶來了很大的震撼。很多人甚至認為,男性的生殖地位將受到威脅,在漫長的自然選擇過程中,男性將會被淘汰。

首先,這項研究成果目前只是在實驗室小鼠的身上得到證實,而且成功率並不是很高,後期是否出現致命的副作用尚不可知。這項技術在靈長類哺乳動物身上能否起作用也不知道。更為重要的,對於雙性生殖,在漫長的人類歷史和自然選擇過程中,對於保持物種的進化起著極其重要的作用。單性生殖是否能夠保持物種的穩定性,目前都還是不知道的。

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