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不孕不育的骡子咋又能生了?

2018-11-02 09:05来源:科技日报

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骡子

  作为马和驴的杂交后代,骡子从进入人们的生产生活中起,其不能生育的特性就已被人们熟知并作为常识固化。然而近一年多来国内的两个真实报道,颠覆了这一常识。

  近日,内蒙古赛科星家畜育种与繁育生物技术研究院从河北省围场蒙古族自治县购得一只由骡子生育出的小骡驹,并组织团队对其进行研究,旨在寻找出骡子可以生育的原因所在。

  自古以来,人们就常用“公鸡下蛋,骡子下驹”来比喻不可能发生的事,骡子不能生育,已成常识。目前,学界已经找出了可被普遍认同的“骡子不孕不育”的原因所在,但是面对偶有发生的骡子下驹的个例,遗传学界还是一头雾水,众说纷纭。骡子到底能不能生育,也成为困扰世界遗传学界的一个谜题。

  骡子生驹个例颠覆固有认知

  作为马和驴的杂交后代,骡子从进入人们的生产生活中起,其不能生育的特性就已被人们熟知并作为常识固化。然而近一年多来国内的两个真实报道,颠覆了这一常识。

  2017年3月出现在网上的一则报道称,河北省围场蒙古族自治县农民邱志强家的一头母骡子生出了一只健康的小骡驹,成为当地当时最吸人眼球的新闻。新闻视频显示,小骡驹出生后表现出与马驹和驴仔相同的行为特征:站立行走、吃母乳。

  围观村民纷纷表示,若非亲眼所见,绝不会相信骡子下驹,这简直是天下奇闻。在此之前,山东省某马业公司,一头骡子在技术人员的帮助下成功产下一头骡驹,此个例被认为是国内有记载以来,母骡子生育的首个案例。

  惊奇和兴奋之后,技术人员很快开始担心,母骡子会不会像其它马属动物一样,表现出对骡驹应有的母性。但是经过观察发现,大家的担心是多余的,骡驹出生后不久,母骡子就开始舔舐小驹,并出现护犊行为。

  不能自圆其说的骡子生育理论

  骡子并不是动物界自然进化出的物种,而是马和驴杂交之后的产物,但因其体格健壮、寿命长,自古就成为畜力使用的不二之选。据科普资料介绍:骡子长得比驴大,又比马强壮,它的力量表现在腰部,因其盆骨不能开合,故不能产子。但是这种说法似乎远远不能从遗传学上解释骡子为何不能生育。

  1916年,科学家首次从细胞学的角度论述了雄性骡子不育的原因。他指出,骡子的父母(马和驴)染色体数不均等,造成了减数分裂阻滞而导致雄性骡子无精子产生,从而失去繁殖能力。

  1973年,科学家又确认了雌性骡子不孕的原因:马有64条染色体,而驴有62条染色体,杂交产生的骡子染色体数为63条。因此,不论是马骡还是驴骡,由于其父母提供的染色体数不均等的矛盾,雌性骡子卵巢内卵母细胞无法进行减数分裂,从而无法产生可正常生育的卵子。

  在此基础上,国际遗传学界针对骡子生出骡驹的现象,提出了一系列解释。如1939年被报道的“回归论”认为,母骡子只有产生含马或驴的染色体组合的卵子时,才具有繁育能力,而且其后代为纯种的马或驴。

  而在1953年被学界提出的“动物杂交可育亲缘假说”认为,杂交个体在进行减数分裂时来自母方的染色体优先保留在卵细胞内,容易形成只含有母方染色体组成的正常单倍体卵子,导致杂交个体可育,这种骡子可以经过与马或驴的回交,生出纯粹的马或驴。但是随后有科学家对多匹母骡子生育的后代进行染色体核型分析,发现其染色体组与亲本马或驴无一完全相同,从而证明了它们并未“回归”,同时也否定了“动物杂交可育亲缘假说”。

  为了解开骡子生育之谜,由内蒙古带血高原动物遗传资源研究中心和内蒙古赛科星家畜育种与繁育生物技术研究院组成的研究小组从邱志强手中购买了那只雌性小骡驹,并对其展开研究。

  研究小组带头人、英国剑桥大学Gurdon发育生物学研究所兼职研究员、内蒙古大学博士生导师李喜和告诉科技日报记者:“近百年的科学研究,始终众说纷纭,没有从根本上、通过无可置疑的理论研究结果来解释骡子的可育问题,甚至对公骡子为何不产生精子这一问题也没有明确的科学解释。所以我们成立的研究小组,决定从马属雄性动物DDX3Y(一种精子发育相关蛋白抗体)基因克隆测序入手对这一谜题进行探索,通俗地讲,就是先解释公骡子不育的问题,再以此为基础探索为何出现公母骡子可生育的问题。”

  解开骡子的生驹之谜还很遥远

  李喜和告诉记者:“首先我们很清楚,我们距离解开骡子的生育之谜还很遥远。百年来的事实告诉我们,破解骡子的生育之谜,是一个十分浩繁的技术工程,不可能一朝一夕完成。我们的实验选取了一个点作为开始,就是为什么公骡子不能产生精子。”

  遗传学界已有研究表明,DDX3Y基因的缺失突变,会导致严重的精子生成损害,造成雄性体内精子的显著减少或完全消失。在内蒙古赛科星家畜育种与繁育生物技术研究院的实验室内,研究小组选取公马、公驴、公马骡、公驴骡和公骡驹各一头作为研究对象。研究人员通过基因组DNA提取、引物设计与合成、PCR扩增条件、PCR产物克隆与测序等方法逐步展开了研究和实验,以期找到骡子与亲代的DDX3Y基因间的差异。

  实验对5种马属雄性动物DDX3Y基因结构进行了克隆与DNA测序比较研究,结果表明:公马、公驴、公马骡、公驴骡和公骡驹两两配对序列相似性很高,最低为公马和公驴,其相似度也达到了99%;最高为公马骡和公驴骡、公马骡和公骡驹、公驴骡和公骡驹,3个对比组合相似度均达到99.9%,5种马属动物之间仅存在55个碱基的差异。

  研究团队成员李少华博士说:“我们试图从DDX3Y入手获取信息,结果显示,我们的研究方向需要调整,因为实验数据告诉我们,骡子的DDX3Y发生突变和缺失的几率极小。”

  “首次实验检测比较了马属雄性动物及其杂交后代的DDX3Y基因序列,同时预测了氨基酸编码特征,进一步分析了基因进化的亲缘关系,为下一步研究DDX3Y基因功能与公骡子不育调控机制提供了基础科学研究。”李喜和说。

  研究小组在得出这一轮实验结果的同时,也产生了新的猜想和计划。李少华表示,下一步,一方面他们将着重从新购来的骡驹入手进行研究;另一方面,通过新的实验来印证猜想:“基因拷贝数多能增加精原细胞蛋白的表达量,这样可以避免在减数分裂过程中若Y染色体不与X染色体配对导致的基因缺失,确保与精子生成关系密切的基因表达。骡子的染色体数目为63条,配对容易紊乱,我们猜想是否DDX3Y基因拷贝数很少,发生丢失的几率很高,继而导致精子发生阻滞。这一猜想,还有待于我们新一轮实验的印证。”(记者 胡红波 张景阳)

[责编:武玥彤]

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