点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:“姊妹”帮忙,小鼠产崽不需“男方”
首页> 科普频道> 图文 > 正文

“姊妹”帮忙,小鼠产崽不需“男方”

来源:中国科学报2022-03-14 09:31

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  ■记者 赵广立

  这两天,中国科学家团队的一项最新成果颇具热度:他们用单个未受精卵细胞,培育出健康的小鼠,小鼠可存活至成年,还有了自己的后代。

  这项成果由上海交通大学医学院附属仁济医院魏延昌等人完成,论文近日发表在美国《国家科学院院刊》上。

  但在众多媒体报道中,科学家通过对单个卵细胞进行基因编辑等操作,就直接让母鼠生出存活的小鼠。

  这似乎违反了常识,因为哺乳动物卵子是减数分裂,其染色体数目只有体细胞的一半,而存活的哺乳动物应该是二倍体个体。

  实际上,这是对成果的误读。那么,小鼠产崽“不用爸”,背后究竟藏着什么玄机?《中国科学报》采访了中国科学院院士、中国医学科学院学部委员黄荷凤。

  来自“姊妹”的助攻

  众所周知,包括人类在内的哺乳动物都是有性繁殖,雌雄两种生殖细胞缺一不可;自然界中只有一些低等生物可以通过孤雌生殖(即单性生殖)繁衍后代。

  哺乳动物为啥不能孤雌生殖呢?最大阻碍来自于“基因组印记”,哺乳动物的精子与卵子结合产生后代的过程中,有的基因表达只能来自父本,有的只能来自母本,只有“父母双全”才能产下健康后代。

  但在实验室中,科学家陆续实现了同性生殖细胞结合产生后代。

  他们所采用的方法,就是改变这种“印记”、使生殖细胞在基因层面“变性”。

  在魏延昌等人的研究中,使生殖细胞在基因层面“变性”的工具是基因编辑技术。他们对小鼠卵母细胞的7个甲基化印记控制区域进行DNA甲基化重写后,在胞浆中注入另一个卵子的极体,创造了通过孤雌生殖诞生且可存活至成年的小鼠。

  近日有报道称,“魏延昌研究团队使用单个未受精卵子产生了可存活个体”,让不少人误解为只需编辑一个卵子就直接让母鼠生出存活的小鼠。但这显然不符合常识:哺乳动物卵细胞染色体数目只有体细胞的一半,而存活的哺乳动物应该是二倍体个体。

  黄荷凤帮助记者找到了这其中的关键:虽然小鼠没有“男方”帮忙,但它有“姊妹”助攻。这个“姊妹”叫作“第一极体”(PB1)。

  黄荷凤向记者解释说,卵母细胞在发育成熟的最后阶段会分裂产生并排出PB1,受精后又会产生并排出第二极体(2PB)。极体的体积大小只有卵母细胞体积的1/50左右,它的细胞质、营养物质虽然极少,但含有一半数目的染色体。该研究团队正是利用PB1,将其注入与其同胞的、经过基因编辑“变性”的卵母细胞,组成一个具有2n染色体数目的细胞,再经过培育产生后代。

  论文中对此也有描述:“……PB1被转移到同胞MII卵母细胞的细胞质中,形成二倍体孤雌胚胎”。

  “实际上,它还是一个双倍体。”黄荷凤介绍说,“这就好比有人穿了一件红衣服,但不能理解成这人只穿了一件衣服——人家里边还穿着‘背心’呢。”

  科学家探索已近20年

  黄荷凤告诉《中国科学报》,哺乳动物孤雌生殖成功的实验研究,最早可追溯至2004年。

  2004年,《自然》杂志报道,日本东京农业大学河野友宏团队修饰了小鼠未成熟卵细胞染色体的特定含印记基因H19的片段,使之模仿精子的染色体表达;之后,他们使用“变性”后的卵细胞(扮演精子角色)与正常卵细胞结合,最终产生了457个胚胎。

  这些胚胎中后来有2只小鼠出生。这是科学家首次编辑印记基因并成功实现哺乳动物的孤雌生殖,此后该研究领域引起广泛关注。

  2007年,韩国科学家黄禹锡曾在一次学术造假中,意外地创造出人类孤雌生殖干细胞系。该研究并非出于繁衍目的,而是尝试用于干细胞疗法。

  其他学者在2019年复现了该偶然事件,证实在现代技术支持下,人类可以进行单性生殖。

  在中国,2016—2018年中科院动物研究所相关团队发现,单倍体胚胎干细胞中的基因组印记更少,潜在的影响也更容易消除,这使得哺乳动物单性生殖的实验研究成功率变高。

  他们利用干细胞技术和基因编辑技术,不仅得到了健康的双母亲来源的小鼠,还诞生了世界上首只双父亲来源的小鼠(即孤雄繁殖)。相关论文刊登于《细胞—干细胞》。

  对比此前的研究,魏延昌团队此次在试验中换了一把不同的“剪刀”——应用最新的基因编辑技术来编辑印记基因——对特定的关键印记基因进行对应的甲基化和去甲基化,不仅更精准,其可编辑的基因数也更多。

  同时,他们使用了PB1这个此前常被忽略的细胞,让孤雌生殖从需要“两个卵母细胞”变成“一个卵母细胞和一个极体”。

  黄荷凤总结说:“尽管近年来该领域的研究还是围绕印记基因编辑的思路做文章,但可以看出,相关研究技术和研究策略正在一步步走向深入、不断精进。”

  为何研究哺乳动物单性生殖?

  需要指出的是,尽管研究不断改良、优化,效率逐步上升,但卵细胞基因修饰后培养出新个体的成功率仍然很低。

  那么,科学家为何还要研究哺乳动物的单性生殖?

  魏延昌团队在论文中写道,这项研究结果表明,可以通过对多个关键基因组印记控制区域的表观遗传重写来实现动物的孤雌生殖,这或为农业、科研和医学研究开辟新道路。

  也有生物学专家表示,首先,相关实验再次证明了哺乳动物孤雌生殖的障碍是一部分基因组印记;其次,类似研究也提供了一些重要信息,这些信息可以帮助理解各种基因在发育过程中的作用,甚至帮助理解某些不育症和先天疾病的起源,进而探索生殖的奥秘。

  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1073/pnas.2115248119

  https://doi.org/10.1038/cr.2015.151

  https://doi.org/10.1038/nature02402

  https://doi.org/10.1089/clo.2007.0063

  https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2010.07.001

  https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004

  《中国科学报》 (2022-03-14 第1版 要闻)

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 告别“旧国标” 电动自行车迎新规

  • 甘肃敦煌:冬春旅游优惠政策开始执行

独家策划

推荐阅读
建设教育强国,基点在基础教育。 特别值得一提的是,我校教师创新性地构建了以跨学科项目学习为核心、贯通小初高认知发展,融合科学家精神、工程师思维与设计师视角的科学教育“PRIDE项目式课堂”模式。 此外,科学教育联合培养共同体,也是学校科技教育的有力支撑。
2025-12-02 10:09
今年12月2日是第十四个全国交通安全日,相关部门将围绕“文明交通 礼行天下”主题开展一系列活动。”  公安交管部门提醒:重载车辆、新手驾驶人等慢速群体尽量使用右侧车道通行,减少因较大速度差导致交通拥堵或事故。
2025-12-02 10:08
作为国内单机容量最大、效率最高燃气机组,与传统燃煤机组相比,应急调峰能力大幅提升,能源利用更高效。其碳排放强度仅为百万千瓦燃煤机组的40%,且几乎不产生颗粒物和二氧化硫,从源头减少污染。
2025-12-02 10:08
近日,法国空中客车公司与欧盟航空安全局相继发布声明,要求全球约6000架空客A320系列飞机紧急停飞维修。“此次事件的核心原因是受到单粒子翻转的影响,同时也暴露出航空电子设备对高空飞行环境中太阳辐射影响应对不足。
2025-12-02 10:07
转录组测序显示,受体植物中茉莉酸信号通路被激活;高效液相色谱-质谱检测证实,受体植物根系中茉莉酸及活性衍生物JA-Ile含量增加。”  该团队发现,茉莉酸甲酯处理能模拟菌根网络介导的互作效应,激活植物茉莉酸通路,改变根际微生物组,富集有益菌。
2025-12-02 10:06
中国科学技术大学教授潘建伟、朱晓波、彭承志、龚明等与山西大学教授梅锋等合作,基于可编程超导量子处理器“祖冲之二号”,首次在量子体系中实现并探测了高阶非平衡拓扑相。
2025-12-01 09:33
在距离海平面千米的深海,阳光无法抵达,海水冰冷,压力极大。然而,在环境极端的“海底沙漠”中,却生长着形态各异、结构复杂的深海珊瑚,构建起生机勃勃的海底“秘密花园”。
2025-12-01 09:32
推动科技创新和产业创新深度融合,是加快发展新质生产力、建设现代化产业体系的内在要求,也是塑造高质量发展新动能新优势的战略抉择。
2025-12-01 09:23
红小豆又名赤豆、小豆,是中国老百姓餐桌上一种颇受欢迎的杂粮,但科学家对其基因组的了解还不够深入。
2025-12-01 09:23
在“梦想”号问世之前,中国科学家想要开展深海大洋钻探研究,只能“借船出海”。
2025-12-01 09:22
11月28日晚,2025中国・E-TOWN电竞节超级冠军杯开幕式在位于北京经济技术开发区(又称“北京亦庄”)的北京智慧电竞赛事中心举行。
2025-11-28 20:51
加强重点液态食品道路散装运输监管,守护“舌尖上的安全”;督促连锁餐饮企业落实食品安全主体责任,规范一些连锁餐饮企业“只开店、不管店”问题;“旧国标”电动自行车全面停售……12月新规,一起来看!
2025-11-28 17:11
从神舟二十号乘组换乘返航的刷屏热搜,到“太空烧烤”的温情热议;再到“十五五”期间中国计划发射4颗科学卫星任务……近期中国航天事业的新进展层出不穷。
2025-11-28 09:15
人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,其标准化建设直接关系到关键核心技术自主可控、智能成果普惠于民以及在全球科技治理中赢得话语权。
2025-11-28 05:00
在黑龙江省齐齐哈尔市甘南县东阳镇隆胜村树莓园,凛冽寒风中,东北农业大学园艺园林学院教授霍俊伟正蹲在田埂上仔细查看果树修剪情况。
2025-11-28 05:00
11月27日,国家文物局在京召开专题新闻发布会,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副所长付巧妹向媒体介绍了石峁遗址最新科学研究成果。
2025-11-28 05:00
日前,中国科学技术大学自旋磁共振实验室王亚教授等与浙江大学海洋精准感知技术全国重点实验室合作,在纳米尺度量子精密测量领域取得重大突破
2025-11-28 05:00
近日,在广西南宁举行的全国科普创作大会上,中国科普作家协会发布了2025年度十大科普热词——全国科普月、科学家精神、大模型、低空经济、人形机器人、智能体、创新文化、工业遗产、场景创新、科幻产业。
2025-11-27 05:40
近期,在一些电商平台,有买家利用AI技术制作假图,伪造商品质量问题,向商家骗取“仅退款”,引发大家关注。利用AI造假骗取退款,既反映出这些人的诚信缺失,更触碰了法律红线。
2025-11-27 09:07
在城市公共服务领域,“祥云”载人飞艇可用于大型活动期间的空中安保巡逻、交通流量监测或承担城市形象的空中展示平台。
2025-11-27 09:06
加载更多