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

  • 夜迎“双十一”

  • 大理崇圣寺三塔安装避雷装置

独家策划

推荐阅读
在数据管理与使用方面,《实施方案》提出,实行物流公共数据分类分级管理,规范开展数据授权运营,扩大路网、轨迹、企业、人员等关键数据供给。
2025-11-11 10:03
中国科协日前发布的《中国科技期刊发展蓝皮书(2025)》显示,我国科技期刊总量持续增加,从2023年的5211种提升至2024年的5325种,整体影响力稳步提升。
2025-11-11 10:04
空天地一体化网络作为国家信息化的重要基础设施,其战略意义远超普通通信技术范畴,它不仅是我国实现信息全球覆盖、自主创新的必由之路,更是在数字时代掌握发展主动权的关键布局。
2025-11-11 10:02
拔尖创新人才培养不是考验瞬间爆发力的短跑,而是需要长期持久力的马拉松。 在课程体系搭建上,北航实验学校打造了“五级阶梯式”科技创新人才贯通培养课程群,实现从基础普及到进阶的无缝衔接。
2025-11-11 10:00
日前,国务院办公厅印发《关于加快场景培育和开放推动新场景大规模应用的实施意见》(以下简称《意见》),对相关工作作出部署。
2025-11-11 09:50
11月9日,国航C919重飞“两航起义”航线主题航班从香港飞抵天津,重温76年前“两航起义”的北飞航程,致敬“两航起义”爱国壮举。“两航”后代陈绍曾介绍,76年前,“两航起义”飞行员从香港驾驶12架飞机飞抵北京、天津,建设新中国民航事业。
2025-11-10 10:10
“超级细菌”指那些对多种抗生素具有耐药性的细菌。研究人员在一种常用药物的生产流程中意外发现一种很有前景的强效抗生素,能够杀死耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等“超级细菌”。
2025-11-10 10:09
11月9日,2025年世界互联网大会乌镇峰会在浙江乌镇闭幕。世界互联网大会秘书长任贤良用“聚焦构建网络空间命运共同体理念”“关注创新发展热点议题”“不断擦亮峰会品牌”“持续贡献智慧力量”概括了本届峰会的特点。
2025-11-10 10:08
使用供暖设备有哪些注意事项?一起来看!
2025-11-10 10:17
我们将围绕推进新型工业化人才需求,顺应实体经济和数字经济融合发展趋势,立足产业需求侧职责定位,多措并举加快推动制造业技能人才队伍建设。深入开展产业基础再造工程、制造业数字化转型行动等,依托项目培养高技能人才。
2025-11-10 10:07
ASC26报名链接:https://www.asc-events.net/StudentChallenge/ASC26/Register.php
2025-11-07 15:58
北京时间2025年11月6日11:00—14:00,地磁发生强烈扰动,达到大地磁暴水平(Kp=7),为橙色警报级别。
2025-11-07 13:39
阿特拉斯的成功观测是天问一号的一次重要拓展任务,利用探测器观测暗弱天体为天问二号开展小行星探测进行了技术试验,积累了经验
2025-11-07 09:37
天问一号环绕器利用高分辨率相机近日成功观测到星际天体——阿特拉斯。”据介绍,天问一号探测器于2021年2月进入火星环绕轨道,迄今已稳定运行4年8个月,目前状态良好。
2025-11-07 09:31
与会嘉宾围绕“人工智能+”深度融入产业创新发展等话题进行深入探讨,凝聚产业国际合作发展共识,推动构建开放包容的人工智能产业创新生态。
2025-11-07 09:29
谈及人形机器人何时能从“炫技”转向应用落地,优必选科技副总裁焦继超提出了分阶段的发展预期。中国电子学会机器人分会青年副主任委员、乐聚智能(深圳)股份有限公司董事长冷晓琨表示,预计明年人形机器人在工业领域会出现采购交付数量过万台的企业。
2025-11-07 09:28
“十四五”时期,我们将目光投向脑疾病领域,通过脑机接口技术,实现了“诊断—监测—治疗—预测”一体的大脑实时“观景”。一方面,脑机接口技术可以让神经系统“说话”,通过高精度解码神经信号实现对大脑的“意念读取”和精准诊断。
2025-11-07 09:18
遥远恒星大气爆发活动的起源区域有哪些特征,人类至今知之甚少。但科学家们正在通过分析太阳爆发活动,探究恒星大气爆发活动的奥秘。
2025-11-06 10:35
这几年,子午工程已经有不少应用场景。例如在航天员出舱时,提前进行空间天气预报,避免在太阳风暴来临、空间有高能粒子时出舱,保护航天员健康安全。
2025-11-06 10:34
智能穿戴设备产品形态从手环、手表延伸至耳机、眼镜、戒指等形式,新供给创造新需求,改变了消费者生活方式,推动着健康管理、时尚消费与技术创新的深度融合。
2025-11-06 10:32
加载更多