老鼠生出來有毛嗎（同性老鼠生出了鼠寶寶）

2023-07-30 20:54:23

出品：科普中國

製作：蘇澄宇

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

如果問你老鼠是如何生出小寶寶的？你肯定會說這還不簡單，肯定和趙忠祥老師解說的《動物世界》一樣：

"春天來了，萬物復甦，

大草原又到了動物們交配的季節。

雨季又過了,又到了交配的季節，

公老鼠趴在了母老鼠的身上，

發出了酣暢的聲音！！！"

但最近的一篇發表在《細胞幹細胞》（Cell stem cell）的論文可能要打臉了。

來自中科院的研究人員利用幹細胞和基因編輯手段，分別獲得了僅由雌性及雄性親本生育的小鼠。

雖然同性雄鼠的寶寶只存活了約48小時，但同性雌鼠生出的寶寶是完全健康的，不僅活到了成年期，後來還和另一隻雄鼠交配生出了鼠寶寶。

精卵結合生殖方式具有的優勢

誠然，單性生殖（又稱孤雌繁殖，它們生產的卵子不經過受精過程，也可以單獨發育成後代）在大自然並不是一件稀罕事，比如之前傳出的在歐洲可以自我複製的小龍蝦就是如此。單性生殖一般發生在植物、無脊椎動物以及少部分脊椎動物身上。

但對於哺乳動物來說，繁殖有著一套亙古不變的法則，必須是雌性的卵子和雄性的精子結合，沒有任何一種哺乳動物可以依靠單一性別進行生存繁衍，哪怕是奇葩的卵生鴨嘴獸也是如此。

從遺傳學上來說，是"基因組印記"存在的緣故。20世紀80年代的實驗表明，人類雄性和雌性的染色體是不對稱的（XY和XX），這意味著你不能只使用兩組雌性或雄性的DNA來產生新的個體。

你的祖傳染色體

不管來自父親還是母親那邊的染色體，都包含有你正常生長的所有遺傳信息，但是不同的基因會根據父母的性別而被限制表達，產生一種叫做"基因組印記"的東西。

基因組印記

簡單來說，來自母親和父親的染色體的DNA中都各自有不同的少數地方不能製造蛋白質。而這時，如果母親提供的染色體無法製造出所需的蛋白質，便可依賴父親所提供的染色體製造，反之亦然。所以，當染色體都是來自父親或母親的話，便會缺少某些蛋白質，而其中一些所缺失的蛋白質，正是胚胎發育所需要的。這種基因組印記的現象存在於所有哺乳類動物身上。

從進化的角度來看，精子與卵子結合的生殖方式比起孤雌生殖有著顯著的優勢。一般認為單性生殖的這些生物已經進入了進化的盡頭，因為它們也算某種程度上的"克隆體"，缺乏基因多樣性可能最終難以演變成新物種而滅絕。而精子與卵子結合的這種有性生殖方式能產生更多的基因組合，增加適應性演化的機率，防止有害突變的積累。

換句話說，有性生殖產生的多樣化的基因組合後代，總會有一些後代能適應環境變化而生存下來。

但要說明的是，科學家研究的雖然和前面說的孤雌生殖有著類似的地方，都是單一性別生殖，但孤雌生殖是同一個體生出來的，只有一個媽媽，而同性生殖是兩個不同的同性個體生出來的，也就是有兩個媽媽或者兩個爸爸。

所以，科學家現在做的研究並不是孤雌生殖的那種"克隆"，同性生殖生出的鼠寶寶依舊具備了有性生殖的雜種優勢。

歷史上關於同性生殖的研究

其實歷史上早有人在哺乳動物的同性生殖上做研究了，在這裡只列舉其中一小部分。

1960年，生物學家海倫·克魯斯（Helen Crouse）發明了"基因組印記"這一專業術語，這種基因印記是等位基因依賴雙親性別表達，不符合孟德爾遺傳定律的特殊遺傳現象。在那時，她就意識到印記是實現同性生殖的主要挑戰。

Helen Crouse (1914–2006)

1997年，日本生物學家Takahiro Tagami及其同事通過將雌性原始生殖細胞移植到雞睪丸中，讓這隻雞生產出了"雌性精子"，這並不是純粹的用卵細胞變成的精子，在生理功能上也並不完整。

2003年5月，賓夕法尼亞大學的Hans Scholer及其同事報告了通過小鼠胚胎幹細胞培育出了較成熟的卵樣細胞，具有減數分裂的能力。但這些細胞最終並沒有成為完全體，因此也無法測試它們被精子受精的能力。

2004年，日本生物學家Tomohiro Kono及其同事實現了同母生殖老鼠。科學家通過修飾未成熟卵細胞的基因，將修飾後更"man"的卵細胞與另一個卵細胞相結合，實驗最後得到457個受精卵中，其中只有兩個產生正常的雌性小鼠，其中一隻名字叫"輝夜姬"。

輝月姬

這項研究的重要性不在於其臨床實用性，而在於它證明了表觀遺傳工程是可以改變傳統的生殖方式。

人類的同性生殖還遠嗎？

其後就是前面介紹的中科院動物所的團隊用更高效的辦法，通過消除單倍體胚胎幹細胞中的基因組印記的辦法，實現了同父同母小鼠的生殖。不過，中科院的這項研究更多的專注於基因功能的研究，並不只是"同性生殖"。

關於同性生殖，甚至人類同性生殖這方面，不去談倫理上的限制，科學家也做了相當長時間的研究。而且科學家在體外配子這一塊研究領域，其主要的研究方法不是依靠精子或者卵細胞的性別逆轉再進行結合，而是直接通過轉化人類體細胞成為生殖細胞，這種方式顯然比性別逆轉更高效。

說起這，必須得提及諾獎獲得者山中伸彌。

山中伸彌

2006年，他找到了一種轉化人類體細胞的方法，就連容易採集的上皮細胞和血細胞都能被轉化為誘導性多功能幹細胞（iPS）。這些幹細胞在重新編程後，可轉變為人體內的任何細胞，當然也包括生殖細胞。在此之前，科學家使用的幹細胞僅能從冷凍人類胚胎中採集，不僅相對材料受限，倫理上也備受爭議。也正是這項技術的誕生，才讓同性生殖的可能性大大提高。

想像一下，稍微從你的皮膚上弄出一丁點細胞就可以用來培育生殖細胞，甚至用來生崽，那可將是生物醫學領域的重大飛躍。

在2012年日本京都大學幹細胞生物學教授齋藤通紀的團隊培植出精卵的原始生殖細胞（PGCs），當時他就是透過誘導多能幹細胞（iPS）的技術將皮膚細胞改造而來。誘導多能幹細胞再誘導分化成可產生卵子或精子的原生殖細胞，再混合卵巢細胞去重建卵巢，之後再移植到母鼠體內，4周後取出卵巢所產生的卵子，進行人工授精。

雖然在老鼠身上的試驗已經成功了，但要在人類身上實現這個目標，並不是簡單的套用而已。已經有科學家在致力於將人類誘導性多功能幹細胞轉化為精子和卵子。劍橋大學的Azim Surani和以色列魏茨曼科學研究院的雅各布·漢納Jacob Hanna，已經用人類胚胎幹細胞和誘導性多功能幹細胞轉化為能夠形成精子或卵子的前體細胞。不過要成為成熟的精子和卵子還有一段距離。