神奇的细胞“变性手术”——单倍体干细胞技术实现同性生殖
2016/2/22 16:58:17 中国科普博览
英国科学家威尔穆特和克隆羊多莉(资料图)
现如今，这种所谓不依赖精子和卵子结合生育后代的无性繁殖方式已经远不只局限于“克隆”这形式。近年来，中国科学院的科学家成功的将精子细胞华丽地变身为干细胞，而这种“高、大、上”的细胞又能够实现类似于精子的功能，可以使一枚卵母细胞受精而获得后代。这种神奇的干细胞科学家们称之为“单倍体干细胞”。
哺乳动物的精子和卵子(资料图)
在神奇的自然界，除了少数昆虫(例如蜜蜂、蚜虫)之外的大多数动物都和我们人类一样，是通过雌性和雄性的交配才能获得后代的，每个成年动物的细胞内都含有分别来源于父亲和母亲贡献的一套染色体(即二倍体细胞)。而每个成年动物体内仅有雌性和雄性的配子(也就是精子和卵子)，也仅具有一套染色体(即单倍体细胞)，这种自然界创造的巧妙的遗传机制，既能保证个体的遗传基因可以继续传递下去，又可以在遗传的过程中结合父亲和母亲的遗传基因形成一个新的个体，推动物种的进化。
自然界中存在的单倍体
如何获得仅具有一套染色体的细胞就自然成为了世界各国科学家所追求的目标。
2012年，来自中国科学院动物研究所与中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的两个科研团队几乎同时发现了一种新型的细胞，他们成功地将只有一套染色体的精子或卵子变成了具有无限增殖能力的干细胞。科学家们发现，这些干细胞同精子或者卵子一样只具有一套的染色体，而更重要的是这些干细胞又同时具有类似于精子或者卵子的功能，例如：来源于精子的孤雄单倍体干细胞就可以替代精子使卵子受精获得后代。
我们可以想象，从一枚精子就可以获得无数的干细胞进而可以获得无数的后代，这个神奇的过程就好比西游记里孙悟空拔掉一跟汗毛就可以变出众多孙悟空。这同样是一种崭新的辅助生殖技术，它将给众多无精症的患者带来了希望。
单倍体干细胞替代精子获得后代
哺乳动物印记基因(Imprinting gene)
2015年，印记基因的人工修饰和单倍体干细胞技术的结合碰触出了更为强烈的火花。中国科学院动物研究所的科学家基于此前获得单倍体干细胞技术和对印记基因研究的基础，他们利用基因修饰的手段改变了小鼠孤雌单倍体干细胞中两个称为H19和Gtl2的重要印记基因，将原本的雌性印记逆转成了雄性印记，一场针对细胞的“变性手术”就这样完成了。经过性别逆转之后的细胞被再次注射进小鼠的卵母细胞中，最终成功地发育成为由两个雌性小鼠作为亲本的后代。这是人类首次利用干细胞技术在哺乳动物中实现了孤雌生殖-一种全新的无性生殖方式。
“雌雄”逆转单倍体干细胞小鼠(携带绿色荧光蛋白)
科技进步为人类发展创造可能“雌雄”逆转单倍体干细胞的研究成果一经发表，便引发了人类对于自身繁殖方式的深深思考。虽然，“同性繁殖”仅在小鼠身上获得了成功。但对于人类而言，这是否意味着繁育后代不需要男性了呢？延续了千百万年的有性繁殖方式必然存在着不可替代的地位。而随着科学研究的深入，单倍体干细胞技术也将变身为一种全新的辅助生殖技术，这势必为众多不孕、不育患者提供一种新的治疗手段。
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