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生物通讯:所有的日本孩子都听过辉夜姬(Kaguyahime——从竹笋中诞生而不肯结婚的月亮公主,生物通注)的故事。现在,一个有着同样传奇身世的真实的小生命有了和仙女同样的名字:日本的研究人员融合两个卵细胞的遗传物质而制造出世界上第一个有两个母亲的哺乳动物—— 一只表面看起起来很健康,名字叫做辉夜姬(Kaguya)的小鼠。
对于有些动物来说,例如昆虫、爬虫等,可以从单个未受精的卵细胞发育成为个体,这个现象叫做孤雌生殖(parthenogenesis)。然而哺乳动物则必需要父母双方遗传物质的融合。在实验室中用针穿刺哺乳动物卵细胞可以模拟精子穿透卵细胞,使得卵细胞开始分裂形成表面正常的胚胎,但是由这种单性繁殖的卵细胞发育的胚胎总是在子宫中死亡。
研究人员一直怀疑哺乳动物单性繁殖的障碍在于:单性繁殖的胚球(parthenote)的两套染色体都铭印(imprinted,或称印记)为雌性的。(正常胚胎每个基因继承两个拷贝,分别来自父亲和母亲。所谓的imprinting的基因在受精卵发育的过程中通常关闭其中一个基因拷贝,剩下另一个基因拷贝。受到铭印作用(genomic imprinting) 调控的基因仅有来自父母中一方的等位基因具表现作用——生物通注)。有可能出现这样的情况:单性繁殖的胚胎有两个同样被关闭的等位基因,而缺乏另一个,或者有两个同样开放的等位基因,而比正常情况多了一倍。
由于成熟的卵细胞已经带有雌性铭印(maternal imprints,生物通注),为了避开这个难题,Tokyo University of Agriculture的发育学家Tomohiro Kono尝试从未成熟的卵母细胞中提取遗传物质——研究人员推测未成熟的卵母细胞还没有带上maternal imprints,由于精子细胞Imprinted的基因远少于卵细胞,这样imprint-free的卵母细胞染色体和精子的染色体更为相似。由于据推测有一个基因和一系列的imprinting级联反应以及破坏单性繁殖胚发育有关,研究人员还采用了带有这个基因突变(关闭)的未成熟卵母细胞,使得到的染色体更似精子的染色体。
研究人员将这个类似雄性的染色体注入成熟的带有自身染色体的卵母细胞中,得到一个完整的基因组。然后他们将得到的染色体转移到第三个去掉细胞核的卵母细胞中,然后开始化学诱导细胞分裂。名字叫做辉夜姬(Kaguya)的小鼠就是这个复杂过程的产物。在4月22日出版的Nature杂志上将发表这个研究结果。研究小组说辉夜姬已经成功进入成熟期,还生了一窝健康的小小鼠。
这个实验从原理上证实(proof of principle,生物通注)哺乳动物可以不通过受精而进行繁殖,不过也有研究人员质疑辉夜姬(Kaguya)是否可以算孤雌生殖——因为她有两个遗传的亲代,尽管都是雌性的。不过男士们还不必担心有一天可能变成多余的,因为全世界的最多不超过2—3家实验室可以完成这么复杂的工作。
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