近日,我国科学家在哺乳动物单性生殖领域取得了重大突破,这一成果被国际学术界广泛关注。据《细胞·干细胞》杂志报道,中国科学院动物研究所及中山大学的科研团队,利用胚胎干细胞工程技术,成功实现了两个雄性小鼠共同孕育出后代,并且这些小鼠健康地成长至成年。
长久以来,科学界普遍认为,哺乳动物无法仅通过单一性别生殖细胞产生完整的后代。自20世纪80年代起,尽管科学家在实验室中成功培育出全母源胚胎,但这些胚胎一旦移植到母体子宫内,无一例外地会停止发育,导致流产。这一难题限制了哺乳动物单性生殖的研究进展。
然而,随着20世纪90年代初科学家在哺乳动物中发现印记基因,这一局面开始有所改变。印记基因与普通基因不同,它们只从父本或母本一方表达,这种独特的机制确保了后代需要父母双方的完整遗传信息才能正常发育。这也解释了为何哺乳动物无法进行孤雌生殖或孤雄生殖:印记基因的表达方式关闭了单性繁殖的大门。
为了突破这一限制,科研人员进行了深入研究。他们成功构建了携带20个印记区段基因编辑的孤雄单倍体胚胎干细胞,并将其与精子共同注入去核卵细胞。这一创新方法成功地将孤雄干细胞转化为可存活的胎儿和功能完整的胎盘,从而孕育出孤雄小鼠。
这些孤雄小鼠与普通小鼠在多个方面表现出显著差异。例如,它们的体重增长迅速,当同龄普通小鼠体重达到20克时,孤雄小鼠的体重已经达到了约30克。孤雄小鼠还表现出更强的探索欲,在旷场实验中频繁进入中心区域,这与啮齿类动物通常沿边缘活动的习性截然不同。然而,值得注意的是,孤雄小鼠的寿命相对较短,仅为普通小鼠的60%。
这一研究成果不仅为哺乳动物印记基因的形成及其在单性生殖障碍中的作用提供了更合理的解释,还揭示了印记基因与单性生殖之间的复杂关系。科研人员发现,当体内有两套父本DNA时,胚胎往往会出现过度生长的现象,这种过度生长在生物学上不可持续,最终会影响存活。尽管这些异常单独效应不致命,但通过修复它们,科研人员成功产生了可存活的孤雄小鼠个体。