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哺乳類的單性生殖

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王道還｜中央研究院歷史語言研究所助理研究員

實行有性生殖的生物，每一個個體都是精卵結合的產物；牠們體內有兩套基因，分別來自精子與卵子。但是有些物種能實行孤雌生殖，卵子不必受精便能發育成胚胎，再長大、成年。科學家甚至能夠操弄卵子，使實行有性生殖的物種也能孤雌生殖。然而哺乳類是例外，卵子必須受精才能順利發育。2000年以前，科學家就知道那是因為「基因銘印」（genetic imprinting）的緣故。

因為精子、卵子的基因組裡有些基因（以及DNA的功能段落）已經受到約束，不會表現，叫做「印記基因」。而精、卵各有各的「印記基因」，彼此不同，它們共同控制受精卵的發育。因此精子的「印記基因」成為哺乳動物實行孤雌生殖必須克服的障礙。到了2000年，科學家已經找到了一些「印記基因」。

2004年，日本農業大學河野友宏的實驗室製造出第一批孤雌小鼠–體內只有來自雌性的基因組。他們的做法是，以基因工程技術剔除小鼠一條染色體上的一段DNA，模擬精子的「基因銘印」–一個已知的「印記基因」與一個DNA功能區都在那個段落中。然後研究人員從新生雌鼠尚未發育的卵母細胞中取出細胞核，注射到正常雌鼠的卵母細胞裡，再啟動合成卵子使它發育，最後把囊胚移植到代理孕母體內。

結果，26隻代理孕母有24隻懷孕，到了孕期終點，研究人員在牠們體內找到了10隻活仔、18隻死仔。其中兩隻活了下來，研究人員讓一隻繼續發育、長大、成年、交配生子，一切正常。其他26隻都明顯發育不良，即使是活的，也在取出15分鐘內死亡。

最近，中國科學院動物研究所李偉等人的團隊更進一步，以單倍體胚胎幹細胞成功製造出雙雌小鼠（兩套基因都來自雌性）與雙雄小鼠（兩套基因都來自雄性）。他們的成功關鍵是以分子剪刀刪除「印記基因」，製造「基因銘印」的效果。（現在已知的「印記基因」大約有100個。）

不過，雖然李偉團隊生產的雙雌個體可以長大、成熟，並生育下一代，但雙雄個體即使活產，也撐不過48小時。看來在生殖大業上，雌性擺脫雄性容易多了。

參考資料

Li, Z., et al. (2018) Generation of bimaternal and bipaternal mice from hypomethylated haploid ESCs with imprinting region deletions. Cell Stem Cell, 23, 1-12.

資料來源

《科學發展》2018年11月，551期，76 ~ 79頁

有性生殖(6) 孤雌生殖(7) 科發月刊(5210)

哺乳類的單性生殖

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