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哺乳類的單性生殖
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。
 
 
 
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.


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