科學家通過基因編輯成功操控了出生小鼠性別(zt) |
送交者: 芨芨草 2019年07月16日19:39:54 於 [教育學術] 發送悄悄話 |
“當環境條件發生改變時,性別的發育方向將會受到干擾,出現中間性別和性別轉變。”母親受孕時,胎兒的性別就已經決定了,但因為胎兒發育的環境不同於常規發育環境,例如母親酗酒、吸毒,所以生出來的孩子有同性戀傾向。同性戀在歐美比較多,在貧窮的非洲很少見,是否因為黑媽媽們在懷孕期間沒有那些不好的嗜好?
科學家通過基因編輯成功操控了出生小鼠性別(zt)
自然界中的哺乳動物出生的性別比例向來都是平衡的,即使不是絕對的一比一比例,這個數值也差不到哪兒去。平衡的背後源於進化,決定於基因。 如果編輯了基因,是不是就可以改變動物出生的性別比例呢?答案是肯定的。最近,以色列的科學家通過基因編輯技術控制了小鼠的性別出生比例,讓小鼠幾乎只能生出雌性小鼠。 哺乳動物的性別是如何被決定的? 早期的研究認為哺乳動物的性別由性染色體決定的。雄性是XY,雌性是XX。而性染色體內含有決定哺乳動物性別的關鍵基因,如SRY基因、DAX1基因等。後來科學家發現,哺乳動物的性別也取決於常染色體,因為常染色體內也含有與性別有關的基因。 目前科學界對哺乳動物的性別決定機制達成的基本共識是,哺乳動物的性別由性染色體和常染色體上的性別決定基因控制。 其中常染色體和Y染色體以雄性化基因占優勢,X染色體以雌性化基因占優勢。最終的性別分化方向取決於這兩類基因系統力量的對比。換言之,即使兩性異形的雌雄個體在性別遺傳基礎上仍是混合體,當環境條件發生改變時,性別的發育方向將會受到干擾,出現中間性別和性別轉變。 控制生育性別這事,非哺乳動物很擅長 而這正是自然界中一些非哺乳動物達到控制性別的方式,能讓它們想生公也行,生母也行。 比如像螞蟻、蜜蜂這樣的社會性動物,這些昆蟲會判斷哪種性別對群體更“有用”,以此決定“生男”或“生女”。通過主動控制是否讓卵子受精來控制後代的性別比例,受精卵將發育成雌性,未受精卵將發育成雄性。 而對於一些爬行動物如海龜,它們則可以通過環境溫度來改變性別的出生比例,這種影響因素也叫做溫度依賴性決定因素(TSD)。當受精卵暴露在較熱的溫度中導致後代是一種性別,而較冷的溫度導致另一種性別。 其他的一些植物、魚類和鳥類也都可以根據繁育的需要,來控制性別的出生比例,以獲得更好的生存。 但是對於哺乳動物來說,要想做到這一點,就得通過人工干預了。當然,畜牧業早有這樣的性別控制技術。 美國XY公司利用分離後的精液進行奶牛人工授精,雌性後代的比例可以達到80%~90%,極受農場主青睞;英國Cogent公司提供分離後的精液給農場主應用,有效率可以達到90%左右。 這種商業運作的性別控制技術,其原理在於分離X、Y精子,分離之後就可以想合出XY也行,想合出XX也行。只不過這些方法比較麻煩,運用的儀器(流式細胞儀)也比較昂貴。 是否有一勞永逸的性別控制技術? 所以就有科學家想通過基因編輯技術,讓畜牧業用上一勞永逸的性別控制技術。 從基因層面控制性別,主要是利用即基因打靶技術對性別決定基因進行剔除或者插入。其中親代雌鼠編碼了一種Cas9核酸酶,這是一種基因編輯蛋白,在嚮導RNA(gRNA)的指引下,在常染色體上的特定位點完成切割。而親代雄鼠則利用嚮導RNA在Y染色體上編輯。 然後,讓這些經過基因編輯後的親代小鼠交配。雌性為XY,沒有Y染色體,生下來的子代雌鼠不會受到影響,這是因為基因編輯的是雄鼠的Y染色體,特異性破壞雄性胚胎中的必需基因,結果雄性生殖細胞發育過程中出現異常,導致大多數雄性小鼠還未發育就在母胎中沒了。 結果是生下來的的那一窩31只小鼠中,除了死掉的那8只,剩下來的只有3只是雄的,但都很小隻,而且其中1只還是畸形的,另外20只是雌的。這些小鼠在7天后成功斷奶活了下來。 這是科學史上第一次通過基因編輯技術,控制了哺乳動物的性別出生比例。該研究於7月1日發表在EMBO reports上。 為什麼要控制動物性別出生比例呢? 目前這項研究主要是想服務畜牧業。 拿養雞來說,人類養雞通常是為雞蛋或雞肉,而對於現代家禽養殖戶來說,公雞是一個長期存在的麻煩。由於公雞無法下蛋,並且無法像母雞那樣快速增重,所以總在剛孵化後就被殺死,這在畜牧業是再正常不過的一件事。 而如果這項技術擴展到了養雞業,那就可以大大提高了畜牧業的生產效率,也沒有那麼殘忍了。 對於奶牛場來說,只有母牛才能產奶,所以只有通過性別控制才能獲得更多的母牛,來增加牛奶產量。 對於豬來說,要知道你吃的豬基本都是閹的公豬或者母豬。你會問為什麼要閹啊?最明顯的影響就是因為公豬味道很騷,不好吃,所以都閹了,而閹豬又費時費力,所以如果有性別控制技術會方便很多。 當前,利用基因編輯技術決定性別還是有很多的未知,對於其產生的風險也認識也還不夠,比如實驗中生下來的一隻雄性小鼠是畸形。該研究只是簡單控制了小鼠出生的性別比例,為後邊的研究做鋪墊,真正要運用到市場還有很長的路要走。 |
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