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科学家通过基因编辑成功操控了出生小鼠性别(zt)
送交者: 芨芨草 2019年07月17日19:06:27 于 [教育学术] 发送悄悄话

“当环境条件发生改变时,性别的发育方向将会受到干扰,出现中间性别和性别转变。”母亲受孕时,胎儿的性别就已经决定了同性恋在欧美比较多,是否因为胎儿发育的环境不同于常规发育环境,例如母亲酗酒、吸毒。同性恋在贫穷的非洲很少见,因为黑妈妈们在怀孕期间没有那些不好的嗜好?

 

科学家通过基因编辑成功操控了出生小鼠性别(zt)

 

自然界中的哺乳动物出生的性别比例向来都是平衡的,即使不是绝对的一比一比例,这个数值也差不到哪儿去。平衡的背后源于进化,决定于基因。

如果编辑了基因,是不是就可以改变动物出生的性别比例呢?答案是肯定的。最近,以色列的科学家通过基因编辑技术控制了小鼠的性别出生比例,让小鼠几乎只能生出雌性小鼠。

哺乳动物的性别是如何被决定的?

早期的研究认为哺乳动物的性别由性染色体决定的。雄性是XY,雌性是XX。而性染色体内含有决定哺乳动物性别的关键基因,如SRY基因、DAX1基因等。后来科学家发现,哺乳动物的性别也取决于常染色体,因为常染色体内也含有与性别有关的基因。

目前科学界对哺乳动物的性别决定机制达成的基本共识是,哺乳动物的性别由性染色体和常染色体上的性别决定基因控制。

其中常染色体和Y染色体以雄性化基因占优势,X染色体以雌性化基因占优势。最终的性别分化方向取决于这两类基因系统力量的对比。换言之,即使两性异形的雌雄个体在性别遗传基础上仍是混合体,当环境条件发生改变时,性别的发育方向将会受到干扰,出现中间性别和性别转变。

控制生育性别这事,非哺乳动物很擅长

而这正是自然界中一些非哺乳动物达到控制性别的方式,能让它们想生公也行,生母也行。

比如像蚂蚁、蜜蜂这样的社会性动物,这些昆虫会判断哪种性别对群体更“有用”,以此决定“生男”或“生女”。通过主动控制是否让卵子受精来控制后代的性别比例,受精卵将发育成雌性,未受精卵将发育成雄性。

而对于一些爬行动物如海龟,它们则可以通过环境温度来改变性别的出生比例,这种影响因素也叫做温度依赖性决定因素(TSD)。当受精卵暴露在较热的温度中导致后代是一种性别,而较冷的温度导致另一种性别。

其他的一些植物、鱼类和鸟类也都可以根据繁育的需要,来控制性别的出生比例,以获得更好的生存。

但是对于哺乳动物来说,要想做到这一点,就得通过人工干预了。当然,畜牧业早有这样的性别控制技术。

美国XY公司利用分离后的精液进行奶牛人工授精,雌性后代的比例可以达到80%~90%,极受农场主青睐;英国Cogent公司提供分离后的精液给农场主应用,有效率可以达到90%左右。

这种商业运作的性别控制技术,其原理在于分离XY精子,分离之后就可以想合出XY也行,想合出XX也行。只不过这些方法比较麻烦,运用的仪器(流式细胞仪)也比较昂贵。

是否有一劳永逸的性别控制技术?

所以就有科学家想通过基因编辑技术,让畜牧业用上一劳永逸的性别控制技术。

从基因层面控制性别,主要是利用即基因打靶技术对性别决定基因进行剔除或者插入。其中亲代雌鼠编码了一种Cas9核酸酶,这是一种基因编辑蛋白,在向导RNAgRNA)的指引下,在常染色体上的特定位点完成切割。而亲代雄鼠则利用向导RNAY染色体上编辑。

然后,让这些经过基因编辑后的亲代小鼠交配。雌性为XY,没有Y染色体,生下来的子代雌鼠不会受到影响,这是因为基因编辑的是雄鼠的Y染色体,特异性破坏雄性胚胎中的必需基因,结果雄性生殖细胞发育过程中出现异常,导致大多数雄性小鼠还未发育就在母胎中没了。

结果是生下来的的那一窝31只小鼠中,除了死掉的那8只,剩下来的只有3只是雄的,但都很小只,而且其中1只还是畸形的,另外20只是雌的。这些小鼠在7天后成功断奶活了下来。

这是科学史上第一次通过基因编辑技术,控制了哺乳动物的性别出生比例。该研究于7月1日发表在EMBO reports上。

为什么要控制动物性别出生比例呢?

目前这项研究主要是想服务畜牧业。

拿养鸡来说,人类养鸡通常是为鸡蛋或鸡肉,而对于现代家禽养殖户来说,公鸡是一个长期存在的麻烦。由于公鸡无法下蛋,并且无法像母鸡那样快速增重,所以总在刚孵化后就被杀死,这在畜牧业是再正常不过的一件事。

而如果这项技术扩展到了养鸡业,那就可以大大提高了畜牧业的生产效率,也没有那么残忍了。

对于奶牛场来说,只有母牛才能产奶,所以只有通过性别控制才能获得更多的母牛,来增加牛奶产量。

对于猪来说,要知道你吃的猪基本都是阉的公猪或者母猪。你会问为什么要阉啊?最明显的影响就是因为公猪味道很骚,不好吃,所以都阉了,而阉猪又费时费力,所以如果有性别控制技术会方便很多。

当前,利用基因编辑技术决定性别还是有很多的未知,对于其产生的风险也认识也还不够,比如实验中生下来的一只雄性小鼠是畸形。该研究只是简单控制了小鼠出生的性别比例,为后边的研究做铺垫,真正要运用到市场还有很长的路要走。

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