在最近的一项历史性突破中,科学家们设法在不需要雄性精子的情况下繁殖了老鼠,这是一个重要的里程碑,它引发了关于遗传学和人类繁殖的未来。
1932年,英国作家兼哲学家奥尔多斯·赫胥黎(Aldous Huxley)出版了他的小说《幸福的世界》(Brave New World),这是一部反乌托邦式的预感,描述了一个人类不再出生的世界,而是在具有特定基因设计的实验室中创造的,这使他们容易自满地接受他们的属于分裂其社会的种姓之一, 尽管他们是最低和最受压迫的种姓.
在那个世界上,家庭的概念被废除了,神灵是 “福特”,因为它的连锁生产模式是人类现在繁殖的规则。
尽管赫胥黎的愿景是黑暗和黑暗的愿景,它向我们展示了如果科学和技术发展忘记伦理学,世界将停在哪里;如今,在这部著作发表将近100年之后,我们越来越多地发现有关物种进化和繁殖的知识。这为有关人类未来的问题打开了大门。
最近的突破发生在几周前,当时一群中国科学家向世界展示了他们的实验结果,这些实验有史以来第一次能够使用基因操纵技术从单个卵中无性繁殖小鼠。
这一里程碑为哺乳动物的无性繁殖打开了大门,这是人们认为不可能实现的,并为可能对人类进行实验铺平了道路。
有性与无性生殖
我们通常认为的繁殖,不仅在人类中,而且在所有物种中,都是通过性方式发生的,也就是说,来自雄性和雌性两个个体的遗传物质的组合,通过受精产生出具有独特特征的新个体。
但是,在动物世界中,有许多 “处女” 或无性繁殖的例子,其中只有一个人(必然是女性)参与繁殖另一个个体,而该个体的遗传物质与第一个人的遗传物质完全相同。
过去十年中进行的几项研究表明,这些 “处女出生” 在自然界中比我们以前想象的更为普遍,因为它们是某些物种在雄性稀缺的情况下自我保护的生存策略的一部分。
许多复杂的大型动物(例如蜥蜴,鲨鱼或科莫多巨蜥)的雌性能够在没有雄性的情况下繁殖,这种过程称为 “单性生殖”。
该术语来自希腊语,指的是 “处女创造物”,用于指动植物在没有另一个人的遗传物质的情况下进行繁殖的能力。
当这种情况发生在自然界中时,它之前会出现极端情况。例如,有记录表明,雌性科莫多巨龙的殖民地是如何被孤立在荒岛上的,通过单性生殖,它们生下了雄性个体以开始新的殖民地。
还有雌性鲨鱼怀孕并在水族馆中分娩的情况,在那里它们完全从雄性身上移走。
但是,谢菲尔德大学生殖生物学家艾伦·佩西(Allan Pacey)在他的一项研究中解释说,大多数大型动物即使可以无性繁殖也不会进行无性繁殖,因为这对进化没有兴趣。
你说这话是什么意思?因为这些处女出生的个体的遗传负荷与母亲的遗传负荷相同,随着时间的推移,导致遗传多样性,从而降低并危及物种自身的生存能力,从而降低并危及物种的进化适应能力。
这就是有性生殖的巨大优势,它允许将两个人的基因及其各自的突变结合起来,最终培养出更适合其环境条件的个体。
换句话说,性可以帮助我们作为一个物种存活。
诱导单性生殖
除了进化的解释之外,问题仍然存在:包括人类在内的所有物种都有可能无性繁殖吗?最近,我们接近答案。
正如我们之前所说,哺乳动物已被排除在无性繁殖的可能性之外。在自然界中,没有一种哺乳动物会无性繁殖,即使在极端情况下,例如鲨鱼和蜥蜴。
但是,通过实验室诱导的单性生殖手段进行无性生殖有先例,即日本科学家2004年4月在东京农业大学发布的老鼠 “Kaguya” 的先例。
Kaguya以日本民间故事的名字命名,在该故事中,在竹茎中发现了一个月亮的公主女儿是婴儿,这是一只在实验室里用两个鸡蛋制造的老鼠,也就是说,她有两个母亲。
就他而言,单性生殖始于一个称为 “单倍体化” 的过程,在该过程中,两组染色体中的一组从某些细胞中移除,只剩下一组。由于这里使用了两个卵,因此面临的挑战是从基因上修改其中一个卵使其类似于精子,特别是模拟 Igf2 基因,该基因通常只能由该基因的父系副本表达。
实验负责@@ 人河野智宏当时说:“我们研究的目的是发现为什么年轻哺乳动物的发育需要精子和卵子。”
尽管 Kaguya 取得了长足的进步,但它的创造仍然需要两个人的遗传物质,这与自然界中非哺乳动物物种发生的无性繁殖情况有所不同。
就在几周前,这种情况发生了变化,这要归功于PNAS杂志上发表的一篇文章,该文章由中国科学家魏延昌、唐彩荣和赵振敖签名。
他们描述了一种类似于 Cripr-Cas9 的遗传技术,通常被称为 “切割和粘合 DNA”,从未受精的卵开始,使小鼠独自一人年轻。
研究人员@@ 在文章中解释说:“在哺乳动物中,由于基因组印记引起的问题,单性生殖受到限制,” 他们指出,这个过程可以 “通过对印迹控制的多个关键区域进行特定的表观遗传学重写” 来实现。
科学家们使用 Cripr-Cas9 人工编辑某些雌性基因,直到它们好像来自雄性标本一样。具体来说,他们将卵子从单个细胞变成了由140个细胞组成的胚泡,然后他们提取了192个用相同过程形成的胚胎,并将它们植入了几只小鼠体内。
其中只有一只设法通过了胚胎和胎儿阶段,生下了三只老鼠,尽管有两只在分娩时死亡。最后,其中一个年轻人还活着,那是一只体重低于正常水平的雌性,但身体健康,成年后就能够自然繁殖。
研究人员得出的结论是,在哺乳动物中单性生殖是可行的,尽管他们认识到,在实际应用中使用单性生殖之前,还需要做更多的工作。他们说,这个过程可以用于农业和药品生产的发展。
人类单性生殖?
尽管中国科学家的发现为哺乳动物的无性繁殖打开了大门,但关于人类是否可能实现的简单答案仍然不是。
尽管从理论上讲,人们可以在实验室中改变人类女性的卵子,使其经历类似于小鼠的过程并从一个人那里怀孕,但我们不确定这是否可能,并且进行此类测试会带来相当复杂的道德困境。
另一个更有趣的问题是这是否方便:从无性繁殖中生产人类,有点像赫 x 黎的反乌托邦。
同样,答案是否定的,但不是因为道德或道德困境,而是因为生存困境。
我们已经知道,遗传多样性越少,物种就越脆弱,在整个历史中,我们可以找到一些例子来证明为什么我们不适合通过生产同质基因来繁殖自己。就像欧洲王室的疾病和畸形史一样,其中大多数都是相关的。
最终,要实现人类无性繁殖的可能性,还有很长的科学和伦理道路,但是就像许多其他不可想象的科学进步一样,我们已经迈出了第一步。
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