大学·问丨一个小鼠两个“爹”，两只雄鼠也能产卵？

在自然界，哺乳动物的繁殖无疑需要雌雄两种性别个体的结合。但现在，科学家们正在让“同性繁殖”成为可能。2023年3月15日，日本大阪大学林克彦团队在《自然》（Nature）杂志上发表论文宣布，他们从两只雄性小鼠的细胞中培育出了卵子，这些卵子在与雄性精子结合后，能够繁衍出下一代，并且下一代小鼠仍具有生育功能。基于以上工作在生殖生物学上的重大突破，2023年12月14日，来自日本大阪大学的林克彦入选《自然》（Nature）2023年度十大科学人物榜单。林克彦团队的研究何以成功？“两只雄鼠也能产卵”意味着什么？未来又将面临什么样的挑战？2024年1月4日，南京大学医学院模式动物研究所的李颜教授接受采访时表示，该项工作是通过在基因组层面，于体外将雄性小鼠的细胞变成雌性，从而完成性别转换实现的，该项研究对于濒危物种的繁衍具有重大意义，不过该项工作成果离实际的应用还很遥远。

△南京大学医学院模式动物研究所李颜教授

两只雄鼠也能产卵是如何做到的？

南京大学医学院模式动物研究所李颜教授表示，日本大阪大学的林克彦团队的这项工作在生殖生物学领域是有相当大的一个突破。

因为先前虽然在实验室里雄鼠能够实现“孤雄生殖”，例如中科院团队的小鼠“孤雄生殖”工作，但当时只能够产生存活数天的后代而非存活的可育后代。而自然界虽然也有这种同性生殖的情况，但主要是以雌性的方式产生的，即所谓的“孤雌生殖”（生物不需要雄性个体，单独的雌性通过复制自身的DNA进行繁殖），且这种情况只在一些较低等的动物里会出现，而高等动物中很少会出现，主要还是高等动物染色体XY的结构所导致的。

日本大阪大学林克彦团队这项工作的策略具体而言是通过一个正常雄性的体细胞，把它构建成一个类似于干细胞的细胞系，然后通过细胞系的长期培养会自然丢失染色体的这样一种方式，形成了染色体非整倍性的一个干细胞——即它丢失了自己Y染色体的同时保留了自己的X染色体，而其他染色体都还是正常的。接着又通过Reversing处理后出现非整数的分裂，从而随机产生某一条染色体加倍的现象——即其他染色体都一样，但是它的XY变成了XX。然后再将诱导出来的IPS干细胞通过胚胎干细胞体外分化的方式分化成为卵细胞，这时再取一个外源来源的精子注射到这样一个雄性诱导出来的卵细胞里，最后便可以产生受精卵。

简言之，可以简单将它的过程理解成是在基因组层面，在体外把一个雄性的细胞变成雌性从而完成性别转换。而转换方式是把正常的一对XY染色体先丢掉一个Y染色体从而变成只有一个X染色体，再通过加倍的方式把一个X染色体变成了两个X染色体，这样就从雄性完成了向雌性的身份转变。

△产卵过程示意图

两只雄鼠也能产卵的意义和影响何在？

南京大学医学院模式动物研究所的李颜教授表示，该项工作对于物种的繁衍有较大意义。例如濒危物种，野外已经找不到它可育的雌性个体只找到雄性个体，该物种按照现有定义已经属于物种灭绝了。但是如果有这种孤雄生殖的体外的共建方式，就可以通过一个雄性个体重新把种群再建立起来。

未来还有哪些挑战？

事实上，该项工作成果离实际应用还很遥远。南京大学医学院模式动物研究所的李颜教授表示，上述所言都只是希望它会有真正运用到临床的那一天。在这项研究之前，其实就可以做到让雄鼠产生活着的后代，再到今天日本课题组能够让它产生一个活的可育后代，虽然这是非常大的突破，但是小鼠个体完全不依赖于另外一个雄性或雌性完成繁殖的设想，目前的技术无法达到。小鼠个体的繁殖还是必须依赖另外一个个体，即在体外完成性转之后产生了卵子，是不可能用该小鼠自己的精子让它变成受精卵，所以“自己生自己”的这样一种方式在小鼠上目前是无法实现的。这一点日本课题组事实上在论文中也提到了，他们尝试做了720次想让小鼠自己生自己，但是无一例外全部失败了。所以下一步要想实现这一点，就有很大的技术难点需要突破。

作者：

南京大学新闻传播学院2022级、2023级学生

蔡甜甜 王祎冉 胡颉颖

指导老师：

南京大学新闻传播学院副教授 庄永志

现代快报+记者 朱俊骏