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各位朋友們，有沒有感覺最近這段時(shí)間網(wǎng)絡(luò)非常忙，熱搜太多了。不僅僅有與人類安全息息相關(guān)的美國(guó)藥企發(fā)現(xiàn)天花病毒事件，還有我國(guó)今年兩院院士增選149人當(dāng)選，這么多人當(dāng)選，真的是可喜可賀??！

那么有的朋友就說(shuō)了，天花病毒事件沖上熱搜，大家可以理解；這院士當(dāng)選，好像和我們關(guān)系不大吧？這么說(shuō)吧，鐘南山以及袁隆平都是院士，這樣說(shuō)大家明白了吧？

言歸正傳，今天就給大家介紹一個(gè)很火爆的話題：如何讓同性生殖？這是新當(dāng)選的李勁松院士的一個(gè)小研究，其實(shí)我之前也寫過(guò)李院士的內(nèi)容。

01，同性生育難題

在初中生物學(xué)知識(shí)里，我們知道正常情況下要生出孩子，需要精子和卵子的結(jié)合，產(chǎn)生受精卵，并在子宮內(nèi)著床，受精卵不斷地分化與分裂，最終發(fā)育成胎兒。

如果是兩名女性的話這個(gè)子宮問(wèn)題好解決，那要是兩名男性，這個(gè)就不好解決了，畢竟代孕在我們國(guó)家還是非法的。最關(guān)鍵的問(wèn)題是，受精卵既然叫受精卵，那必須是由精子和卵子結(jié)合才能產(chǎn)生。而只有兩個(gè)卵子或者兩個(gè)精子的情況下是不能形成后代的，這是寫入了我們基因中的，換句話，人類是不能無(wú)性繁殖的。

不過(guò)對(duì)此，科學(xué)家們可不信服，因?yàn)榧热簧飳W(xué)上，無(wú)論是精子還是卵子都攜帶者完整的成套染色體，為啥兩個(gè)精子和卵子不能融合呢？

于是科學(xué)家們就開始研究如何讓同性生育。

不過(guò)，研究嘛，肯定是先從簡(jiǎn)單的地方入手，于是科學(xué)家們最開始選擇的就是卵子。因?yàn)槁炎芋w積大，擁有完整的一套生物系統(tǒng)，比如大家熟悉的細(xì)胞器啊、線粒體啊等等都有，更擁有一系列可以讓生物各種反應(yīng)進(jìn)行的細(xì)胞質(zhì)、酶以及營(yíng)養(yǎng)等物資。

而精子就要小多了，為了方便運(yùn)動(dòng)，精子體積不到卵子的百分之一大小，更是缺乏足夠的細(xì)胞器和酶等物質(zhì)。

02，融合難題

然而，融合實(shí)驗(yàn)的第一步就失敗了。

為何？原因在于兩個(gè)卵子根本無(wú)法融合。當(dāng)科學(xué)家們將兩個(gè)卵子放在一起后，它們依然保持著各自獨(dú)立的狀態(tài)，你是你我是我，這就很尷尬了，畢竟連第一步都無(wú)法融合，那后續(xù)就不要想了。

也有科學(xué)家嘗試過(guò)一些辦法，比如用電流刺激，然而沒有效果。如果使用那些溶解細(xì)胞膜的試劑的話，是可以讓兩個(gè)卵細(xì)胞融合，然而后果是卵細(xì)胞死掉了。

究其根本，一個(gè)重要原因就在于細(xì)胞表面那可是有一系列屏障，還有相應(yīng)的信號(hào)分子，他們就像是對(duì)暗號(hào)一樣，你如果無(wú)法回答上暗號(hào)，那么不好意思，就會(huì)被拒之門外。兩個(gè)卵細(xì)胞無(wú)法融合的原因之一就是如此。

不過(guò)，這難不倒科學(xué)家。

聯(lián)想到精子受精過(guò)程其實(shí)本質(zhì)上是精子通過(guò)頂體反應(yīng)在卵子表面上找到了信號(hào)通路，然后將精子中的DNA注入到卵子中，這才是最核心的過(guò)程。

于是科學(xué)家們就開始模擬精子的受精本質(zhì)，直接提取其中一個(gè)卵子的DNA，然后將其注入到另一個(gè)卵子中。

這樣就模擬了精卵受精過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)卵細(xì)胞基因組歸到一個(gè)卵細(xì)胞中的過(guò)程。

這樣就OK了嗎？

理想是美好的，現(xiàn)實(shí)是骨感的。

盡管看起來(lái)兩個(gè)卵細(xì)胞是融合了，然而，它們卻并沒有進(jìn)一步發(fā)育。

03，表觀遺傳難題

仔細(xì)一研究，才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)兩個(gè)卵細(xì)胞的基因組在新細(xì)胞中依然是保持著非常獨(dú)立的狀態(tài)，各自是各自的。而這一點(diǎn)和受精是完全不同的，因?yàn)槭芫^(guò)程中，精卵的基因組會(huì)互相交流彼此交換之類的，而兩個(gè)卵細(xì)胞的基因組卻互不交流，那自然沒法進(jìn)行下一步了。

問(wèn)題就出在表觀遺傳。

人的基因組會(huì)有一種特殊的記錄信息方法，這些信息并不是DNA序列的變化，而是以表觀遺傳的方式存在，這些內(nèi)容會(huì)直接影響到基因組的融合。如果你不消除這些印記，那么你把兩個(gè)卵子的DNA放到一起，它們也會(huì)保持獨(dú)立，不會(huì)像正常的二倍體的兩套染色體相互作用。

如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？答案就是去除這些印記。

2015年底，中科院上海生科院生化與細(xì)胞所李勁松團(tuán)隊(duì)就成功的用兩個(gè)卵子產(chǎn)生了完整的后代。

我們知道，卵細(xì)胞是互不融合的，否則的話真的就會(huì)出現(xiàn)圣母瑪利亞。

但是其核心原因是因?yàn)閮蓚€(gè)基因，H19和Gtl2，這兩個(gè)基因的表觀遺傳差異影響了兩個(gè)卵子對(duì)彼此的融合（差異性甲基化區(qū)域(Differentially Methylated Region，DMR)）。

于是他們就對(duì)這兩個(gè)基因表達(dá)進(jìn)行控制（通過(guò)crispr處理敲掉兩個(gè)基因的DMRs，deletion of IG-DMR and H19-DMR using CRISPR-Cas9）

他們的做法是如下圖所示

簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是通過(guò)去甲基化基因改造，使得一個(gè)卵細(xì)胞成為“類精子細(xì)胞”，然后這個(gè)類精子細(xì)胞再和卵細(xì)胞結(jié)合，于是完成了受精，并發(fā)育成為了完整的小鼠。

上圖是純粹的小鼠，來(lái)自兩個(gè)卵細(xì)胞融合。

Zhong C, Xie Z, Yin Q, et al. Parthenogenetic haploid embryonic stem cells efficiently support mouse generation by oocyte injection[J]. Cell research, 2015.

這就是李勁松院士的重要科研成果之一，李勁松院士主要研究的是體細(xì)胞重編程，也就是如何讓一個(gè)細(xì)胞恢復(fù)到最初的狀態(tài)，而這一過(guò)程，是干細(xì)胞、受精卵發(fā)育的必須步驟。

04，重編程和同性生殖

事實(shí)上，不僅是女女生殖，男男生殖同樣有類似的問(wèn)題

其實(shí)生殖的背后本身是如何讓這些精卵子能夠啟動(dòng)重編程過(guò)程，涉及到了許多重要的表觀遺傳過(guò)程，也是最近幾年的大熱門。

介紹到這里基本結(jié)束了，其實(shí)今年科學(xué)院院士生物榜單里，算是和三位大佬有交集（人家不認(rèn)識(shí)我哈），但是這些人的確都是領(lǐng)域里的頂級(jí)研究人員了，當(dāng)?shù)闷鹪菏俊?/p>

附李勁松院士的主要科研成果。

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