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两个爸爸也能生孩子?!

扫码阅读 编辑:jnmd.org 作者:吴家望 2018-11-01 人气:... 我要投稿

又是一个中国第一!2018年10月16日,“中国科学报”记者李晨阳发表了题目叫《两个爸爸也能生孩子?!》的文章,报道中国科学家首次成功“由两只雄性小鼠基因结合产生”小老鼠后代的喜讯。(参考http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/10/418725.shtm)

“两只公老鼠喜获结晶”!中科院动物研究所的李伟、周琪和胡宝洋的三个课题组联合在《细胞—干细胞》(Cell Stem Cell)科学杂志上发表论文,宣布首次实现了哺乳动物的孤雄生殖。(参考原文:https://www.cell.com/cell-stem-cell/pdf/S1934-5909(18)30441-7.pdf)

2015年,中国科学家已经成功地结合两只雌性老鼠基因产生雌鼠后代。(参考Cell Research(2016)26:135-138)有的雌鼠后代也有了她的后代(见文首图)。但是,在技术上,“孤雄生殖”要困难得多。

“中国科学报”文章里所提到的“孤雄生殖”是遗传学中一个深奥、又往往没有答案的难题。笔者和大部分读者一样,都是外行。以下我们先摘录这篇报道中的主要几句原文,然后添加一些解释,和读者一同来了解这个故事的大意。

(原文)“这项研究证明哺乳动物孤雄生殖的主要障碍正是印记基因,并且首次证实我们可以跨越这些障碍。”未参与这项研究的中科院北京基因组所研究员杨运桂说,“这对我们理解印记基因的进化和功能,以及它们在发育和疾病中的作用都有重要意义。”

解读:人类基因组的大约1%是所谓“印记基因”。印记基因的作用是,它使来自父系、母系亲本来源(Parental origin)的同源基因(Homologous genes),仅有一方的得以表达, 而来自另一亲本的不得以表达。

来自父系、母系的印记基因有所不同,当精卵结合时,父母双方印记基因均应出现,否则发育就不正常。

(原文)科学家早已发现,哺乳动物中普遍存在的印记基因,是一种为异性恋站台的强大封印。这些基因的存在,让孤雄和孤雌产生的胚胎根本活不到预产期。

解读:哺乳动物中普遍存在的印记基因的功能是阻止(“封印”)同性“孤雄”和“孤雌”生殖的可能。

(原文)如果哺乳动物过度依赖同性生殖,会造成种群基因多样性的损失,导致物种退化甚至灭绝。哺乳动物进化出异性恋的死忠粉——印记基因,可能正是为了避免同性生殖对有性生殖的竞争。

解读:同性生殖是历史上的罕见现象。原来印记基因的存在,就是“为了避免同性生殖对有性生殖的竞争”,避免“导致物种退化甚至灭绝”的同性生殖。

(原文)这一次,中国的科研工作者决定另辟蹊径,用单倍体干细胞技术来“清洗”印记。事实证明,干细胞技术不仅能改善孤雌生殖,还让之前难以想象的孤雄生殖成为可能。

解读:这一次,中国的科研工作者的供献,就是想出办法来消灭这种印记基因,“让之前难以想象的孤雄生殖成为可能。”

(原文)“我们运气真好。”论文第一作者、动物所博士后李治琨对《中国科学报》记者说,“基因组印记是一种DNA上的甲基化修饰。通常这种甲基化非常稳定,非常难以去除。”

经过一系列复杂的操作和分析,他们惊喜地发现,这种单倍体干细胞展现出了比未成熟卵更完全的、跟原始生殖细胞相似的 “无印记状态”,这也是实验最终成功的基础。

……幸运再一次降临了。在删除掉第7个印记基因后,部分胚胎经过19天的孕育,顺利从代孕妈妈的子宫中降临人世。

解读:这一段话简单地描写科学家们成功地删除印记基因,完成孤雄生殖的实验。

(原文)目前全球已经有30个国家实现了同性婚姻的合法化。同性爱人们领到结婚证后,难免也会憧憬更多的幸福:随着科技进步,我们是不是也能拥有自己的孩子?

与试管婴儿技术相似,这项技术也是把来自两个个体的生殖细胞在体外融合后,再把得到的早期胚胎移植进雌性的子宫中。只不过,科学家经过大胆的探索,让传统有性生殖的精卵结合,可以被“卵卵结合”甚至“精精结合”所取代。这似乎是说,同一性别的两个人也可能拥有携带双方基因的后代。

“理论上是这样,但目前看来风险太大了。”李治琨说,“从当前的小鼠实验数据来看,孤雌生殖的成功率在10%-20%,孤雄生殖只有2%。这个成功率在临床上是不可能被接受的。”

解读:记者从这项科学实验,联想到现代社会同性婚姻的合法化的趋向,表达了他(她)的看法。亲身参与这项实验的科学家,认为将老鼠身上的成功,推行到人类,“风险太大了”。但是,“风险”能否阻止科学家的雄心就不得而知了。

两个爸爸也能生孩子?!

科学上的困难问题

这只双雄生殖的小鼠只活了48小时。许多科学家对这种研究的前景表示怀疑。英国《前卫报》(The Guardian)文章指出,在哺乳类动物的生殖过程中,父系及母系的(基因)遗传贡献必须相等。这100来个印记基因有“开关”的管制功能:父系或母系的拷贝只有其中之一是“开”的(switched on)。它们用化学标签(tag)来标志基因的(父、母系)来源。如果没有父系、母系印记的正确模式(pattern),一个能够生存的胚胎不可能产生。

英国科学家格立克特(Christophe Galichet)指出,在我们能懂得为什么哺乳类动物必须由(父母)双性产生的路上,中国科学家们的实验成果迈出了极重要的一步,说明用这种方法来产生人类婴儿是不可想像的。

有许多技术难题的讨论太深奥了,我们只得留代读者去研究。

生殖方式改变的安全问题

前面新闻报道中提到这一类干细胞实验的“导致物种退化甚至灭绝”的“风险”与“成功率”。乔治·华盛顿大学法学院生物伦理学(bioethics)专家,苏德(Sonia Suter)教授说,我们必须认真考虑,作为社会的一员,我们做这类研究的门槛是什么。她说:“我认为,所有这些事里首先和最重要的,是一个安全的问题。这是一个需要克服的大障碍。”(“First and foremost to me, in all of these things, is a safety question,” Suter says.“And that's a big hurdle to overcome.”)

科普杂志《科学美国人》报道,这篇论文的首席作者之一,周琪(Qi Zhou)说,他们所报道的,乃是“生殖同性哺乳动物后裔的新方法。” 周琪指出,以往的(两个母鼠)“孤雌”研究项目引起极端的争议(extremely controversial),因为双雌所产生的后裔不含有Y染色体,所以只可能是雌性;而且如此产生的雌性老鼠有很多健康问题。

科学家们认为,要将这实验推广到同性恋人生殖,是科学界几乎不可能做到的事。美国科学家乌尔诺夫(Fyodor Urnov)说:你需要做庞然大量(enormous)的工作,才能说服我们(科学家们),你所做的(实验)对人类没有害处。

参与审核这篇文章的美国同性遗传权威,德克萨斯大学遗传学教授柏林格(Richard Behringer)说,这种双雄过程不可能应用到人类,因为这种方法的基础是“一种异常遗传现象”(a genetic anomaly),它使一个人失去受孕的能力。

专家们认为,即使同性恋后裔有可能产生,这些后代会面临严重的、不可知的、无法控制的生理与心理问题。

学术研究的伦理问题(Ethical Considerations)

“中国科学报”这篇报道没有提到西方媒体所关心的,有关科学实验的伦理问题。我们顺便为读者报道一下。

周琪和李伟都是这项实验的领军科学家之一。周琪在电邮中表示,他们没有打算要将实验用的人少身上。但是,美国国家地理杂志(National Geographic)报道,李伟在电邮中说:“我们不能肯定,这项技术将来永远不会用于人类。”(We can’t assert this technique could never be used in humans in the future,” senior author Wei Li from the Chinese Academy of Sciences says via email.)李伟这样大胆的声明引起西方学术界的激烈反响。

夏威夷大学教授华特(Monika Ward)惊讶中国科学家删除印记的大胆试验。但是,她指出,这真是一伦理上的大难题(It is really a big ethical question)。

其实,中国科学家之所以能取得这样的成就的一个原因是,西方国家有各种法律禁止这类的科学实验。例如美国,有许多州都有不同的“胚胎与胎儿研究法规”(Embryonic and Fetal Research Laws。这些法规断绝了科学家科学研究经费的来源。所以,西方科学家想必有“爱莫能助”之感。(参考:http://www.ncsl.org/research/health/embryonic-and-fetal-research-laws.aspx)

柏林格教授(Richard Behringer)称赞中国科学家的严谨的研究态度。但是,他说,他不清楚,这种技术的前景,以及这项实验对人类的意义何在。

神学界的观点

对于社会问题,神学界的反应比较慢一些;笔者提前替他们说几句。对于人工修改基因这类的问题,神学家称之为“扮演上帝”(Play God)。圣经《创世记》有“欲与天公试比高”的巴别塔的故事:

“来,让我们建造一座城和一座塔,塔顶通天。我们要为自己立名,免得我们分散在全地面上。”耶和华降临,要看世人所建造的城和塔。耶和华说:“看哪,他们成了同一个民族,都有一样的语言。这只是他们开始做的事,现在他们想要做的任何事,就没有什么可拦阻他们了。来,我们下去,在那里变乱他们的语言,使他们彼此语言不通。” 于是耶和华使他们从那里分散在全地面上;他们就停止建造那城了。因为耶和华在那里变乱了全地的语言,把人从那里分散在全地面上,所以那城名叫巴别 。(创世记11:4-9)

生命中的DNA基因蓝图被称之为“上帝的语言”(The Language of God)。达尔文在晚年时感到十分悲哀,因为他的进化论理论中有许多资料证据的漏洞(gap)。直到20世纪中期,DNA结构发现之后,科学家才认识到,在创世之初,各种生命的设计已经完成,一览无余地包含在DNA蓝图中,无所谓什么进化不进化。DNA结构有掌控生命的功能,也有保护生命,抵抗疾病的功能。

所以,科学家大胆修改与删除基因,设法改变传统的双性生殖方法,岂不就是要改变上帝生命设计的语言,岂不是要涂鸦上帝精确设计的生命蓝图?可叹的是,今天相信上帝创造的人,特别是科学家,越来越少;同情同性恋婚姻的人越来越多;神学家的话语权也越来越少了。

主来的日子近了!

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