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Science热评:生男生女或许可以自己决定!科学家通过改变精子速度选择后代的性别!

来源:本站原创 2019-08-21 07:59

2019年8月21日讯 /生物谷BIOON /——如果你想要一个女婴,那就不要在离排卵太近的时候做爱。因为有一个这样的故事:带有Y染色体的精子--携带这些染色体的婴儿为男性--游动得更快,所以如果精子要经过很长的一段路才能到达卵子,那么你就有更高的机会生男孩。这个想法没有科学价值,但研究人员现在发现了一种方法,可以在老鼠身上实现这个想法。

图片来源:Science

大多数雄性哺乳动物的细胞包含一个X和一个Y染色体,但在精子发展(精子发生)过程中,X和Y染色体隔离进入不同的细胞,这样的精子将携带一个可以受孕得到女婴的X染色体和可以得到儿子的Y染色体。X染色体和Y染色体不仅大小不同--X染色体大约是Y染色体的三倍--它们还包含不同的基因。与携带很少基因的Y染色体不同,X染色体携带很多基因,其中一些在成熟的精子中仍然活跃。携带X和y精子的基因表达的差异为区分这两种精子提供了理论基础。

在一项新研究中,来自广岛大学的Masayuki Shimada和他的同事利用这些基因差异对"雄性"老鼠精子和"雌性"老鼠精子进行了分类,他们于8月13日在《PLOS Biology》上发表的这项新研究表明,可以用一种简单的、可逆的化学疗法分离出携带x染色体的精子和携带y染色体的精子,从而使正常的男女后代比例发生戏剧性的变化。这项研究是在老鼠身上进行的,但这项技术可能也会广泛应用于其他哺乳动物。

图片来源:PLOS Biology

作者发现,近500个基因只在携带X染色体的精子中活跃,其中18个基因编码受体;由于它们对配体刺激的反应功能,使得它们成为操纵精子的良好候选分子。他们将注意力集中在一种名为toll样受体7/8的特殊基因上,这种基因只在X染色体精子中表达,编码精子细胞尾部和中段的两个受体。科学家们将老鼠精子放入含有相应作用分子的混合物中,这些分子会与受体结合并激活它们。他们的研究结果表明,这些分子减缓了X染色体精子的能量产生,而对Y染色体精子则完全没有影响。他们表示,这种影响是由于精子内能量产生的受损,如果将这种化学物质从培养基中去除,就可以逆转这种影响。

为了进一步证实他们的发现,研究人员进行了精子竞赛。许多经过改造的X精子游动速度不到Y精子的一半。当研究人员只使用速度更快的Y精子进行体外受精时,90%的幼鼠出生时都是雄性。速度最慢的精子产生的81%的幼鼠为雌鼠。

其他的性别选择方法,如用染料给精子染色和按性别染色体的长度排序,都很昂贵,有时会伤害精子细胞或它们的DNA。该团队声称,这种新方法目前看来比较安全,而且相对便宜。如果在其他物种中得到证实,那么该策略可以用于饲养奶牛等牲畜。

图片来源:PLOS Biology

Shimada说:"两种性别染色体受体基因的差异表达为分离X和Y精子提供了一种新的、潜在的、非常有用的方法,我们已经成功地用这种方法在牛和猪中选择性地产生了雄性或雌性。尽管如此,在人类生殖技术中使用这种方法目前还只是一种猜测,而且涉及到不受这种新技术效用影响的重大伦理问题。"(生物谷Bioon.com)

参考资料:

Umehara T, Tsujita N, Shimada M (2019) PLoS Biol 17(8): e3000398. doi.org/10.1371/journal.pbio.3000398

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