Science熱評:生男生女或許可以自己決定!科學家通過改變精子速度選擇後代的性別!

2019-08-31 17:22:33


如果你想要一個女嬰,那就不要在離排卵太近的時候做愛。因為有一個這樣的故事:帶有Y染色體的精子--攜帶這些染色體的嬰兒為男性--遊動得更快,所以如果精子要經過很長的一段路才能到達卵子,那麼你就有更高的機會生男孩。這個想法沒有科學價值,但研究人員現在發現了一種方法,可以在老鼠身上實現這個想法。

圖片來源:Science
大多數雄性哺乳動物的細胞包含一個X和一個Y染色體,但在精子發展(精子發生)過程中,X和Y染色體隔離進入不同的細胞,這樣的精子將攜帶一個可以受孕得到女嬰的X染色體和可以得到兒子的Y染色體。X染色體和Y染色體不僅大小不同--X染色體大約是Y染色體的三倍--它們還包含不同的基因。與攜帶很少基因的Y染色體不同,X染色體攜帶很多基因,其中一些在成熟的精子中仍然活躍。攜帶X和y精子的基因表達的差異為區分這兩種精子提供了理論基礎。
在一項新研究中,來自廣島大學的Masayuki Shimada和他的同事利用這些基因差異對"雄性"老鼠精子和"雌性"老鼠精子進行了分類,他們於8月13日在《PLOS Biology》上發表的這項新研究表明,可以用一種簡單的、可逆的化學療法分離出攜帶x染色體的精子和攜帶y染色體的精子,從而使正常的男女後代比例發生戲劇性的變化。這項研究是在老鼠身上進行的,但這項技術可能也會廣泛應用於其他哺乳動物。

圖片來源:PLOS Biology
作者發現,近500個基因只在攜帶X染色體的精子中活躍,其中18個基因編碼受體;由於它們對配體刺激的反應功能,使得它們成為操縱精子的良好候選分子。他們將注意力集中在一種名為toll樣受體7/8的特殊基因上,這種基因只在X染色體精子中表達,編碼精子細胞尾部和中段的兩個受體。科學家們將老鼠精子放入含有相應作用分子的混合物中,這些分子會與受體結合並激活它們。他們的研究結果表明,這些分子減緩了X染色體精子的能量產生,而對Y染色體精子則完全沒有影響。他們表示,這種影響是由於精子內能量產生的受損,如果將這種化學物質從培養基中去除,就可以逆轉這種影響。
為了進一步證實他們的發現,研究人員進行了精子競賽。許多經過改造的X精子游動速度不到Y精子的一半。當研究人員只使用速度更快的Y精子進行體外受精時,90%的幼鼠出生時都是雄性。速度最慢的精子產生的81%的幼鼠為雌鼠。
其他的性別選擇方法,如用染料給精子染色和按性別染色體的長度排序,都很昂貴,有時會傷害精子細胞或它們的DNA。該團隊聲稱,這種新方法目前看來比較安全,而且相對便宜。如果在其他物種中得到證實,那麼該策略可以用於飼養奶牛等牲畜。

圖片來源:PLOS Biology
Shimada說:"兩種性別染色體受體基因的差異表達為分離X和Y精子提供了一種新的、潛在的、非常有用的方法,我們已經成功地用這種方法在牛和豬中選擇性地產生了雄性或雌性。儘管如此,在人類生殖技術中使用這種方法目前還只是一種猜測,而且涉及到不受這種新技術效用影響的重大倫理問題。"

參考資料:

Umehara T, Tsujita N, Shimada M (2019) Activation of Toll-like receptor 7/8 encoded by the X chromosome alters sperm motility and provides a novel simple technology for sexing sperm. PLoS Biol 17(8):e3000398. doi.org/10.1371/journal.pbio.3000398

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