科学家实现精子性别选择,是福还是祸?

科学家实现精子性别选择,是福还是祸?
2019年10月22日 10:00 新浪科技-自媒体综合
(图源:Houston Fertility Center)(图源:Houston Fertility Center)
  • 来源:科学媒介中心 牟庆璇 编译

  在我国很多地方,还存在着“重男轻女”的现象,尤其是老人,总想着抱孙子延续香火。根据国家统计局发布的消息来看,2018年我国大陆男性人口比女性人口多3164万人次。虽然我国近年来男女比例差值有所下降,但相对于全球绝大部分国家来说,中国的男女性别比例数值还是稍微偏高的,这会给正常婚配带来很大冲击,进而影响生活品质和社会的稳定。为什么在社会中存在如此大的性别数量差异呢?

(图源:the glitters online)(图源:the glitters online)

  有性生殖中,雄性一方会提供带有两种性染色体的精子——X染色体和Y染色体,这两种染色体会平均地分配到精子中,X染色体意味着生女儿,Y染色体意味着生儿子。理论上,后代的雌雄比维持在1:1。然而,由于出生前和发育阶段的环境适应因素,许多物种在实际繁衍中都偏离了这一性别比例。那么是否有方法能够选择精子的染色体呢?日本广岛大学岛田昌之教授团队通过改变携带不同染色体的精子的移动速度,实现了精子性别的筛选。

  X/Y精子的分离方法

  X染色体和Y染色体的长度不同,它们编码的基因数不一样,Y染色体编码的基因数量不超过700个,而X染色体则负责编码超过3000个基因。

  除此之外,南非斯坦陵布什大学的研究者发现X精子与Y精子的移动性和生理特性并不完全一样。改变溶液的酸碱性就能实现X精子和Y精子的分离,原因就在于Y精子对外界环境更加敏感。在酸性环境,温度升高和氧化压力升高会导致Y精子的移动性迅速下降。相反地,碱性环境下X精子的移动性会大打折扣。

(图源:atv.pe)(图源:atv.pe)

  2011年,岛田昌之教授发现精子会特异表达Tol样受体蛋白,该蛋白能够与特定配体相结合。在他的最新研究中,他选择了只在X染色体上表达的500多个基因,进而挑选出了18个编码Tol样受体蛋白的基因,这样可以通过外界添加的化合物来区分X和Y精子。研究人员最终确定了针对TLR7和TLR8的配体(R848和R837),把它们加入了含有小鼠精子的溶液中。一般情况下,精子会向溶液上层移动,但是添加两种配体后,上层的精子数量开始显著减少。经过计算机分析,这些还留在上层的精子大部分都含有Y染色体,而X精子则从上层溶液中大面积地消失了。这样实现了X和Y 精子的分离。但是,这样处理后的精子还具备生殖能力吗?研究人员分别收集了上层和下层溶液的小鼠精子进行人工授精。与对照组未处理的精子相比,这两批实验组的精子在受精卵和胚胎形成过程中都没有差异。在新生小鼠中,上层溶液中的精子后代90%为雄性,下层溶液精子后代81%为雌性。根据文献报道,使用这种新的方法,只要1小时就可以将X精子的移动性降到最低,新方法不仅成本低,而且对精子的生殖能力没有影响。

(图源:pixabay)(图源:pixabay)

  自然界的性别选择

  在2013年,斯坦福大学约瑟夫·加纳(Joseph P。 Garner)教授领导的研究团队分析了圣地亚哥动物园678种哺乳动物近90年的繁育记录,包括灵长类、食肉类动物如熊和狮子、食草类动物如牛和鹿,最终确定研究中的哺乳动物都拥有这种性别选择的行为。

(图片:gpcsoft.com)(图片:gpcsoft.com)

  这项研究指出,性别选择的行为可以给哺乳动物带来更多的后代。对雌狮而言,更多的雌性后代意味着更多的捕猎伙伴,而雄性后代在幼年面临着更大的生命危险。因此,雄性提供精子以外,雌性能够控制后代的性别。虽然对动物如何选择X/Y精子的机制还不甚了解,研究人员推测人类也会通过外界的环境因素获得这种能力,来改变性别比例。对于人类来讲,人工自行选择胎儿性别是有违伦理道德和法律的。但是对于像血友病、乳腺癌等性别选择遗传疾病,通过正规的医学手段提前筛选精子,是降低疾病风险的重要手段。那么这项关于精子性别的新研究是否能够解决这个问题呢?

  性别选择与生物伦理红线

  在奶牛场,母奶牛的价值远远高于公奶牛,因为牛奶只由母奶牛生产;而在牛肉生产中,公牛犊的价值高于母牛犊,所以,能够选择性别有重要意义。但是,英国肯特大学彼得·埃利斯博士表示:“在家畜身上实现常规性别倾斜将是一大福音,而人类中的性别倾斜将是一个道德雷区,有可能造成不可预测和破坏性的社会后果。”英国生育学会前主席艾伦·佩西说:“精子是比我们此前所知的复杂得多的细胞,我们还有很多东西要了解。”

  岛田昌之教授认为“这些性染色体差异性表达的基因可以让我们更好地分离两类精子,这对于动物和家畜的种群选择繁衍很有意义。”他也表示对于新结果应用到人精子的性别选择上,还有很多关于伦理的问题需要解决。

  不同物种之间,精子上的受体可能会存在差异,在应用于人类之前,还需考虑伦理和安全问题。越是高等生物,身体越是复杂脆弱,强加的生殖手段越不容易实施,灵长类尤其如此。

  新的研究应该旨在推动生命科学的进步,而非只是吸引眼球的噱头。所以把重心放到其他生物身上,或许会给人类带来更大的贡献。

  参考资料:

  1. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0067867

  2. https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000398

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