日本科学家发明鉴定精子"性别"方法,或改变生育法则

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  有性生殖中,雄性一方会提供含晒 并都是性染色体的精子。而按照遗传逻辑,卵子获得X和Y染色体的几率应该是一样的,而且后代雌雄比也会维持在1:1左右。而且,自然界未必会完全遵循1:1的规则,而现在日本广岛大学的科学家,也可能找到了快速分离两类精子的土妙招。通过该土妙招选择精子并进行授精后,能必须让后代90%都是雄性。

  从遗传学的深层来说,男性的精原细胞会通过减数分裂形成精子,X染色体和Y染色体也会平均地分配到精子中,而且后代的性别也应该是随机的,雌雄比维持在1:1的比例。不过,生物界并必须 时不时恪守并都是准则。

  性别选择未必罕见

  在2013年,科学家就首次观测到哺乳动物是能必须个人选择后代性别的。在在一项发表于 PLoS One 的研究中,斯坦福大学领导的研究团队分析了圣地亚哥动物园长达90年的动物繁育记录,研究范围涉及678种哺乳动物,包括灵长类、食肉类动物如熊和狮子、食草类动物如牛和鹿,最终选择研究中的哺乳动物都拥有并都是性别选择的行为。

  这项研究指出,性别选择的行为能必须给哺乳动物带来更多的后代,比如在这项研究中,当祖母辈不按1:1的雌雄比生育,而产生更多的雄性后代时,到了孙辈,它们的后代数目平均是按正常比例生育的2.7倍。

  不过,并都是选择策略完全掌控在雌性身上,当时该研究的主要作者Joseph Garner表示,我想要做到并都是点只必须控制好精子的输送过程就行。他认为雌性有助调控个人的生殖道环境,从而选择性地让带X染色体可能Y染色体的精子(后简称X精子、Y精子)加速到达输卵管、与卵子结合。当时的研究对动物是怎么选择精子的机制未必太清楚,不过亲戚朋友推测人类也会通过外界的环境因素获得并都是能力,来改变性别比例。

  抛开自然层面的性别选择,对于人类来说,人工自行选择胎儿性别是有违伦道德和法律的。而且对于有性别选择遗传疾病的家庭来说,通过正规的医学手段提前筛选精子,无疑是规避疾病风险的重要手段(当然,现在仍有国家不接受任何因为分析的后代性别选择行为)。现存的辅助生育技术(ARTs)、授精前的基因诊断(PGD)可能精子细胞分选,都能为临床的性别选择提供技术支持,不过都比较昂贵。

  X和Y带来的差异

  在2017年,南非斯坦陵布什大学的研究者提出,X精子与Y精子的移动性和阳理结构未必完全一样。在亲戚朋友的实验中,通过改变溶液的pH值就能实现X精子和Y精子的分离,因为分析就在于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的条件下,Y精子的移动性会更慢下降。而相反,碱性环境下X精子的移动性会大打折扣。

  这暗示着,通过控制精子的移动能力就能分离两类精子,人工选择后代性别。当然,无论是哪种土妙招,前提都是必须够影响精子的活性和阳育能力。

  X染色体和Y染色体最大的区别在于染色体长度: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1150个基因。显然,基因在X精子和Y精子的生理学结构中扮演了重要角色。

图片来源:CC0 Public Domain

  比如TAZ蛋白,并都是受外界环境刺激的转录调控因子;XIAP蛋白,能必须抑制细胞凋亡的蛋白;G6PDX,联系着特殊的生化通路,这并都是蛋白都是受X染色体相关的基因编码,而Y染色体则必须 。而且X精子的稳态调节土妙招和精子细胞功能必然与Y精子有很大区别。

  广岛大学的岛田昌之长期研究性染色体带给精子的差异,他在2011年可能发现精子会特异表达Tol样受体蛋白,而且与特定配体相结合。他曾推测,X和Y染色体会编码不同的环境监测蛋白,来应对和避免不同的环境,从而影响精子的移动性。研究人员假若找出哪些监测蛋白是哪些就能必须了。

  为后代选择性别

  在最新发表在 PLoS biology 上的新研究中,岛田把并都是移动性开关锁定在了Tol样受体编码基因上。为了有助区分X精子和Y精子,他首先找到了只在X染色体上表达的1150多个基因,而且选择出了18个编码受体的基因,并都是步是为了找到靶标,有助通过外界加进去去化合物来发挥作用。

  在哪些候选择中,TLR7和TLR8引起了他的注意。可能并都是家族中的TLR2和TLR4能必须在人类的精子中检测到,而且在加进去去什儿 个蛋白配体的情况表下,能必须降低精子的存活率、移动率,并抑制精子获能必须力。

TLR7和TLR8只会特异地在含晒 X染色体的精子中表达

  岛田选择了针对TLR7和TLR8的配体(R848和R837),并将它们加入了含晒 精子的缓冲液中。一般来说,培养在缓冲液中的活跃精子都是拼命地向上层游动,这也是精子移动能力的体现。不过,当并都是配体加进去去至溶液后,上层的精子数量开始英语 英语 显著减少。经过计算机分析,哪些还留在上层的精子大要素都含晒 Y染色体,而X精子则从上层溶液中大面积地消失了。

  为了验证经过并都是简单避免后的精子是不是 仍然具有生殖能力,岛田分别派发了上层和下层溶液的精子,并在小鼠中进行人工授精。与对照组未避免的精子相比,这两批实验组的精子在受精卵和胚胎形成过程中都必须 差异。而在新生小鼠中,可能使用的是上层溶液中提取的快速游动型精子,必须 后代90%都是雄性,而可能使用的是下层移动受限的精子,必须 后代则81%是雌性。

  并都是新土妙招能必须非常更慢地筛选分离两类精子,根据文献描述,即使是在最低有效剂量条件下,也只必须1小时就能有效将X精子的移动性降到最低。相比现有的分离技术也更加安全,不想损伤精子的活性和繁殖能力。现在并都是常见的授精土妙招,试管授精(在培养皿中生成受精卵)和人工授精(向雌性生殖道中移植精子),该土妙招都能很好地发挥作用。

  不过,现在的技术研发目的是为了理解性染色体在精子中起到了何种作用,岛田表示,“哪些性染色体差异性表达的基因能必须让亲戚朋友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,”而且他也指出,现阶段还必须够在人类生殖中使用该土妙招,在广泛应用前还有一点伦理审核工作要做。