公鼠生子,和你想象中的情节一样吗?
近日,中国科学家的一项研究成果显示,他们成功地让雄鼠怀孕,并诞下10只健康幼崽。这条科研成果已经颠覆了我们认知!打破了只有雌性才能怀孕和生子的规律。那么问题也随之而来,公鼠没有子宫到底是怎么怀孕的?实验的科研背景又是什么样的?该实验是如何进行的?该实验又有什么研究意义?未来男性有没有可能也怀孕生子?
01,公鼠没有子宫又怎么怀孕?
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有些同学就说了,公鼠没有子宫,即使真的怀孕了那又是怎么生下来的呢?这里就为大家说一下:
首先,此次公鼠怀孕的子宫不是人造子宫,是子宫移植(就是器官移植),别过度联想,事实上,子宫移植已经在人中实现了并且正常生育,这次是换了个性别移植,但是又不得不用联体的办法来补充激素等;
其次,这个文章的主要意义是生殖生物学的角度;
第三,联体鼠的生育中,雌鼠是雄鼠正常生育的三倍,且发育整体不如普通正常的雌鼠。
文章其实可以进一步提升的是:
1,雌鼠、联体鼠的组学差异(转录组、蛋白组、表观组),现在都是组学时代了,光靠组织学来论证这些鼠健康或正常,是不够的,比如联体鼠就出现了吸收胎(resorbed fetus联体雌雄都有)以及胎儿发育异常死亡的情况(abnormal dead fetus联体雄),而正常鼠是没有的。
2,到底是什么因素造成了联体鼠中雌雄的巨大差异(比如正常率相差3倍还多?),按理说,联体鼠雌雄都有了子宫,联体鼠血液共享,差异已经很小了。那么,雌性是否除了子宫和激素外,还有一些其他因素在影响着受孕率?
02,公鼠生子科研背景
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我们具体来介绍下这个文章做了什么
一句话:使用四步策略在雄性联体鼠中构建大鼠妊娠模型。
One-sentence summary:A rat model of pregnancy was constructed in the male parabiont using a four-step strategy.
雄性怀孕其实是非常罕见的,目前典型的也就是海龙科(syngnathidae)有这种功能。
一般情况下,我们认为,雄性不能怀孕,主要的原因在于雄性没有子宫。
然而,事实上并非如此,因为,子宫只是胎儿发育的主要器官,而让胎儿发育的,不只是子宫,还有一系列其他的因素,典型的就是:激素。
比如下图是人孕期不同时间点的一些激素分泌变化。
我们可以看到,在孕期,激素水平在剧烈变动,所以孕期的宝妈,脾气多变一定要理解啊,她们真不容易,激素如此剧烈变化,可是身不由己的啊。
那么这些激素是子宫分泌的吗?
当然是否定的。
比如雌激素(estrogen),又称女性激素,主要是卵巢分泌的,它会促进女性附性器官成熟及第二性征出现,并维持正常性欲及生殖功能。当分泌后进入了血液循环中。
可见,子宫不是万能的。
事实上,子宫移植已经有很多研究了
比如这是scholar上的子宫移植研究,可谓汗牛充栋
并且已经在人类上成功实现了子宫移植手术且移植后生娃的案例。
这次研究本质上也是子宫移植,但是由于雄性缺乏足够的雌激素、孕激素等一系列技术,所以需要额外联体才能行。
03,如何让公鼠实现怀孕并产子?
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此实验通过子宫移植和联体鼠来实现公鼠的怀孕!
正因为如此,这个研究就要分为两大步四小步:移植子宫,联体。
第一步:联体鼠——创造大环境
这个目的就是我第一部分提到的,要把雌鼠和雄鼠连接起来。
这一点是生物学中常见实验,就是联体鼠,熟悉我之前的文章的话,我介绍过一个联体小鼠实验,是把老年鼠和年轻鼠联在一起,然而他们血液共通,结果实现了老年鼠的返老还童问题。
通过这一步,主要目的是实现血液互通,这样保证雄鼠也可以获得对于雌鼠必须的相关激素。
而移植后,基本上可以看到,这只雄鼠的激素水平和雌鼠呈现了规律性的变化。
注:左侧四个字母代表的意义:
E, estrus; 发情期
P, proestrus;发情前期
M, metestrus; 睾丸
D, diestrus. 间情期
第二步:子宫移植——准备小环境
这一步可能是许多人关注的,但是其实在我关注里,并不是什么重点。
这本质上就是一个器官移植。
器官移植目前非常常见,人都已经应用了,一般根据位置分为原位移植和异位移植。而由于雄鼠本身是没有子宫的,那自然就是异位移植了。
这东西技术难度不大,腹腔那么大的空间,搁个子宫进去还是比较有空间的。
上图所示是移植过程,移植后就形成了有子宫的雄鼠。
值得提醒的是:联体鼠本身分为雌鼠和雄鼠,雌鼠是正常的子宫都在,雄鼠是额外加了个子宫。
第三步,胚胎移植
这一步就是大家熟悉的试管婴儿步骤,就是把胚胎(一般是囊胚左右)移植到子宫中,这样就完成了怀孕阶段。
第四步:分娩
生娃嘛,大家都懂。当然,对于没有产道的雄鼠,不好意思,只能对你进行剖腹产喽
如图,上面是联体鼠。
一图概括上述步骤:
04,如此生育出来的小鼠如何?
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看到这里,有的同学就会提出疑问,这样生育出来的小鼠是健康的吗?拥有正常的功能吗?别急,这就为大家解惑!
首先,联体雄鼠中的子宫和激素作用下,移植后的胚胎是可以部分正常发育的。
通过剖腹产,雄鼠一共生下了10只发育良好的幼崽。这些小崽子在目前的认知里,应该是正常的。
比如心肝脾肺肾睾丸卵巢之类的都没有明显的异常。
第二、雄鼠怀孕其实产出率不高
一共纳入了46对雌雄联体小鼠。
其中,562个胚胎移植到联体鼠的雌性内,280个胚胎移植到联体鼠的雄性内。
结果,雌鼠有子宫中有169个胚胎发育正常,而雄性大鼠的子宫中只有27个胚胎发育正常。
简单计算下比例,雌鼠正常生育比例是30.07%,雄鼠正常生育比例是9.64%。
可见,二者依然存在很大的区别。
而和正常受精的雌鼠相比呢,就更明显了
上图从上到下依次是正常雌鼠,联体雌鼠和联体雄鼠的分娩情况,其中每个图的上部分是2小时后活着的,下图部分是2小时候死去的,可见依然呈现很大差异。
这个表更直观,
正常鼠:49个活了30个,61.2%
联体雌鼠:48个活了24个,50%
联体雄鼠:29个活了10个,34.5%
第三,发育角度,正常鼠>联体雌鼠>联体雄鼠
而在出生后的发育呢?依然存在趋避。
下图是出生后的体重情况,左侧三个蓝图是雄性鼠崽,右侧的红色是雌性鼠崽。
可以看到。
正常雌鼠后代发育要比联体雌鼠后代好,且都比联体雄鼠后代好。
05,该实验的研究意义?
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每项科研成果都有其研究的意义,公鼠生子的实验又能为我们带来什么样的意义呢?
1,把一个子宫移植到雄鼠中,是可行的策略。
(事实上,我甚至认为,不需要雄鼠,只要创造一个正常培养箱都可以)
2,联体小鼠中,雌鼠怀孕是必须的
如果雌鼠没有怀孕,只是让雄鼠怀孕,是不可行的,事实上,怀孕所需的激素需要雌鼠的卵巢等分泌(胎盘也可以分泌一点),如果雌鼠不怀孕,直接分泌,理论上难度应该很大。
3,尽管联体,依然雌雄有别
雌鼠的正常胚胎率是雄鼠的三倍还多。
可见,哪怕二者血液联体,依然存在一些未知因素,这些因素导致联体后雌鼠依然要强过雄鼠。
这是我们需要关注的。
ref.
A rat model of pregnancy in the male parabiont
06,关于作者
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通讯作者是长海医院的刘玉环
第一作者是海军医科大学海军医学院教育机构实验教学示范中心、海军医科大学海军医学院营养与食品卫生系张荣佳
最后那些幻想雄性代替雌性的,还是省省吧。
这个内容中,并没有创造子宫,只是子宫移植,而且你不只是需要一个子宫,你还需要卵巢以及一系列激素持续分泌,才能让整个胚胎活下来。
光移植个子宫,不过是丢进去一团肉罢了。
若真要彻底摆脱性别,那还是另外一种研究,就是:卵卵结合或者精精结合。