如何與自己培育後代?
中國有句老話:不孝有三,無後為大。雖然這句話略顯封建,但也足以證明中國人對傳宗接代的重視程度,無論時代怎麼變,大齡青年過年回家都要面對的一個問題就是:「有對象了么?」如果你回答「有了」,下一個問題八九不離十的就是:「準備要孩子了么?」縱觀世界大大小小的事情,幾乎沒有一件事是必須要性別不同的兩個人才能做成的,可唯獨生兒育女,一個人是怎麼也做不到的。
我們為什麼要有爸爸和媽媽?
這個問題問的可能有些白痴,沒有爸爸媽媽哪來的我們呢?不過你放眼望向整個生物圈,只有媽媽沒有爸爸的孩子還真不少,比如新墨西哥長尾蜥蜴、蚜蟲、窄頭雙髻鯊等等,新聞曾報道火雞也可以在沒有配偶的情況下生出孩子,雖然這樣出生的小火雞一般都體弱多病,但這些證據都證明生一個孩子並不一定都需要有爸爸和媽媽。
沒有爸爸,或者說沒有雄性參與的生殖方式在生物學上稱為「孤雌生殖」,不過現有的研究表明,這樣的生殖方式一般都只是在低等動物中才存在,在高等哺乳動物中還沒發現。這是為什麼呢?眾所周知,我們的基因都存在著變異的可能性,這種變異可能導致我們的身體出現相應的變化,有些變化能讓我們更好的生存下去,有些不能。所以,進化就要求我們剔除那些不好的變異,保留好的變異,並且將好的變異傳播開,促使物種的發展,而兩性繁殖正是這種進化要求的結果。
窄頭雙髻鯊
每一個後代可以同時擁有兩個個體的基因,也就同時擁有了更多的變異可能,大大提高了我們適應環境的能力。而進行孤雌生殖的物種,一是因為在當地雄性物種稀少,為了繁衍只能進行孤雌生殖,二是人家一次可以產很多的卵,即使有一部分因為基因突變問題被環境淘汰了,還有倖存的可以繼續繁衍下去,而我們哺乳動物做不到以生命的數量取勝,就只能依靠生命的質量了。
在這裡順便給喜歡鑽牛角尖的讀者補充下,在自然界孤雌生殖的例子很多,但孤雄生殖的例子不多,而且多存在於植物中。這是因為雄配子缺少構成生命的全部的必須基因(比如人類的Y染色體,基因就少的可憐,而且大部分都是與性別有關的),而且雄配子細胞體一般較小,包含的營養物質也難以支撐一個生命的發育。
一個人如何擁有兩種生殖細胞?
了解了為什麼我們必須有爸爸和媽媽之後,讓我們再回到那個大齡單身青年上。沒有對象,也就意味著沒有另一個性別的生殖細胞,自然也就不可能有小寶寶。那為什麼我們不能製造一個生殖細胞呢?
大齡單身青年相親會
好了,現在一位叫山中伸彌的日本科學家登場了。經常看科技報道的讀者們可能對這個名字不陌生,山中伸彌教授因為誘導多能幹細胞榮獲了2012年諾貝爾生理醫學獎。誘導多能幹細胞,聽上去是個很高端的東西,其實我們在生物課本上就已經見過和它類似的概念——細胞全能性,意思是每一個細胞都有發育為完整個體的能力,因為個體的所有細胞都是由同一個細胞發育而來的,都帶有這個生命全部的遺傳物質。我們從樹上折下一根樹枝插到土裡,在適宜的條件下這根樹枝就會長出根、葉,直至變成一棵完整的大樹,「無心插柳柳成蔭」說的就是這個道理。在這一過程中,植物的細胞首先要經過去分化,變成原始的細胞,再重新生長分化成各種組織。但對於動物而言,去分化這一過程相當困難,比如我們切掉了手指,就不可能再長出一根新的手指。
體細胞經誘導多能幹細胞分化為生殖細胞示意圖
而山中伸彌教授正是成功的在這一問題上取得了突破,他發現在細胞分化的過程中,有四個起指導作用的誘導因子,這些因子可以指導細胞中不同基因的表達,使細胞完成與分化有關的行為。據此他首先從一隻老鼠身上取了一個體細胞,然後導入了這些誘導因子,啟動了體細胞的去分化過程,使細胞恢復到類似幹細胞的狀態(這麼說只是方便理解,因為它並不是完全意義上的幹細胞),然後幹細胞重新分化為原始生殖細胞,進而產生了卵子。
因為倫理道德問題,山中伸彌教授只是用了老鼠,還沒敢用人的細胞,但如果那個被催著傳宗接代的單身青年想的話,完全可以取一個自己的體細胞,去分化,再分化為生殖細胞。早在2005年就有新聞報道英國謝菲爾德大學幹細胞生物學中心的研究人員成功的用一個男性的幹細胞培育出了卵子,不過他們取的是早期胚胎上的胚胎幹細胞,那時候的細胞全能性相當高,而一旦這些胚胎幹細胞分化為各種組織之後,再想讓它們表現出全能性可就難了。
現在,山中伸彌教授的研究正好填補了這一空白,我們只要從身上隨便取一個體細胞,先按照山中伸彌教授的實驗方法導入誘導因子使細胞去分化,將細胞恢復至幹細胞的階段,然後按照謝菲爾德大學科學家的方法將幹細胞培養至生殖細胞,就可以順利的製造出一個卵子或者精子了。當然,紙上談兵的描述實驗過程很簡單,具體操作起來我們仍有很多困難需要克服,但毋庸置疑的是,讓人類不需要伴侶的生育後代這條大路的路基已經鋪墊好了,剩下的就是更細緻的打磨了。
孩子的父母怎麼定?
現在,這個大齡單身青年已經成功的完成了傳宗接代的任務。但是接下來的一個問題是他無論如何也不能迴避的,他是孩子的父親還是母親?要知道雖然世界在進步,但一個孩子對應著一對父母這個基本的家庭規則還是必須的,如果一個人可以不需要配偶就生出一個孩子來,那麼婚姻和家庭作為維持人際關係和社會穩定的作用必將受到挑戰。而這也正是一些科學家對誘導多能幹細胞這一技術持保留意見的一個原因。
其實誘導多能幹細胞最開始的出發點是好的,最有用的應用就是器官移植,有些人生了病,需要器官移植,但合適的器官一直等不到,如果能用自己的細胞製造一個器官,既不會產生排異反應,又容易取得,實在是一個治病救人的好東西。但也正如倫理學家擔心的那樣,既然人們可以很方便的製造一個器官,那同樣可以製造一個活人,這就難免會引起社會的爭論。況且這項技術本身的穩定性還有待考證,目前還沒有直接的證據證明那個被誘導產生的卵子是健康的。距離真正應用於醫學治療,還有很長的路要走。
任何一項技術都是一把雙刃劍,有好的一面也有壞的一面,如何合理的使用它,這恐怕是每個科學家都要面對的事情。
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