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 两种性染色体的精子。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,日日后代雌雄比也会维持在1:1左右。日后,自然界不要会完全遵循1:1的规则,而现在日本广岛大学的科学家,也机会找到了快速分离两类精子的法子。通过该法子选则精子并进行授精后,时要让后代90%有的是雄性。

  从遗传学的深度图来说,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,日日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,生物界并没是是否是是缘无故恪守两种准则。

  性别选则不要罕见

  在2013年,科学家就首次观测到哺乳动物是时要个人选则后代性别的。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,最终选则研究中的哺乳动物都拥有两种性别选则的行为。

  这项研究指出,性别选则的行为时要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,两种选则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,让你做到两种点只时要控制好精子的输送过程就行。他认为雌性不要都可以 调控个人的生殖道环境,从而选则性地让带X染色体机会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如保选则精子的机制不要太清楚,不过亲们 推测人类也会通过外界的环境因素获得两种能力,来改变性别比例。

  抛开自然层面的性别选则,对于人类来说,人工自行选则胎儿性别是有违伦道德和法律的。日后对于有性别选则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是是因为的后代性别选则行为)。现存的辅助生育技术(ARTs)、授精前的基因诊断(PGD)机会精子细胞分选,都能为临床的性别选则提供技术支持,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底部形态不要完全一样。在亲们 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,是是因为就在于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精子的移动性会迅速了 了 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,人工选则后代性别。当然,无论是哪种法子,前提有的是非要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4000个基因。显然,基因在X精子和Y精子的生理学底部形态中扮演了重要角色。

图片来源:CC0 Public Domain

  比如TAZ蛋白,两种受外界环境刺激的转录调控因子;XIAP蛋白,时要抑制细胞凋亡的蛋白;G6PDX,联系着特殊的生化通路,这两种蛋白有的是受X染色体相关的基因编码,而Y染色体则不在 。日后X精子的稳态调节法子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年机会发现精子会特异表达Tol样受体蛋白,日后与特定配体相结合。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。研究人员也不找出两种监测蛋白是两种就时要了。

  为后代选则性别

  在最新发表在 PLoS biology 上的新研究中,岛田把两种移动性开关锁定在了Tol样受体编码基因上。为了不要都可以 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4000多个基因,日后选则出了18个编码受体的基因,两种步是为了找到靶标,不要都可以 通过外界换成化合物来发挥作用。

  在两种候选则中,TLR7和TLR8引起了他的注意。机会两种家族中的TLR2和TLR4时要在人类的精子中检测到,日后在换成两种个蛋白配体的情况下,时要降低精子的存活率、移动率,并抑制精子获时要力。

TLR7和TLR8只会特异地在含晒 X染色体的精子中表达

  岛田选则了针对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有的是拼命地向上层游动,这也是精子移动能力的体现。不过,当两种配体换成至溶液后,上层的精子数量现在现在开始显著减少。经过计算机分析,两种还留在上层的精子大每段都含晒 Y染色体,而X精子则从上层溶液中大面积地消失了。

  为了验证经过两种简单避免后的精子是是是否是是仍然具有生殖能力,岛田分别架构设计 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不在 差异。而在新生小鼠中,机会使用的是上层溶液中提取的快速游动型精子,不在 后代90%有的是雄性,而机会使用的是下层移动受限的精子,不在 后代则81%是雌性。

  两种新法子时要非常迅速了 了 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,也只时要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,不要损伤精子的活性和繁殖能力。现在两种常见的授精法子,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),该法子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,“两种性染色体差异性表达的基因时要让亲们 更好地分离两类精子,这对于动物和家畜的种群选则繁衍很有意义,”日后他也指出,现阶段还非要够在人类生殖中使用该法子,在广泛应用前还有一点伦理审核工作要做。

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