自然界所有的动物都分成雌雄和男女,人类男性的生殖细胞中含有X、Y两种染色体,而女性为X染色体。当结合为XX时为女性,XY时为男性。

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这是高中生物课本中就已经介绍的内容。

我们知道人类含有23对染色体,其中22对为常染色体,一对性染色体。

在产生生殖细胞的时候,会通过减数分裂产生只有一半染色体的生殖细胞,即为单倍体。精子和卵子都是单倍体。当它们融合后就会产生正常情况下的双倍体受精卵,可以进一步的分裂发育成胚胎。

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那么,既然精子和卵子都是单倍体,精子和精子,卵子和卵子结合,同样可以产生双倍体,这种情况下,是否能够产生可发育的胚胎呢?

正常情况下,同性生殖细胞之间是不可能产生融合的。要不然就不需要交配了。

即便是在实验室操作的情况下,将两种同性的生殖细胞强行融合(例如,通过显微操作将一只精子的细胞核植入另外一只精子中)。形成的“受精卵”也不会进一步的发育成胚胎。

这是为什么?

哺乳动物很难从同性父母那里生育后代,这是因为在精子和卵子的发育过程中,来自父母的某些基因会在一个叫做基因印记的过程中关闭。因此,后代通常需要来自母亲和父亲的基因才能存活和正常发育。

基因组印记(Genomic imprinting)又称遗传印记,是通过生化途径,在一个基因或基因组域上标记其双亲来源信息的遗传学过程。这类基因称作印记基因,这类基因表达与否取决于它们所在染色体的来源(父系或母系),有些印记基因只从母源染色体上表达,而有些则只从父源染色体上表达。基因组印记是一正常过程,此现象在一些低等动物和植物中已发现多年。印记的基因只占人类基因组中的少数,可能不超过5%,但在胎儿的生长和行为发育中起着至关重要的作用。

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当生殖细胞形成以后,它们就已经被标记了男女,哪些基因要表达,哪些不表达已经确定了。正常情况下,父系染色体和母系染色体结合成受精卵后,通过遗传印记这一生物学特点,很多基因只会表达一方,以使基因表达顺利进行。

那么如果是两个生殖细胞来自同性,比如两个精子或者两个卵子。那么就会存在这种情况。很多印记基因同时表达或者同时不表达。这样基因表达过程就不能够顺利进行下去,导致难以发育。

在自然选择的过程中,为什么会出现遗传印记呢?

根据自然选择的规律,存在即有理由。这种运行了数万年历史的生物学过程一定有其自身的意义。

目前科学家猜想,基因印迹在进化论意义上的优势可能就是有效地防止单性生殖, 维持遗传的多样性, 增强物种对于恶劣环境的抵抗能力。

在生物科学高度发达的今天,有人开始挑战这一生物禁忌。

中国的研究人员就利用干细胞和基因编辑技术,培育出了同性父母所生的小鼠。

一些老鼠有两个亲生母亲,但是没有父亲的DNA。而另一些则有两个亲生父亲,没有母亲的DNA。

中国研究人员使用了一种只包含一组染色体的胚胎干细胞。在将编辑过的干细胞从一只雌鼠注入另一只雌鼠的卵细胞之前,他们删除了基因组中与印迹相关的三个区域。这一过程成功了,从210个胚胎中培育出29个健康的小白鼠——都是雌性。雌性小鼠活到了成年,并按照传统的交配方式生育了健康的子代小鼠。

中国的研究团队也在雄性老鼠身上进行了实验,但没有那么成功。只有父亲遗传物质的老鼠出生后只活了几天就死亡了。

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这一研究结果带来了很大的震撼。很多人甚至认为,男性的生殖地位将受到威胁,在漫长的自然选择过程中,男性将会被淘汰。

首先,这项研究成果目前只是在实验室小鼠的身上得到证实,而且成功率并不是很高,后期是否出现致命的副作用尚不可知。这项技术在灵长类哺乳动物身上能否起作用也不知道。更为重要的,对于双性生殖,在漫长的人类历史和自然选择过程中,对于保持物种的进化起着极其重要的作用。单性生殖是否能够保持物种的稳定性,目前都还是不知道的。