出品：中国科普博览

　　作者：李天达／中国科学院动物研究所干细胞科普团队＊

　　（＊中国科学院动物研究所干细胞科普团队是由中国科学院院士周琪研究员领导的，致力于对干细胞及再生医学领域研究进行科学普及的专家科普团队。该团队由中国科学院动物研究所一线科学家、科研工作者和硕士、博士研究生组成，团队定期创作科普作品开展互联网科普活动，并于每年在全国科普日等重要活动中举办大型科普展览，取得了良好的社会反响。）　　

　　无性繁殖--从“克隆”到“单倍体干细胞”

　　“山上有一仙石，石产一卵，见风化一石猴”，中国古代神话小说《西游记》是这样描述孙悟空的出生的。从石缝中蹦出来的孙悟空没有父亲也没有母亲，这从一定程度上代表了中国古代对于无性生殖理论的理解。

　　1997年，英国的爱丁堡，一只名叫“多莉”的克隆羊的出生震惊了全世界，这是一只从一个细胞发育而来的绵羊。“多莉”仅仅依赖代孕“母亲”就来到了这个世界，克隆技术将无性生殖从神话故事中变成了现实。

英国科学家威尔穆特和克隆羊多莉（资料图）

　　现如今，这种所谓不依赖精子和卵子结合生育后代的无性繁殖方式已经远不只局限于“克隆”这形式。近年来，中国科学院的科学家成功的将精子细胞华丽地变身为干细胞，而这种“高、大、上”的细胞又能够实现类似于精子的功能，可以使一枚卵母细胞受精而获得后代。这种神奇的干细胞科学家们称之为“单倍体干细胞”。

哺乳动物的精子和卵子（资料图）

　　干细胞研究领域的新宠--“单倍体干细胞技术”

　　在神奇的自然界，除了少数昆虫（例如蜜蜂、蚜虫）之外的大多数动物都和我们人类一样，是通过雌性和雄性的交配才能获得后代的，每个成年动物的细胞内都含有分别来源于父亲和母亲贡献的一套染色体（即二倍体细胞）。而每个成年动物体内仅有雌性和雄性的配子（也就是精子和卵子），也仅具有一套染色体（即单倍体细胞），这种自然界创造的巧妙的遗传机制，既能保证个体的遗传基因可以继续传递下去，又可以在遗传的过程中结合父亲和母亲的遗传基因形成一个新的个体，推动物种的进化。

自然界中存在的单倍体

　　如何获得仅具有一套染色体的细胞就自然成为了世界各国科学家所追求的目标。

　　2012年，来自中国科学院动物研究所与中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的两个科研团队几乎同时发现了一种新型的细胞，他们成功地将只有一套染色体的精子或卵子变成了具有无限增殖能力的干细胞。科学家们发现，这些干细胞同精子或者卵子一样只具有一套的染色体，而更重要的是这些干细胞又同时具有类似于精子或者卵子的功能，例如：来源于精子的孤雄单倍体干细胞就可以替代精子使卵子受精获得后代。

　　我们可以想象，从一枚精子就可以获得无数的干细胞进而可以获得无数的后代，这个神奇的过程就好比西游记里孙悟空拔掉一跟汗毛就可以变出众多孙悟空。这同样是一种崭新的辅助生殖技术，它将给众多无精症的患者带来了希望。

单倍体干细胞替代精子获得后代

　　单倍体干细胞“性别手术”--实现哺乳动物孤雌生殖

　　单倍体干细胞的出现改变了人类对传统生殖方式的认知。一些科学家提出，利用单倍体干细胞能否实现同性生殖呢？

　　自然界经过了数亿年的进化产生了两种不同类型的生殖细胞，精子和卵子之间存在天然的隔阂。印记基因的存在即是隔阂中最重要的因素之一。精子和卵子结合到一起之后，两种印记基因便发挥着不同的作用，可以简单得比喻成螺钉和螺母的关系。只有同时存在着一个代表雄性印记的螺钉和一个代表雌性印记的螺母才能成为一个完美组合。通过对一些重要的印记基因进行修饰和改变，我们似乎可以将其中一些螺母重新塑造出类似螺钉的形状，以期实现最终的细胞的印记的逆转。

哺乳动物印记基因（Imprinting gene）

　　2015年，印记基因的人工修饰和单倍体干细胞技术的结合碰触出了更为强烈的火花。中国科学院动物研究所的科学家基于此前获得单倍体干细胞技术和对印记基因研究的基础，他们利用基因修饰的手段改变了小鼠孤雌单倍体干细胞中两个称为H19和Gtl2的重要印记基因，将原本的雌性印记逆转成了雄性印记，一场针对细胞的“变性手术”就这样完成了。经过性别逆转之后的细胞被再次注射进小鼠的卵母细胞中，最终成功地发育成为由两个雌性小鼠作为亲本的后代。这是人类首次利用干细胞技术在哺乳动物中实现了孤雌生殖－一种全新的无性生殖方式。

“雌雄”逆转单倍体干细胞小鼠（携带绿色荧光蛋白）

　　科技进步为人类发展创造可能

　　“雌雄”逆转单倍体干细胞的研究成果一经发表，便引发了人类对于自身繁殖方式的深深思考。虽然，“同性繁殖”仅在小鼠身上获得了成功。但对于人类而言，这是否意味着繁育后代不需要男性了呢？延续了千百万年的有性繁殖方式必然存在着不可替代的地位。而随着科学研究的深入，单倍体干细胞技术也将变身为一种全新的辅助生殖技术，这势必为众多不孕、不育患者提供一种新的治疗手段。