公鼠生子,和你想象中的情節(jié)一樣嗎?

近日,中國科學(xué)家的一項(xiàng)研究成果顯示,他們成功地讓雄鼠懷孕,并誕下10只健康幼崽。這條科研成果已經(jīng)顛覆了我們認(rèn)知!打破了只有雌性才能懷孕和生子的規(guī)律。那么問題也隨之而來,公鼠沒有子宮到底是怎么懷孕的?實(shí)驗(yàn)的科研背景又是什么樣的?該實(shí)驗(yàn)是如何進(jìn)行的?該實(shí)驗(yàn)又有什么研究意義?未來男性有沒有可能也懷孕生子?

01,公鼠沒有子宮又怎么懷孕?

有些同學(xué)就說了,公鼠沒有子宮,即使真的懷孕了那又是怎么生下來的呢?這里就為大家說一下:
首先,此次公鼠懷孕的子宮不是人造子宮,是子宮移植(就是器官移植),別過度聯(lián)想,事實(shí)上,子宮移植已經(jīng)在人中實(shí)現(xiàn)了并且正常生育,這次是換了個(gè)性別移植,但是又不得不用聯(lián)體的辦法來補(bǔ)充激素等;
其次,這個(gè)文章的主要意義是生殖生物學(xué)的角度;
第三,聯(lián)體鼠的生育中,雌鼠是雄鼠正常生育的三倍,且發(fā)育整體不如普通正常的雌鼠。
文章其實(shí)可以進(jìn)一步提升的是:
1,雌鼠、聯(lián)體鼠的組學(xué)差異(轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、表觀組),現(xiàn)在都是組學(xué)時(shí)代了,光靠組織學(xué)來論證這些鼠健康或正常,是不夠的,比如聯(lián)體鼠就出現(xiàn)了吸收胎(resorbed fetus聯(lián)體雌雄都有)以及胎兒發(fā)育異常死亡的情況(abnormal dead fetus聯(lián)體雄),而正常鼠是沒有的。
2,到底是什么因素造成了聯(lián)體鼠中雌雄的巨大差異(比如正常率相差3倍還多?),按理說,聯(lián)體鼠雌雄都有了子宮,聯(lián)體鼠血液共享,差異已經(jīng)很小了。那么,雌性是否除了子宮和激素外,還有一些其他因素在影響著受孕率?

02,公鼠生子科研背景

我們具體來介紹下這個(gè)文章做了什么
一句話:使用四步策略在雄性聯(lián)體鼠中構(gòu)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.
雄性懷孕其實(shí)是非常罕見的,目前典型的也就是海龍科(syngnathidae)有這種功能。

一般情況下,我們認(rèn)為,雄性不能懷孕,主要的原因在于雄性沒有子宮。

然而,事實(shí)上并非如此,因?yàn)?,子宮只是胎兒發(fā)育的主要器官,而讓胎兒發(fā)育的,不只是子宮,還有一系列其他的因素,典型的就是:激素。
比如下圖是人孕期不同時(shí)間點(diǎn)的一些激素分泌變化。

我們可以看到,在孕期,激素水平在劇烈變動(dòng),所以孕期的寶媽,脾氣多變一定要理解啊,她們真不容易,激素如此劇烈變化,可是身不由己的啊。
那么這些激素是子宮分泌的嗎?
當(dāng)然是否定的。
比如雌激素(estrogen),又稱女性激素,主要是卵巢分泌的,它會(huì)促進(jìn)女性附性器官成熟及第二性征出現(xiàn),并維持正常性欲及生殖功能。當(dāng)分泌后進(jìn)入了血液循環(huán)中。
可見,子宮不是萬能的。
事實(shí)上,子宮移植已經(jīng)有很多研究了

比如這是scholar上的子宮移植研究,可謂汗牛充棟

并且已經(jīng)在人類上成功實(shí)現(xiàn)了子宮移植手術(shù)且移植后生娃的案例。
這次研究本質(zhì)上也是子宮移植,但是由于雄性缺乏足夠的雌激素、孕激素等一系列技術(shù),所以需要額外聯(lián)體才能行。

03,如何讓公鼠實(shí)現(xiàn)懷孕并產(chǎn)子?

此實(shí)驗(yàn)通過子宮移植和聯(lián)體鼠來實(shí)現(xiàn)公鼠的懷孕!
正因?yàn)槿绱?,這個(gè)研究就要分為兩大步四小步:移植子宮,聯(lián)體。
第一步:聯(lián)體鼠——?jiǎng)?chuàng)造大環(huán)境
這個(gè)目的就是我第一部分提到的,要把雌鼠和雄鼠連接起來。
這一點(diǎn)是生物學(xué)中常見實(shí)驗(yàn),就是聯(lián)體鼠,熟悉我之前的文章的話,我介紹過一個(gè)聯(lián)體小鼠實(shí)驗(yàn),是把老年鼠和年輕鼠聯(lián)在一起,然而他們血液共通,結(jié)果實(shí)現(xiàn)了老年鼠的返老還童問題。

通過這一步,主要目的是實(shí)現(xiàn)血液互通,這樣保證雄鼠也可以獲得對(duì)于雌鼠必須的相關(guān)激素。

而移植后,基本上可以看到,這只雄鼠的激素水平和雌鼠呈現(xiàn)了規(guī)律性的變化。

注:左側(cè)四個(gè)字母代表的意義:
E, estrus; 發(fā)情期
P, proestrus;發(fā)情前期
M, metestrus; 睪丸
D, diestrus. 間情期
第二步:子宮移植——準(zhǔn)備小環(huán)境
這一步可能是許多人關(guān)注的,但是其實(shí)在我關(guān)注里,并不是什么重點(diǎn)。
這本質(zhì)上就是一個(gè)器官移植。
器官移植目前非常常見,人都已經(jīng)應(yīng)用了,一般根據(jù)位置分為原位移植和異位移植。而由于雄鼠本身是沒有子宮的,那自然就是異位移植了。
這東西技術(shù)難度不大,腹腔那么大的空間,擱個(gè)子宮進(jìn)去還是比較有空間的。

上圖所示是移植過程,移植后就形成了有子宮的雄鼠。
值得提醒的是:聯(lián)體鼠本身分為雌鼠和雄鼠,雌鼠是正常的子宮都在,雄鼠是額外加了個(gè)子宮。
第三步,胚胎移植
這一步就是大家熟悉的試管嬰兒步驟,就是把胚胎(一般是囊胚左右)移植到子宮中,這樣就完成了懷孕階段。

第四步:分娩
生娃嘛,大家都懂。當(dāng)然,對(duì)于沒有產(chǎn)道的雄鼠,不好意思,只能對(duì)你進(jìn)行剖腹產(chǎn)嘍

如圖,上面是聯(lián)體鼠。
一圖概括上述步驟:


04,如此生育出來的小鼠如何?

看到這里,有的同學(xué)就會(huì)提出疑問,這樣生育出來的小鼠是健康的嗎?擁有正常的功能嗎?別急,這就為大家解惑!
首先,聯(lián)體雄鼠中的子宮和激素作用下,移植后的胚胎是可以部分正常發(fā)育的。

通過剖腹產(chǎn),雄鼠一共生下了10只發(fā)育良好的幼崽。這些小崽子在目前的認(rèn)知里,應(yīng)該是正常的。
比如心肝脾肺腎睪丸卵巢之類的都沒有明顯的異常。

第二、雄鼠懷孕其實(shí)產(chǎn)出率不高
一共納入了46對(duì)雌雄聯(lián)體小鼠。
其中,562個(gè)胚胎移植到聯(lián)體鼠的雌性內(nèi),280個(gè)胚胎移植到聯(lián)體鼠的雄性內(nèi)。
結(jié)果,雌鼠有子宮中有169個(gè)胚胎發(fā)育正常,而雄性大鼠的子宮中只有27個(gè)胚胎發(fā)育正常。

簡單計(jì)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%。
可見,二者依然存在很大的區(qū)別。
而和正常受精的雌鼠相比呢,就更明顯了

上圖從上到下依次是正常雌鼠,聯(lián)體雌鼠和聯(lián)體雄鼠的分娩情況,其中每個(gè)圖的上部分是2小時(shí)后活著的,下圖部分是2小時(shí)候死去的,可見依然呈現(xiàn)很大差異。

這個(gè)表更直觀,
正常鼠:49個(gè)活了30個(gè),61.2%
聯(lián)體雌鼠:48個(gè)活了24個(gè),50%
聯(lián)體雄鼠:29個(gè)活了10個(gè),34.5%
第三,發(fā)育角度,正常鼠>聯(lián)體雌鼠>聯(lián)體雄鼠
而在出生后的發(fā)育呢?依然存在趨避。
下圖是出生后的體重情況,左側(cè)三個(gè)藍(lán)圖是雄性鼠崽,右側(cè)的紅色是雌性鼠崽。

可以看到。
正常雌鼠后代發(fā)育要比聯(lián)體雌鼠后代好,且都比聯(lián)體雄鼠后代好。

05,該實(shí)驗(yàn)的研究意義?

每項(xiàng)科研成果都有其研究的意義,公鼠生子的實(shí)驗(yàn)又能為我們帶來什么樣的意義呢?
1,把一個(gè)子宮移植到雄鼠中,是可行的策略。
(事實(shí)上,我甚至認(rèn)為,不需要雄鼠,只要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)正常培養(yǎng)箱都可以)
2,聯(lián)體小鼠中,雌鼠懷孕是必須的
如果雌鼠沒有懷孕,只是讓雄鼠懷孕,是不可行的,事實(shí)上,懷孕所需的激素需要雌鼠的卵巢等分泌(胎盤也可以分泌一點(diǎn)),如果雌鼠不懷孕,直接分泌,理論上難度應(yīng)該很大。
3,盡管聯(lián)體,依然雌雄有別
雌鼠的正常胚胎率是雄鼠的三倍還多。
可見,哪怕二者血液聯(lián)體,依然存在一些未知因素,這些因素導(dǎo)致聯(lián)體后雌鼠依然要強(qiáng)過雄鼠。
這是我們需要關(guān)注的。

ref.
A rat model of pregnancy in the male parabiont

06,關(guān)于作者

通訊作者是長海醫(yī)院的劉玉環(huán)

第一作者是海軍醫(yī)科大學(xué)海軍醫(yī)學(xué)院教育機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、海軍醫(yī)科大學(xué)海軍醫(yī)學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生系張榮佳

最后那些幻想雄性代替雌性的,還是省省吧。
這個(gè)內(nèi)容中,并沒有創(chuàng)造子宮,只是子宮移植,而且你不只是需要一個(gè)子宮,你還需要卵巢以及一系列激素持續(xù)分泌,才能讓整個(gè)胚胎活下來。
光移植個(gè)子宮,不過是丟進(jìn)去一團(tuán)肉罷了。
若真要徹底擺脫性別,那還是另外一種研究,就是:卵卵結(jié)合或者精精結(jié)合。