孤「男」生殖有譜嗎？

■只有雄性精子可以發育成體嗎？

撰文｜葉綠舒

聽過孤雌生殖（parthenogenesis）嗎？孤雌生殖指的是未受精的卵發育為成體。在植物、無脊椎動物裡面都有例子，在脊椎動物中也可以看到。去年美國的研究團隊就發現節齒鋸鰩（smalltooth sawfish，Pristis pectinata）這種脊椎動物會進行孤雌生殖。

當然，卵只有單套（haploid）的染色體，在孤雌生殖中，科學家們發現，有些後代只得到了母親半數的基因，有些則得到了全部的基因，不過都是雙套。後代究竟會得到母親半數或全部的基因，就看是否有經過減數分裂（meiosis）囉。

但不論是動物還是植物，能觀察到的都是孤「雌」生殖；至於孤「男」生殖--雄性的精子發育為成體--好像沒有聽過呢！雖然有些卵子還是需要精子的刺激（沒有受精）才能發育為成體（稱為雌核發育，gynogenesis），但是在未受精的狀況下，能夠發育為成體的，似乎都是卵而非精子。因此，過去大家都認為，只有卵才有辦法單獨發育為胚胎。

英國的巴斯大學（University of Bath）的研究團隊，為了要挑戰這個想法，使用了小鼠的孤雌囊胚（parthenogenotes）作為實驗材料，將精核人工注射進去（上圖a），看看是不是可以發育成為正常的胚胎。

為什麼要用孤雌囊胚呢？過去常用去核的受精卵來進行類似的實驗，但研究團隊不想讓受精卵細胞質裡面的物質來產生可能的干擾。因此，他們使用了孤雌囊胚。

一般來說，孤雌囊胚是將處於減數分裂第二中期（metaphase II）的卵細胞，用氯化鍶處理產生。這些囊胚由於染色體為單套，只有正常個體的一半，所以不會活下來。由於精核的染色體也是單套，將精核注入孤雌囊胚後，如果可以發育，這個個體的染色體套數就又回復為雙套囉！研究團隊分別在氯化鍶處理過的七、十、十三小時，將精核注射進去，觀察到底能不能產生健康的個體。

結果如何呢？各家媒體爭相報導的24%成功率，當然是狀況最好的一組：氯化鍶處理過十三小時再注入精核的組別。至於其他兩組的結果，則遠遠低於這一組喔！

能夠發育成為健康的個體當然很棒，但大家應該都還記得桃莉羊吧！雖然桃莉在出生時看似健康，但是後來卻出現了許多問題，包括肺病以及嚴重的關節炎等，於是英國的研究團隊不得不將牠在六歲半的壯年（牠的同類可以活到十一二歲）把牠安樂死。那麼這些小鼠呢？

這些小鼠們都活得健健康康，在一歲半到兩歲之間老死。對於這些小鼠來說，算是很正常的天年。不過研究團隊發現，這些小鼠們在發育早期的基因表現，有出現一些異常現象；但或許由於小鼠是短命的物種，所以這些異常的基因表現，對小鼠的壽命以及健康狀況，沒有太大的影響。

當然，這個研究成果最重要的貢獻是：它打破了過去大家相信的，只有精子不能發育為個體，精子一定要跟卵子結合，才能傳宗接代。

不過，與孤雌生殖相比，這個實驗結果其實還是告訴我們：單只有精子要發育為後代，雖然不無可能，不過在自然界還是無法發生吧？！所以男生不要太高興喔！

參考文獻：Toru Suzuki et. al., Mice produced by mitotic reprogramming of sperm injected into haploid parthenogenotes. Nature Communications 7, Article number: 12676 (2016) doi:10.1038/ncomms12676

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作者：葉綠舒　慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。