(CNN)——在历史上的第一次，科学家们使用基因编辑技术诱导果蝇进行处女生育，这是解开被称为孤雌生殖的有趣现象之谜的重要一步。
该研究的合著者、英国剑桥大学的发育生物学家亚历克西斯·斯珀林说，在研究中涉及的这种果蝇中，处女生殖不会自然发生。
然而，根据7月28日发表在《当代生物学》杂志上的一项研究，斯珀林和她的团队能够利用基因突变产生几代能够完全独立繁殖的雌性果蝇，而无需与雄性果蝇相互作用。
尽管在许多动物物种中，单性生殖是自然发生的，也曾通过操纵细胞在其他动物物种(包括老鼠)中被诱导，但这项研究标志着科学家首次分离出特定基因，使孤雌生殖成为一种无法进行这种繁殖的生物的持久和可遗传特征。
尽管这一壮举看起来像是科幻小说里的东西，但请注意:这并不是人类处女生育的预兆。“有多种原因阻止哺乳动物(孤雌生殖)。我们需要基因多样性，”斯珀林说。
但这项工作确实标志着在理解动物王国的繁殖方面取得了关键进展。这些知识可能会在广泛的研究工作中带来数不清的好处。
“我认为我们需要了解我们所生活的世界的基本方面。有时我们不知道未来的应用，”Sperling说。“我们开始了解有性生殖是如何发生的，而不知道我们将来能够进行体外受精(IVF)。”
处女生育指南
在许多不同的动物物种中，包括蛇、鸟、蜥蜴、海龟、鲨鱼和鳄鱼，都可以自然地观察到孤雌生殖现象。
已知一些果蝇品系能够单性生殖，而另一些则不能。这就是斯珀林和她的同事们开始的地方:他们对两种类型的墨角果蝇进行了基因组测序——一种是单有性繁殖的，另一种是已知的能够孤雌生殖的。
然后，研究人员能够将两者进行比较，并缩小可能赋予它们孤雌能力的特定基因的范围。
斯珀林说:“我们有这个清单，然后我仔细检查了一下，基本上挑出了我认为可能是(触发孤雌生殖的基因)的基因。”
然后，她的团队转向另一种果蝇——黑腹果蝇——这种果蝇从未被证明是通过孤雌生殖繁殖的。经过反复试验，研究人员在实验中能够拼接正确的基因来触发大约11%的雌性黑腹果蝇的孤雌生殖。它们的一些后代也有这种能力。
研究人员使用果蝇是因为它们被认为是“模式生物”，这意味着果蝇是科学家长期深入研究的生物之一，以更好地了解生物学的基本知识。果蝇的寿命很短，大约只有80天，因此很容易在相对较快的时间内观察到几代果蝇的变化。之前对果蝇的研究是如此广泛，以至于可以在网上订购一些果蝇的基因突变。
“有太多的工具，”斯珀林说，“而且这些工具对所有研究人员来说都很容易、便宜”，当涉及到果蝇时。
孤雌生殖的突破:这意味着什么
研究人员指出，仅仅因为他们能够在果蝇中诱导孤雌生殖，并不一定意味着这种现象可以很容易地在其他动物物种中复制。
“我们还没有测试每一个基因或每一个基因组合，”斯珀林说。“所以孤雌生殖有很多不同的东西，可能涉及到我们没有看到的其他基因。”
但这项研究确实为将来如何在其他动物中诱导孤雌生殖提供了路线图。
她说:“这是一种你必须去做的事情，看看它是否有效。”
斯珀林补充说，这项研究可能有助于解决一些农作物害虫的问题，这些害虫在没有雄性伴侣的情况下利用孤雌生殖来繁殖，从而使它们成群繁殖，造成人口过剩。
例如，在英国，杀虫剂阻止了一种蛾类的雄性繁殖能力，而雌性则能够开始使用处女生育来成倍增长它们的数量。
很明显，农药并没有完全有效。斯珀林说，她希望她的团队的工作可以帮助人们找到更好的方法来控制害虫的数量。
“有没有其他种类的有性繁殖阻止害虫控制机制?”她说。“这些问题确实需要加以关注。”
弗吉尼亚理工学院和州立大学的研究人员沃伦·布斯博士最近发表了一篇关于鳄鱼首次处女生育记录的研究报告，他说斯珀林和她的团队的研究立即激起了他的兴趣——他不认为这需要立即导致现实世界的应用。布斯没有参与这项新研究。
布斯说:“我们所做的很多事情应该是因为我们正在推进对生物学的基本理解。”
“我认为这是一篇伟大的论文，”他补充说，并指出这证实了他在孤雌生殖方面的研究长期以来所提出的观点——这是一种遗传的、可遗传的特征。
布斯说:“十年前，我们不认为我们能够以1000美元的价格完成基因组测序，而现在我们可以了。”“因此，技术正在发生巨大变化。我想我们永远不会说不可能。如果在很短的时间内，基因编辑可能会发生(类似的革命)，我不会感到震惊。”
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