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基因编辑的突破可能产生家畜超级爸爸

导读 科学家们成功地创造了只代孕着供体动物基因的动物代父(绰号为超级爸爸),这对基因编辑迈出了一步,对全球粮食生产具有潜在影响。美国和英国
2020-09-24 17:16:57

科学家们成功地创造了只代孕着供体动物基因的动物代父(绰号为“超级爸爸”),这对基因编辑迈出了一步,对全球粮食生产具有潜在影响。

美国和英国大学的研究人员生产了雄性猪,山羊,牛和小鼠,它们的精子具有另一雄性个体的遗传特征。

这意味着当这些“超级爸爸”繁殖时,预期后代将携带所有雄性供体的基因,而不是代孕者的基因。

华盛顿州立大学生物学家乔恩·奥特利(Jon Oatley)周一在该大学的新闻稿中说:“利用这项技术,我们可以更好地传播所需的性状,提高粮食生产的效率。”

“这可能对解决世界各地的粮食不安全问题产生重大影响。如果我们能够通过遗传途径解决这一问题,那么这意味着我们必须向动物体内投放的水,饲料和抗生素都将减少。”

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该过程的工作原理如下:首先,研究人员确定将被饲养成为代孕父亲的动物。在动物出生之前,研究人员使用CRISPR基因编辑工具去除胚胎中的育性基因。

新闻稿说,这种动物天生是不育的,但在其他方面却健康。然后,研究人员从雄性供体中提取干细胞,并将其移植到代孕者的睾丸中-代孕者开始产生仅保留供体遗传物质的精子。

新闻稿说,当研究人员繁殖代孕小鼠时,后代携带了供体雄性的基因,显示出“有力的概念证明”。猪,山羊和牛还没有被饲养。在采取下一步之前,WSU小组正在完善移植过程。

这项研究周一发表在《美国国家科学院院刊》上,还包括犹他州立大学,马里兰大学和爱丁堡大学的研究人员。它得到了美国联邦政府机构国家粮食与农业研究所的支持,以及其他学术资助。

对粮食供应的影响

随着全球人口的持续增长,这一发现可能对世界的粮食供应和粮食安全产生重大影响。

这项研究表明,这种动物饲养方法可能“在全球范围内改善生产肉类,牛奶和纤维的生产特性”。

爱丁堡大学罗斯林研究所的布鲁斯·怀特劳说:“这向世界展示了这项技术是真实的。可以使用。” “我们现在必须努力研究如何最好地有效地使用它来养活我们不断增长的人口。”

据该新闻稿称,该方法还为牲畜育种者和牧场主提供了一种更加“自然”的育种过程。这项新技术可以代替动物进行人工授精或选择性繁育,而后者可能需要进行手术或将动物保持在较小的空间内,而新技术可以使动物按照自己的步调漫游和繁殖-因为这样做的话,后代仍将拥有理想的雄性供体基因。

该技术可以使牧场主生产出具有增强性状的动物-例如,对疾病的抵抗力更高或耐热性更高。

这项研究特别指出,这一发现可能会影响牛业,因为它“开辟了一天发展牛“超级爸爸”的有趣可能性,然后可以利用它来在全球牛群中传播理想的遗传基因。”

它可以用来保护濒临灭绝的物种

这项研究表明,这项新技术还可以用于濒危物种的保护。当物种数量减少时,动物群落彼此隔离,遗传多样性下降-基因编辑可以解决的问题。

世界各地的科学家们一直在竞相开发新技术,从体外受精(IVF)到克隆,以拯救许多物种免于我们目前处于灭绝状态。

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今年六月的一项研究发现,近几十年来物种灭绝的速度加快了。2001年至2014年间,约有173种物种灭绝。

在俄亥俄州,研究人员在2月庆祝了自己的突破,这是一对IVF出生的豹豹幼崽,首次成为代孕母亲。在得克萨斯州的更南边,研究人员成功地在本月初成功克隆了濒临灭绝的普氏原羚马的马驹,提高了恢复该物种的希望,被称为最后一匹野马。

在马来西亚,每只苏门答腊犀牛都死了,科学家们希望利用冷冻的组织和细胞通过代孕母亲生下新婴儿。

有争议的科学

华盛顿州立大学的新闻发布预示着科学家的成功是“畜牧业的最新一步”,但这是在公司和消费者推动更多肉类替代品的同时。

联合国粮食及农业组织的数据显示,牲畜产生的温室气体排放量占全球总排放量的14.5%。畜牧业的影响如此之大,因为奶牛会散发出甲烷(一种强大的吸热气体)。饲养牲畜作为食物还占用了大量土地和水,其中一些土地和水可用于更有效地生产食物。

面对我们的气候危机,许多人呼吁人们改用植物性饮食,减少大规模的养牛业,而不是像这项新的研究建议的那样,推动肉类生产。

这项研究还可能因为不同的原因而引起争议:基因编辑技术的任何进步都不可避免地引起了伦理学的质疑,尤其是据报道,一位中国科学家在2018年创造了世界上第一个基因编辑的婴儿后,引起了国际上的强烈反对。

该新闻稿承认,其新的代理父亲技术在“政府法规和公众认知”方面面临障碍。

该新闻稿说:“即使技术先进到足以商业化,根据现行法规,基因编辑的替代公牛也无法在世界任何地方的食物链中使用,即使其后代不会进行基因编辑。”

该新闻稿说:“这部分是由于人们误认为基因编辑与有争议的基因操纵是相同的,”(WSU生物学家)奥特利说。“基因编辑涉及在一个物种中进行可能自然发生的改变。它不会结合不同物种的DNA。”

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