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近日,美国俄亥俄州哥伦布动物园向世界公布了一个令人振奋的消息:

科学家经过长达15年的尝试之后,成功通过“试管婴儿”技术使该动物园一只名叫伊兹的3岁雌性猎豹产下一雌一雄两只幼崽。

这两只幼崽现在已经10天大了,身体都十分健康,它们也成了史上首次通过试管婴儿技术降生的幼崽。众多同领域的科学家喜悦地称赞这是“一项重大的科学突破”。

图:这两只猎豹幼崽的诞生代表着科学界的重大突破

两只猎豹幼崽是如何通过“试管婴儿”技术降生的?

“试管婴儿”技术,也叫

体外受精-胚胎移植技术

(IVF-ET),是一种人工繁育技术,主要包括体外受精和胚胎移植两个核心步骤。这两只猎豹幼崽的降生,总共涉及3只成年猎豹,分别是:来自美国得克萨斯州化石圈野生动物保护中心的一只

3岁雄性猎豹施拉德

,来自哥伦布动物园

6.5岁的雌性猎豹基比

3岁的雌性猎豹伊兹

。科学家主要通过以下3个阶段来实现:

(1)注射激素促进雌性猎豹排卵

2019年11月,科学家对雌性猎豹基比进行激素注射,促使其排卵,然后取出了它的卵子。

(2)体外授精和胚胎培养

科学家将雌性猎豹基比的卵子和处理后的雄性猎豹施拉德的冷冻精子一起放在试管中进行培养,随后精子依靠自身的运动进入卵子,两者的遗传物质相互结合,形成受精卵。受精卵形成后,继续一段时间的培养就会形成胚胎。

(3)胚胎移植

科学家将体外培养形成的猎豹胚胎植入到雌性猎豹伊兹的子宫中,然后在子宫中发育生长。一个月后的2019年12月,科学家通过超声波监测到雌性猎豹伊兹的子宫中有两个胎儿活动的迹象。

最终,又过了大约3个月,当地时间2月19日,雌性猎豹伊兹成功产下两只猎豹幼崽。这两只幼崽也成了有史以来首次通过试管婴儿技术降生的猎豹。

图:猎豹伊兹成功产下两只猎豹幼崽

如果只看文字叙述,这个过程看起来似乎很简单,但实际上

每前进一步都会遇到很大的困难。

早在2005年,科学家就开始尝试探索猎豹的胚胎移植;2011年,成功完成猎豹的体外受精和产生胚胎试验,实现重大突破;后经多次努力和尝试,最终于近期成功。

谁才是两只猎豹幼崽的母亲?

了解了两只小猎豹的降生过程,我们不禁会产生疑问:6.5岁的雌性猎豹基比和3岁的雌性猎豹伊兹,谁才是它们的母亲呢?

从遗传学的角度来讲,谁提供了卵子,那么谁就是母亲。因此,

猎豹基比就是两只小猎豹遗传学上的母亲;而猎豹伊兹,则属于“代孕母亲”。

图:小猎豹并不知道它有“两个母亲”

不过,如果把这话说给猎豹伊兹听,它肯定会不高兴:明明是我生下的两只小猎豹,怎么还有别的猎豹是它们的母亲?我不同意……

当然,猎豹伊兹并不知道人类采取了什么“手段”来使它怀孕产子,它认为:既然是我生下了两只小猎豹,那么我肯定就要好好养育它们呗!事实上,科学家发现,在这两只小猎豹面前,“代孕母亲”猎豹伊兹,和其他通过自然交配产崽的雌性猎豹一样,

都有着很高的母性。

它对两只小猎豹呵护有加,恨不得将所有的爱都给它们。

图:猎豹伊兹爱子心切

那么,问题又来了,为何科学家要选择猎豹基比的卵子,而不选择猎豹伊兹的卵子呢?

这里就涉及猎豹繁殖的另一个问题了。

经历两次遗传瓶颈,猎豹的基因多样性损失大半

现代猎豹主要分布于非洲,在亚洲的伊朗,也有极少数猎豹分布(总数大约只有50只的亚洲猎豹)。科学家曾进行过猎豹的皮肤移植试验,结果发现受体猎豹身上移植了供体猎豹的皮肤后,竟然未出现排斥反应。通过对猎豹的基因分析发现,在非洲,生活范围相隔数千里的猎豹,它们的基因竟然几乎完全一致,

相似程度平均达到95%

那么,猎豹的遗传多样性为何如此丧失严重呢?

科学家推测,这主要是因为

猎豹种群分别在大约10万年前和大约12000年前,经历了两次遗传瓶颈导致的。

北京俄罗斯供卵机构所谓

遗传瓶颈,也叫人口瓶颈,是指由于地震、洪水、火灾、干旱、饥荒、疾病等环境事件或人类活动(如过度猎杀)等因素,动物种群数量锐减,最后只有少部分个体可以到达新的繁殖区域。

由于这少部分的个体仅代表了原有群体的遗传多样性的一小部分,故称为遗传瓶颈。

图:生活在非洲的猎豹

经历过两次遗传瓶颈后,猎豹种群的基因多样性已经损失大半。

基因多样性的降低会导致一系列严重的后果:如精子发育异常,繁殖困难,幼崽死亡率高,容易患病,传染性疾病容易在群体中暴发等。

据科学家统计,在野外,猎豹幼崽的死亡率高达70%(一部分是因为患病,一部分是因为其他食肉动物的捕食)。而在圈养环境下,科技发达的今天,猎豹的繁殖依然是科学界的一大难题,由于环境的改变,它们通常不愿繁殖或极难正常交配繁殖,即使有猎豹幼崽降生,大约20%的幼崽也会在半年内夭折。

因此,为圈养环境下的猎豹

建立基因图谱

,选择

亲缘关系相对较远的猎豹进行交

配,是

提高猎豹繁殖成功率

的一大关键。

图:猎豹伊兹

经过基因图谱分析后,科学家发现来自得克萨斯州化石圈野生动物保护中心的3岁雄性猎豹施拉德和哥伦布动物园6.5岁的雌性猎豹基比的亲缘关系相对较远,两者适合繁殖。但是,对于雌性猎豹基比而言,6.5岁已算得上年老,繁育幼崽会比较困难,但研究发现它依然可以产生卵子,

这就意味着可以进行体外受精,然后把胚胎转移到更年轻的猎豹身上

。这项任务,就交给了3岁的雌性猎豹伊兹来完成。

“试管婴儿”技术成功运用在猎豹身上有什么意义?

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1.克服时间和空间的限制

雄性猎豹施拉德生活在得克萨斯州,雌性猎豹伊兹生活在俄亥俄州,两者相距数百公里,如果想让它们自然交配,必须要转移其中一只猎豹到另一只猎豹的住所。然而,就算它们被圈养在一起,两者之间也未必能相处融洽,生理规律未必同步,导致难以交配。

通过体外受精-胚胎移植技术,科学家

不用移动猎豹或克服雌雄猎豹个体之间缺乏相容性的问题

,依然能够冷冻并转移雄性猎豹施拉德的精子,这就克服了时间和空间的限制

2.避免近亲繁殖,让更优良的基因有机会遗传下来

在圈养环境下,猎豹普遍不愿繁殖,很多猎豹优良的基因因此不能遗传给下一代。通过体外受精-胚胎移植技术,科学家可以选择基因更优良的雄性和雌性作为遗传学上的父母,让它们优良的基因遗传给下一代,同时也可尽量避免近亲繁殖。

图:猎豹母亲及其幼崽

3.对野生猎豹的保护工作意义重大

在过去的50年中,由于偷猎盛行以及栖息地的减少和破碎化等问题,猎豹已经在全球至少13个国家或地区区域性灭绝,目前野外仅剩大约7500只,濒临灭绝。研究猎豹和保护猎豹,成了科学界的共识。

这两只通过体外受精-胚胎移植技术诞生的小猎豹,对整个猎豹种群的延续而言意义重大。

它意味着通过科学家的介入,人类可以在有限的猎豹数量条件下“优化”其后代的基因,为这种猫科动物的生存提供更多的机会。同时,该技术在猎豹身上的成功运用也给其他濒危物种的延续问题提供了一种解决思路。

希望这两只小猎豹健康成长,也希望科学家及全体人类能够研究出更多行之有效的方法,帮助更多的物种在这个星球上生存下去。

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