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奇美拉现象

2017-07-17 13:32 | 来源:未知 | 分享
  奇美拉现象:一个人身上至少拥有四组DNA。奇美拉是希腊神话中狮首、羊身、蛇尾的神兽,科学家将正常人携带至少四组DNA的现象称之为奇美拉现象。有科学家认为,此现象在人群中发生的频率很可能高达10%到15%。
   

定义

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嵌合体也被叫做奇美拉(chimera),是指由不同基因型的细胞所构成的生物体,可自发产生或人工产生。1907年,德国植物学家和遗传学家H.温克勒把嵌合体比喻为希腊神话中狮首、羊身、蛇尾的神兽,这就是chimera一词的由来。[2] 
嵌合体可以分为两种,同源嵌合体是嵌合成分来自原属同一受精卵的嵌合体,大部分由染
色体畸变和基因突变(自发或诱发)产生。而异源嵌合体是嵌合成分来自不同的受精卵所产生的嵌合体,比如人的受精卵必须经过无数次的分裂才能发育成胎儿,如果开始的时候,两个受精卵融和在一起,一起分裂下去,就形成了嵌合体。和同源嵌合体一样,嵌合成分可以包含不同的染色体或不同的基因。

利迪娅案

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这则新闻引自英国《星期日邮报》。早在2002年,两个孩子的美国母亲利迪娅为了申请社会救济金,进行了DNA亲子鉴定测试。不料,测试结果令利迪娅大吃一惊——DNA鉴定显示,利迪娅不是两个孩子的亲生母亲,但却证实她的男伴的确是孩子们的父亲。
利迪娅以为DNA检测搞错了,于是她和两个孩子又接受了3次DNA测试,但结果仍一样。因为不能证明利迪娅是孩子的母亲,她被指控利用别人的孩子诈骗救济金。当地司法检举人随后要求剥夺利迪娅对这两个孩子的监护权,并将把两个孩子送进孤儿院。
为了证明自己是孩子的生母,利迪娅要求在官方证人的监督下生下肚子里的第三个孩子,然后做DNA亲子鉴定,以证明鉴定结果的失误。刚刚出生的第三个孩子与利迪娅再次接受测试,结果仍然显示,利迪娅不是孩子的生母。
险些失去孩子的利迪娅终于得到了清白,法庭承认DNA证据中存在失误,最后判决利迪娅的3个孩子都是她亲生的。最终,利迪娅的法律小组终于找出了DNA鉴定出错的原因,原来,利迪娅身上竟有四组DNA——其中两组占主导地位,而另两组只出现在某些器官中,但这组DNA恰好遗传给了孩子们。当从她的头发和皮肤细胞取样时,测试结果和以往一样;但从她的卵巢取样时,她的DNA则和孩子们的完全匹配。[2] 

嵌合体

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该现象也许也可以被解释为“嵌合体”。由于缺乏科学论文的阐述,对利迪娅故事的真实性,国内的相关专家很难对这一现象做出判断。
中科院北京基因组研究所华大方瑞司法物证鉴定中心的邓亚军主任,在看到新闻后,与北京基因组研究所所长杨焕明、研究所教授于军进行了探讨。于军认为:“很难从一则新闻报道判断产生这种现象的原因。我认为,这个母亲可能是一个多倍体,然后发展成为嵌合体,但是首先要取决于从哪里获得的样本,样本可能显示一种DNA或者另一种DNA,有时候两种都显示。这个事件需要有相关的科学报道才能确信。”邓亚军同意于军的判断。
人是二倍体动物,每个体细胞中都含有46条染色体,其中22对是常染色体,一对是性染色体(XX或者XY),每个人携带一套DNA。多倍体的生物主要出现在植物中,比如小麦。也可能出现在动物中,但是还未见人有多倍体的报道。理论上说,多倍体的情况对不孕的问题大有影响:如果多倍体在其营养细胞里有奇数的染色体,生殖细胞形成后,如果不能做均等的对分,那么,染色体分配方面的不规律现象就一定要发生,一般就要导致不孕。在植物中,桃属植物就有这种现象,具有奇数染色体的多倍体,通常不能结果,只有观赏价值。
邓亚军认为,两种可能发生嵌合体的情况,都不能很好地解释发生在利迪娅身上的故事。
DNA鉴定失效了吗?
国内媒体在援引《星期日邮报》的报道时,还提及了美国东卡罗莱纳大学基因学教授查尔斯·波克拉吉博士的说法,他相信有10%到15%的正常人携带至少四组DNA。
记者通过电子邮件联系查尔斯教授,确认他是否说过此话。教授在邮件中告诉记者,他接受过LondonMail的一位记者采访,谈到过chimera现象,但他还没有收到过他们的报纸,无法知道报道的具体情况。但他否认了上述说法。查尔斯教授在邮件中这样写道:“我当时是这样说的:1/8单个出生的胎儿是双生卵的唯一的幸存儿。天生的‘奇美拉’是双胞胎,许多成功出生的双胞胎是‘奇美拉’。所以那些双生卵中唯一幸存的个体很可能是奇美拉,所以奇美拉在人群中发生的频率很可能高达10%到15%,不是至少,而是很可能占那么多的比例。”
当被问及利迪娅的故事是不是人类中发生的第一起时,查尔斯告诉记者,虽然这非常值得去弄清楚,但估计没有办法确认。要确认第一起被诊断出的“奇美拉”还是第一起见报的“奇美拉”,那就要翻阅许多文献,同时那些文献的文字是人类可辨识的。
查尔斯教授还在邮件中说,“奇美拉”不是很容易被发现,但经常发生,而且大多数永远不会被发现。比如,你是一个“奇美拉”,虽然有两种不同的DNA,但若身体内的细胞都正常,你的“奇美拉”现象就很不容易被发现。更多的情况是,没有人会知道你是奇美拉,除非一个或两个细胞系都不正常,导致某些反常现象,我们出于身体健康的原因,必须检测你的身体,然后我们才有可能发现你细胞类型中的嵌合体结构。如果一个人有两种不同的性细胞系,它们不会总是、但有时会在性发育过程中产生异常现象。当我们检测性发育过程中的异常时,我们可能会发现嵌合体。(有人告诉我,用作实验的双性的“奇美拉”老鼠总是发育成正常的雄性老鼠。如果这点对于人类来说也是真的,“奇美拉”就更难在人体中被发现。)甚至,当嵌合体存在,因为它而产生的异常也存在,我们也不能总是找到混合的细胞。通常我们采取血样,但采取血液的组织可能并不具嵌合性,而另一些组织是“奇美拉”。如果我们无法从血液中找到我们想要的结果,有时候我们就从皮肤上采取样本。但有时我们能在皮肤上发现“奇美拉”,有时却发现不了,甚至当我们根据观察到的异常多少确定它在哪个地方时,我们也发现不了它。
比如这样一起案件,夫妻双方都知道男方是孩子唯一的父亲,但局外者要求证据。DNA测验显示,孩子和父亲只有一半基因吻合。这名男子知道他是孩子的父亲,但DNA实验室说他不是。如果他们没有丝毫关系的话,不可能有一半的DNA吻合。另一半应该是和这名父亲的兄弟、真正意义上的基因父亲完全吻合,但没有任何孩子的叔叔出生。情况很可能是,他的父亲在“制造”他儿子的那天携带了两种类型的精子,其中一些是从他未出生的二卵双生的兄弟那里发展来的。(50年后,第二种细胞系将不再被发现。)这种情况一定会在其他亲子关系或者罪犯调查的事件中发生。如果检测显示有一半基因相吻合,另一部分不同的等位基因和直系亲属(孪生兄妹、父母和后代)吻合,那他们不可能没有亲缘关系。
要不是著名的华裔侦探李昌钰举证了更多的证据,辛普森将永远失去自由。如果利迪娅触犯法律,她的特殊体质必然会给侦破工作带来麻烦,如果有很多“利迪娅”存在,DNA鉴定技术在刑侦中的作用,会被否定吗?
“从英美国家的犯罪人群DNA数据库比对情况来看,也没有听说过类似事情。”据邓亚军的了解,还未曾听说过因为有人携带两套DNA而无法鉴定身份的事件发生。
在医学上,器官移植也会牵涉到DNA配型的问题,但利迪娅这样的特殊人反而会“受益”。美国贝勒医学院分子遗传实验室的研究员李天宏告诉记者,虽然他认为携带两套DNA的人不可能常见,但从理论上讲,一个人身上有两组DNA是可能的,携带两套DNA的人将获得更加宽泛的选择对象,器官捐赠者与她配型成功的几率更大。[2] 

简单案例

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一位52岁的妇女去看病,她看上去非常苦恼。因为实验显示出的结果令人难以置信。虽然她是和丈夫正常怀孕生下了他们的孩子,毫无疑问,她的丈夫是孩子们的父亲,但如今三个已经长大的儿子中有两个被检验出并非是她的孩子,即她不是他们生物学上的母亲,好像她是生下了别人的孩子。
这美国麻萨诸塞州波士顿的贝斯以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)一位叫玛戈特·克拉丝高的大夫亲身经历的病历。这个病人,我们就叫她简吧,要做肾移植手术,所以医生就对她的家人进行血液检查,看有没有人适合做捐赠人。简本来正翘首以待,没想到结果出来后,她仿佛受了一闷棍,检验报告说,她仨个儿子中有两个不是她的,这到底是怎么一回事呢?

谜团解开

克拉丝高和她的研究小组花了两年时间揭开了这个谜团。最终他们发现简是个“奇美拉”。奇美拉(Chimera)是希腊神话中的一个怪物,是个狮头、羊身、蛇尾的嵌合体女怪。简就是这样一个奇美拉式的个体嵌合体。实际上她是两个人,即她和她不相同的孪生姐妹的嵌合体,这两个个体在子宫里融合变成了一个个体,所以她身体的一些部分缘自双胞胎中的一个人,而另一些部分缘自另一个人。这听起来像是天方夜潭,但是简并不是唯一的例子,据统计,已有30 例嵌合体的报道,实际上的数目可能远比这个数字高,因为有人可能根本不知道自己不寻常的身世。
简是个极端的例子,最初研究人员都被搞懵了。实验分析的是简和她孩子们的“组织类型”,这种实验是基于叫做人白细胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)联合体的一套基因,这些基因编码很多不同的免疫蛋白,包括免疫细胞用来区分机体组织和外来物质的细胞表面蛋白。对于每一个HLA基因而言,都有几百个不同的版本,或者叫等位基因,正因为如此,每个人的等位基因组合都是唯一的。但是,由于这些基因是成群紧密排列在第六染色体上的,它们倾向于在一个叫做单型的染色体区段上一块遗传,每个人都遗传两个HLA的单型,分别来自各自父母。
一般来说,两个人的HLA单型越相匹配,则他们之间进行移植产生排斥反应的风险就越低。如果你需要做移植手术,很明显,你应该在近亲中中寻找相似单型,比如你的同胞就有1/4的可能与你的单型匹配,而你的孩子至少遗传有50%你的HLA基因。
面对简奇怪的化验结果,研究人员首先考虑的是再检查一遍简和她直系亲属的HLA基因。他们鉴定出简的单型为1型和3型,简的丈夫5型和6型。然后他们再核查简儿子们的单型,证实他们的实验结果没有问题,三个儿子都具有他们父亲的一个单型,但只有一个儿子具有简的单型,其余两个儿子有一个不知来源的单型,标定为2型。
所以,很明显这只能解释为简不是她两个儿子生物学意义上的母亲,可是,他们的确是简自然怀胎所生,这到底是怎么一回事呢?一种可能就是两个孩子都是在出生时给人抱错了,但是抱错在一个家庭中出现两次的可能很小,再加上两个儿子都有他们父亲的单型,所以抱错是说不通的。
情急之下,克拉丝高将她的实验数据寄给了她的同事,询问他们有何高见。很快全世界的研究人员都在琢磨这个难题了,为什么组织分型化验确认了孩子父亲的身份,却排除了母亲的身份呢?克拉丝高推测,这种情形只能用母亲是奇美拉来解释。

更多猜测

但是如果父亲是嵌合体又怎样呢?克拉丝高说:可以想象我们也可以排除事实父亲的生物学身份。这在当一种细胞系总在血液中呈主导地位时特别有可能发生的。动物实验表明嵌合体的确很常见。
更有甚者,克拉丝高指出,由于当代授精技术增加了双胎率,嵌合体的例子有增加趋势。促排卵药物能促使妇女在同一时间排出一个以上的卵子,又比如很多人工受精诊所还在向子宫内植入超过一个的胚胎。而事实是这些胚胎在实验室的试管杯盘中密切接触或者在被转移到子宫内的时候都可能促进胚胎间的融合。根据英国爱丁堡大学一个研究小组的报告,1998年,他们发现了一个由一个男胚和一个女胚意外融合而产生的试管婴儿奇美拉的病历,这个孩子外表为男性,但是他左边内在的繁殖系统却发育出了卵巢和输卵管。
与此同时,简的谜团也解开了,而且还是个欢喜的结局。因为她的身体里含有双重正常数量的HLA单型,这就意味着她找到合适捐肾者的机会更多了。
但是故事并没有完结,越来越多的证据表明,一种形式与另一种形式的奇美拉可能并不是那样不同,事实上,一些研究人员认为,我们中的绝大多数人,就算不全是也有不少这种或那种形式的奇美拉。我们不是由单一遗传细胞系所组成的纯血个体,我们的身体是细胞混血的,含有大量从我们母亲,甚至从我们的祖父母或同胞而来的大量细胞,这看上去可能有些不可思议,我们的体内竟然涌动着大量别人的细胞,但是你应该感谢这些外来细胞正是它们让你保持了健康。[2] 

原因猜测

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在怀孕期间,母亲的血液与胎儿的血液是分开循环的。但是,一些母体细胞还是可以透过胎盘进入胎儿体内的。而母亲也可以获得一些胎儿的细胞。实际上,大约80%到90%的孕期妇女携带她们孩子的细胞或DNA,50%的妇女在孩子出世后几十年内血液内仍携带孩子的细胞或DNA,这种情况叫微嵌合体。如果一位母亲生育了一个以上的孩子,那么,长子的细胞可能就会进入次子的体内,而双生子特别是当他们共享一个胎盘时可以互换细胞。
所以,女性体内既有从她们母亲也有从她们孩子而来的细胞。事实上,从90年代中期起人们就开始注意胎儿细胞存在于母体血流中的情况。但自21世纪起才有人开始调查母亲细胞进入胎儿体是多么普遍的情形。研究人员已经在成年女性血液内找到了母体细胞。
在一项研究中,研究人员抽取了32个健康女性的血样,发现22%的人携带有他们母亲的白血球,这些母体的细胞相对比例是很少的,大约每百万个血细胞中有50个。但是研究人员指出,更广泛的血液以及其他组织如骨髓化验将揭示妇女中微嵌合体的真实比例,研究人员认为,不论男女,这种奇美拉的现象还都是挺普遍的。
这种现象提出了一个问题,这就是为什么入侵的细胞没有被免疫系统消灭?这些外来细胞在它们的新主体内分裂增殖吗?为什么母子互换细胞?这只是一种意外呢还是有某种目的呢?
对于胎儿细胞进入母体,研究人员指出他们并不知道这到底有没有特定目的,但这里有一个重要因素就是,这些细胞促使母亲的免疫系统可以耐受她的胎儿。因为,怀胎十月就仿佛是接受了一个器官的移植。器官移植专家已经了解微嵌合体也产生于某种情况下,即当移植器官中的白血球混入受者的体内时可以促进主体接受移植的器官。而且,研究人员认为,这种对胎儿细胞长期耐受的故障可能就是妇女某些自体免疫疾病的原因。但是,还没有人知道胎儿细胞是否对母体有长期作用。
至于母亲的细胞进入胎儿,研究人员认为,可能对保持未出生孩子的健康有重要作用。母亲的细胞可能并不是被动地留在你的体内,它们可能对修复孩子的组织起着积极的作用,特别是当小孩尚在子宫里的时候。有证据表明有未知类型的母体细胞越过胎盘然后改头换面变成了不同的细胞进而成了胎儿身体的一部分。
有一种攻击心肌叫做新生儿红斑狼疮综合症的自动免疫疾病,当解剖这种婴儿的尸体时,研究人员惊奇地发现,婴儿心脏中的心肌细胞只能从其母亲而来。研究人员虽然尚不清楚这些母体细胞是如何到达那里的,但他们认为好像是母亲的血液干细胞流到了发育胎儿的心脏处然后再转化为胎儿的心肌细胞。
问题是,这些母体细胞是干什么用的?它们是孩子自体免疫疾病的起因呢还是它们在试图干预这一疾病?一种可能就是母体细胞的存在激发了孩子的免疫系统导致它攻击其自身的心脏。母亲和孩子其实是相互耐受的,一旦这种平衡被打破,胎儿的免疫系统就将母亲的细胞当成外源物质来袭击了,在交火中就把胎儿自己的心脏细胞当成靶子了。
但是,研究人员还有一种更加积极的解释。这就是母体细胞在试图修复损坏的器官。虽然研究结果尚不能告诉我们那种解释是正确的,但有一点可以肯定的,就是这种健康人群中普遍存在的微嵌合体现象肯定对我们的机体具有有益的功用。
所以,微嵌合体或者叫微奇美拉现象不仅将让免疫学家重写他们的教科书,而且促使我们以新的视角重新审视我们自己。与其说我们是一个孤立的个体,不如说我们是由很多很多个体组成的一个集合体。在某一水平上,你就是你,一个有着你自己思想和感情的人。但在放大到另一视野上,你就是一个由各种细胞组成的一个超级群体,这些细胞有些协作,有些竞争。再将镜头转到你的基因组水平上,你就会发现个体的染色体和基因的冲突全都是为了通过下一轮的自然选择,这才是所有问题的关键。[2] 

如何避免

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“要完全避免‘奇美拉’现象,我们必须避免生许多孩子”,查尔斯教授说,天生的人类“奇美拉”是二卵双生的双胞胎。有许多因素影响生双胞胎的概率。如果你想避免生双胞胎,作为中国人是很幸运的一件事。因为东亚的父母亲比欧洲或者非洲的父母亲通常少生双胞胎,但随着年龄的增长或者服用多胎丸很容易增加生双胞胎、甚至多胞胎的可能性。所以年轻、健康的母亲,在幸福的生理、心理和性生活的环境下,就会有最健康的宝宝和最低的生双胞胎的可能性。
查尔斯教授曾就此话题在2005年10月27日牛津大学出版的期刊《人类繁殖》(HumanReproduction)上发表过题为“奇美拉,双胞胎和前中线不对称的胚胎发育”(Embryogenesisof chimerastwins and anterior midline asymmertries)一文。
但更多的人倾向于相信,拥有两套不同DNA的人是极少数。“如果这种情况很多见,那就太可怕了。”作为DNA鉴定专家,邓亚军的工作是利用DNA技术进行亲子鉴定、个体身份辨认等,印尼海啸后,她与其他的中国科学家一起承担了海啸遇难者尸体的辨认工作。“但是从目前我们已经完成的几千例亲子鉴定的案件来看,还没有发现此现象。”邓亚军说,所以没有必要过分担心。
“DNA鉴定是目前最准确的亲权鉴定方法。”邓亚军说,“但是由于等位基因突变,有的时候,如果不做进一步的验证可能会出现错误的结论。”目前为止,只有少数特殊的情况才可能影响DNA检测的准确性,邓亚军提到一种极限情况:双胞胎的兄弟和另外一对双胞胎的姐妹结婚,那么他们的孩子,无法判定究竟是哪一对夫妇所生。
另一项主要依靠DNA技术的工作是法医鉴定。在轰动美国的辛普森杀妻案中,血液DNA鉴定结果决定了橄榄球巨星辛普森的命运。辛普森被指控在家里谋杀了自己的前妻和男友,警方在辛普森家里发现了一只血手套、一只血袜子,同时从辛普森的汽车里提取到了血迹。经DNA技术鉴定,辛普森车上的血迹,手套上、袜子上的血痕、辛普森本人的血液,与案发现场的血迹一致。

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