今天要为各位看官介绍的珍兽是知名网红哈士企，这是一种生活在极寒大地的低智慧物种，它的家族枝繁叶茂，兴旺发达，人才辈出，其中的杰出代表还有哈士鱼、哈士狐、哈士猪、哈士鼠、哈士球、哈士驴……。哎哎看官您别走，听我把话说完~ 

　　哈士企家族 图片来自网络 

　　虽然哈士企家族纯属网友恶搞，不过由来自不同来源的部件组成同一个身体却是实实在在地存在于这个无奇不有的大千世界。这就是今天要好好跟大家聊聊的生物嵌合体现象。 

　　首先我们讲一个真实的故事。 

　　2014年一对夫妇做了试管婴儿，婴儿出生时本应该是全家最开心的时候，可是却发现婴儿跟爸爸妈妈的血型都对不上。难道是生产时医院抱错了孩子？夫妇俩马上去医院进行了亲子鉴定。然而，结果却发现婴儿不是爸爸亲生的，但是跟妈妈有血缘关系。 

　　于是夫妇俩很自然地怀疑是不是当初在试管婴儿阶段用错了精子，但是诊所方一直很肯定地强调，当天只有你们一家白人来这里，你们的孩子也是白人，我们肯定没有出现任何错误。无奈之下，经一位斯坦福大学的遗传学教授推荐，他们去一家基因公司做了彻底的基因测定。 

　　蹊跷的事情接踵而至，测序结果显示，这个孩子跟爸爸是有亲缘关系的，孩子的生父是他的叔叔。这时爸爸已经完全被整崩溃了，因为他根本没有亲兄弟！ 

　　不过，后来的详细测试发现，爸爸的体内居然有两套基因组。真相这才水落石出。当初这家的爸爸其实是双胞胎中的一个，但是另外一方，也就是叔叔发育得太弱了，被爸爸的基因吸收掉了，两个胚胎嵌合成一个胚胎并发育成了爸爸。可是精子却来自于早就消失于人世的叔叔，这就是为什么宝宝怎么检测都跟这家爸爸没有关系的原因了。无论怎么努力，他都没办法拥有真正属于自己的后代，简直可以说是来自消失的叔叔的魔咒。 

　　嵌合体物种（图片来自网络） 

　　什么是生物嵌合体？ 

　　嵌合体，是发生在动物生殖发育领域的一种特殊现象，也叫喀迈拉现象。喀迈拉是希腊神话中的喷火怪兽，身体由狮子、山羊和毒蛇构成。简单来说，嵌合体就是两颗融合在一起并最终成长为一个单独的个体，在高等动物中并不常见。据统计，现在全球总共只有30例左右嵌合人。 

　　嵌合体到底是怎么发育而来的？ 

　　嵌合体并不是大家所说的二倍体或者三倍体，因为二倍体或者三倍体是无法存活的，自身就是缺陷。嵌合体是两个精子两个卵子结合成两套基因组。有可能是因为初期的免疫系统未成熟，两个细胞来源的免疫抑制物质导致相关的T细胞克隆被清除，使免疫系统对这两个来源的细胞免疫耐受，从而双方都得以存留。而且这种免疫耐受并不是一时了事的，而是这两种来源细胞会源源不断地分泌免疫抑制物质，使得T细胞系统对于这两个来源的细胞一直处于免疫耐受的状态，抑或互相干扰导致无法互相攻击。 

　　文章开头的事件中生殖系统完全是由另一套基因构成，这可能是因为生殖系统对于两个来源的细胞有着豁免作用，虽然在其他组织器官的嵌合体已经被清除，生殖系统的嵌合体却得以保留。 

　　说得通俗一点就是，一个人在她/他还是一个受精卵的时候，同时还存在另外一个受精卵，也就是双胞胎。但是另外一个受精卵太弱了被他自己这个受精卵吃掉合并，因为免疫耐受的原因，这个被吃掉的受精卵并没有完全消失，一部分的基因在身体里得以存活下来，并且在日后的生长发育的过程中还可以表达自己的基因组。 

　　现在所知道的嵌合体人的情况有身体里一男一女，或者身体的皮肤颜色一半一半。部分特殊例子中，嵌合人可能由一男一女组成，甚至同时具备两套性器官。 

　　低等动物和植物中的嵌合体现象 

　　嵌合体在低等动物身上更常见，特别是昆虫科。关于昆虫科嵌合体多发的原因，具体机理仍没有定论。即便如此，嵌合体昆虫绝非随处可见，一只保存完好的嵌合体蝴蝶标本，如果是名贵蝶种，价格在数万到数十万只是普通行情。嵌合体昆虫的实例屡有报道多半是因为昆虫极为庞大的种群数量。 

　　图片来自网络 

　　大家不免会想，要是能好好利用嵌合体现象，是不是可以人工诱导合成更多外形奇异的昆虫呢？其实，理想很美好，现实却很骨感。Hotta和Benzer两位科学家研究了477头雌雄嵌合体果蝇，绘制了如下的嵌合部位分布图。 

　　结果表明嵌合体的表达很随性，黑色部分为雌性，白色部分为雄性。就像用毛笔泼了一笔墨，墨汁点到哪，哪里就会有基因表达。换一句话说，并没有规律可寻。 

　　绝大多数时，嵌合体现象给昆虫带来的是灾难般的困扰。体内虽然有女又有男，但是功能都是缺陷的，无法像大家想象的那样自己和自己交配产出下一代。 

　　Hotta和Benzer同时还研究了208头雌雄嵌合体果蝇，来观察他们是否会跟其他果蝇有交尾的行为。结果显示仅有130头有求偶行为，99头有试图交尾的动作，最终只有23头完成交尾。虽然美丽，但是无能啊。 

　　关于植物的嵌合体现象，国内一篇研究报道了菊花的嵌合体现象。 

　　红花菊花3509株，黄花菊花3501株和百花菊花3502株。经过不同组之间的杂交，半年左右温室的播种，在开花期进行花色观察发现，黄花3501株和红花3509株杂种中发现了2个分枝出现了花色嵌合体现象。 

　　自然界中的嵌合体还有很多。 

　　图片来自网络 

　　关于嵌合体是什么，具体的表象是什么，我们已经大概有了了解。还有一种常见的生理异常，与嵌合体存在相当程度的类似性，首先我们来讲一个真实的故事。 

　　今年年初，日本滋贺县的医生们通过外科手术切除了一名16岁女孩的卵巢肿瘤。在之后的肿瘤病理切片检查中，在该肿瘤内部发现了人类的头盖骨、头发、脂肪甚至已经有相当程度发育的脑组织。大家肯定在想，这个女孩会不会也是嵌合体，这些人样的组织是另一组基因表达后的普通嵌合体现象？其实这又是另一种临床病症：畸胎瘤。 

　　图片来自网络 

　　嵌合体&畸胎瘤 

　　那么，嵌合体和畸胎瘤在实质上到底有哪些不同呢？ 

　　嵌合体是人体内残存了另一个受精卵的基因组信息，常见残存部位是生殖系统。畸胎瘤肿瘤发病常见部位也是生殖系统。但是畸胎瘤的基因组并没有两套，从始至终都是一个个体的基因在作怪。 

　　根据大阪大学微生物研究所野崎正美副教授的研究，畸胎瘤是多发于精巢和卵巢系统的一种肿瘤，因此男女畸胎瘤的发病成因和表现都有相当大的不同。 

　　男性畸胎瘤：胎儿期在生殖细胞分化阶段，每个细胞都有自己的时间表，按照设定好的分裂开始和停止时间有规律地复制增殖。异常发生时，在此期间本应该停止分裂的生殖细胞依然活力十足，不仅没有停止反而继续复制下去。 

　　精子本应该在与卵子结合成受精卵后才分化出各种人类相应的组织，然而在这种没有抑制分裂的状态下，精子单方面认为应该发育成个体，所以在不断地复制分裂中，分化出了牙齿、头发等等一系列人身体中可以找到的组织。但是因为并没有一个统一的领导者，所有的分化都是错乱排列的，并无法构成人体。 

　　女性畸胎瘤：女性的生殖细胞与男性生殖细胞分裂有很大的不同。已经开始减数分裂的卵母细胞的DNA复制工作结束，在第一减数分裂前期一度停止减数分裂。在此期间等待卵细胞的诞生。在下垂体一种卵泡刺激激素的作用下，颗粒膜细胞开始增殖，这时候卵母细胞开始进入成熟期。最后在促黄体生成素的作用下，促进卵巢向外排卵。排卵的同时减数分裂再次启动，在第二次减数分裂中期再度停止等待受精。每次排卵都会保证最完美的卵子排出，其他没有排出卵巢的卵子则在成熟的途中凋亡，这个过程被叫做卵泡闭锁。但是当本应该凋亡的卵子没有凋亡，而是继续增殖分化，卵子也单方面认为自己应该发育成一个个体的时候，畸胎瘤就出现了。这就是畸胎瘤形成的过程。 

　　畸胎瘤不仅仅会出现在生殖系统，头盖骨内、颈部、纵膈、后腹膜等等都存在发病的可能性。但是大部分发病的部位，都集中在身体的中心线的位置上。科学家们也在集中研究畸胎瘤的发病机制，希望今后可以用到再生医疗领域中。 

　　不论是嵌合体还是畸胎瘤，都有很多尚待解开的谜团，然而，科学的魅力就在于它无止境的神秘感。 

　　来年春暖花开的时候不妨去公园找一找，说不定你也可以发现一只奇异的嵌合体蝴蝶呢。 

cerevisiae）的16条染色体融合在一起，从而培育出让几乎整个基因组仅存在于一到两条染色体上的新酵母菌株。含有融合染色体的酵母细胞并未表现出重大的生长缺陷，而且仅显示出微小的基因表达变化，这提示着活的有机体可能更加耐受染色体数量和结构的变化。2018年8月1日，两个独立的研究团队在两篇发表在Nature期刊上的论文中报道了这些发现，相关论文标题分别为“Creating a Liti（未参与这两项研究）说，“这两项研究很可能是迄今为止设计和获得的最为引人注目的基因组重组。令人吃惊的是，这些酵母细胞实际上能够[存活下来]。”Liti在Nature期刊上针对这两项研究撰写了一篇附带的评论文章。 真核生物的染色体数量变化很大。人类有46条染色体，红色维萨卡大鼠（Tympanoctomys barrerae）有102条染色体，而雄性杰克跳蚁（Myrmecia pilosula）仅有一条染色体。中国科学院合成生物学重点实验室主任覃重军（Zhongjun Qin）说，“在我看来，染色体数目在真核生物中是随机的。因此我想知道如果我们能够构建出一条染色体，那么我们就可以回答很多问题了。比如，[有机体]对[染色体]总数变化的耐受程度如何？”  为了构建出具有一条染色体的活的酵母细胞，覃重军主任和他的同事们使用基因编辑工具CRISPR-Cas9通过切割和融合端粒附近的基因组序列，从而实现每次让两条染色体融合在一起，其中端粒是位于染色体末端的重复核苷酸序列。他们还移除了每两条染色体中的一条染色体上的着丝粒，从而确保保融合产物仅有一个着丝粒，这是因为具有多个着丝粒的染色体是不稳定的。  在地球的另一边，美国纽约大学朗格尼医学中心的遗传学家Jef Boeke和他的同事们也在研究利用一种类似的技术将酵母染色体融合在一起。根据Boeke的说法，当他的团队之前在开展一项名旨在从头构建酵母染色体的合成酵母2.0（Synthetic Yeast 2.0）项目时，开展将酵母染色体融合在一起的实验的想法就出现在他的脑海里。  Boeke团队也成功地通过将酿酒酵母染色体融合在一起而构建出新的有活力的酵母菌株，不过不同于覃重军团队的是，Boeke团队不能够构建出一种具有单条染色体的功能性酵母菌株，相反，他们仅能够将酵母的染色体数量降低至两条。Boeke解释道，对这种差异存在着很多可能的解释，但最合理的解释与大小有关。他指出相比于他的团队，覃重军团队从酵母染色体中剔除了更多的重复序列，因此“他们获得的酵母基因组可能低于我们刚好超过的[最大]总大小阈值。”  这两个团队构建出的合成酵母仅显示出轻微的生长缺陷，而且它们的基因表达几乎没有变化。美国华盛顿大学西雅图分校计算生物学家（未参与这两项研究）说，“对我而言，[这些结果]是令人吃惊的。我原以为这会对酵母的健康产生更大的影响。”  加拿大拉瓦尔大学进化遗传学家Christian Landry（未参与这两项研究）也吃惊地表示尽管基因组的三维结构发生了重大变化，但是基因表达仅发生了微小变化。他说，“已有大量的研究表明基因组在细胞中的组织方式有助于基因调控。[这些结果]有一点改变了基因组三维结构的作用。”  Noble指出尽管这些合成染色体的整体结构发生了改变，但是基因组中特定区域之间的局部相互作用仍然与原始酵母菌株中的相似。他补充道，“从全局而言，这看起来基因表达和染色质三维结构之间好像并不存在很强的关联性，但是就局部，这种关联性可能是存在的。”   这两个团队都报道构建出的工程酵母细胞能够与其他的具有相同数量染色体的细胞一起有性繁殖，但Boeke团队发现当具有完整16条染色体的野生型酵母与染色体较少的酵母进行有性繁殖时，孢子产生的效率会随着合成酵母菌株中的染色体数量下降而下降。野生型酵母和合成的8染色体酵母在进行有性繁殖时几乎不产生孢子。  尽管导致这种效应的机制是不清楚的，但是Boeke说，通过改变染色体数目实现酵母生殖隔离可能对合成酵母的未来应用（比如生物传感器）是有用的。这种方法可能提供一种生物防护措施，以便尽可能地将工程酵母限制在特定的环境中。  酵母中的这些发现是否会拓展到人类等高等真核生物中还有待确定。作为中国科学院的一名生物学家，薛小莉（Xiaoli Xue）指出，有证据表明染色体融合能够在其他的具有更复杂基因组的有机体中自然地发生：比如，人类的2号染色体似乎来自于两条祖先猿染色体的融合。   当前，这些研究人员计划研究这些新构建出的酵母菌株，以便解决有关染色体生物学的问题，比如基因组结构如何影响基因表达。Boeke说，这两篇论文“提出了很多问题”。