生物嵌合體現象：你的身體里還住著另一個“他”

出品：科普中國

制作：珍獸獵人東方胤

監制：中國科學院計算機網絡信息中心

今天要為各位看官介紹的珍獸是知名網紅哈士企，這是一種生活在極寒大地的低智慧物種，它的家族枝繁葉茂，興旺發達，人才輩出，其中的杰出代表還有哈士魚、哈士狐、哈士豬、哈士鼠、哈士球、哈士驢……。哎哎看官您別走，聽我把話說完~

哈士企家族圖片來自網絡

雖然哈士企家族純屬網友惡搞，不過由來自不同來源的部件組成同一個身體卻是實實在在地存在于這個無奇不有的大千世界。這就是今天要好好跟大家聊聊的生物嵌合體現象。

首先我們講一個真實的故事。

2014年一對夫婦做了試管嬰兒，嬰兒出生時本應該是全家最開心的時候，可是卻發現嬰兒跟爸爸媽媽的血型都對不上。難道是生產時醫院抱錯了孩子？夫婦倆馬上去醫院進行了親子鑒定。然而，結果卻發現嬰兒不是爸爸親生的，但是跟媽媽有血緣關系。

于是夫婦倆很自然地懷疑是不是當初在試管嬰兒階段用錯了精子，但是診所方一直很肯定地強調，當天只有你們一家白人來這里，你們的孩子也是白人，我們肯定沒有出現任何錯誤。無奈之下，經一位斯坦福大學的遺傳學教授推薦，他們去一家基因公司做了徹底的基因測定。

蹊蹺的事情接踵而至，測序結果顯示，這個孩子跟爸爸是有親緣關系的，孩子的生父是他的叔叔。這時爸爸已經完全被整崩潰了，因為他根本沒有親兄弟！

不過，后來的詳細測試發現，爸爸的體內居然有兩套基因組。真相這才水落石出。當初這家的爸爸其實是雙胞胎中的一個，但是另外一方，也就是叔叔發育得太弱了，被爸爸的基因吸收掉了，兩個胚胎嵌合成一個胚胎并發育成了爸爸。可是精子卻來自于早就消失于人世的叔叔，這就是為什么寶寶怎么檢測都跟這家爸爸沒有關系的原因了。無論怎么努力，他都沒辦法擁有真正屬于自己的后代，簡直可以說是來自消失的叔叔的魔咒。

什么是生物嵌合體？

嵌合體，是發生在動物生殖發育領域的一種特殊現象，也叫喀邁拉現象。喀邁拉是希臘神話中的噴火怪獸，身體由獅子、山羊和毒蛇構成。簡單來說，嵌合體就是兩顆受精卵融合在一起并最終成長為一個單獨的個體，在高等動物中并不常見。據統計，現在全球總共只有30例左右嵌合人。

嵌合體到底是怎么發育而來的？

嵌合體并不是大家所說的二倍體或者三倍體，因為二倍體或者三倍體是無法存活的，自身就是缺陷。嵌合體是兩個精子兩個卵子結合成兩套基因組。有可能是因為初期的免疫系統未成熟，兩個細胞來源的免疫抑制物質導致相關的T細胞克隆被清除，使免疫系統對這兩個來源的細胞免疫耐受，從而雙方都得以存留。而且這種免疫耐受并不是一時了事的，而是這兩種來源細胞會源源不斷地分泌免疫抑制物質，使得T細胞系統對于這兩個來源的細胞一直處于免疫耐受的狀態，抑或互相干擾導致無法互相攻擊。

文章開頭的事件中生殖系統完全是由另一套基因構成，這可能是因為生殖系統對于兩個來源的細胞有著豁免作用，雖然在其他組織器官的嵌合體已經被清除，生殖系統的嵌合體卻得以保留。

說得通俗一點就是，一個人在她/他還是一個受精卵的時候，同時還存在另外一個受精卵，也就是雙胞胎。但是另外一個受精卵太弱了被他自己這個受精卵吃掉合并，因為免疫耐受的原因，這個被吃掉的受精卵并沒有完全消失，一部分的基因在身體里得以存活下來，并且在日后的生長發育的過程中還可以表達自己的基因組。

現在所知道的嵌合體人的情況有身體里一男一女，或者身體的皮膚顏色一半一半。部分特殊例子中，嵌合人可能由一男一女組成，甚至同時具備兩套性器官。

低等動物和植物中的嵌合體現象

嵌合體在低等動物身上更常見，特別是昆蟲科。關于昆蟲科嵌合體多發的原因，具體機理仍沒有定論。即便如此，嵌合體昆蟲絕非隨處可見，一只保存完好的嵌合體蝴蝶標本，如果是名貴蝶種，價格在數萬到數十萬只是普通行情。嵌合體昆蟲的實例屢有報道多半是因為昆蟲極為龐大的種群數量。

圖片來自網絡

大家不免會想，要是能好好利用嵌合體現象，是不是可以人工誘導合成更多外形奇異的昆蟲呢？其實，理想很美好，現實卻很骨感。Hotta和Benzer兩位科學家研究了477頭雌雄嵌合體果蠅，繪制了如下的嵌合部位分布圖。

結果表明嵌合體的表達很隨性，黑色部分為雌性，白色部分為雄性。就像用毛筆潑了一筆墨，墨汁點到哪，哪里就會有基因表達。換一句話說，并沒有規律可尋。

絕大多數時，嵌合體現象給昆蟲帶來的是災難般的困擾。體內雖然有女又有男，但是功能都是缺陷的，無法像大家想象的那樣自己和自己交配產出下一代。

Hotta和Benzer同時還研究了208頭雌雄嵌合體果蠅，來觀察他們是否會跟其他果蠅有交尾的行為。結果顯示僅有130頭有求偶行為，99頭有試圖交尾的動作，最終只有23頭完成交尾。雖然美麗，但是無能啊。

關于植物的嵌合體現象，國內一篇研究報道了菊花的嵌合體現象。

紅花菊花3509株，黃花菊花3501株和百花菊花3502株。經過不同組之間的雜交，半年左右溫室的播種，在開花期進行花色觀察發現，黃花3501株和紅花3509株雜種中發現了2個分枝出現了花色嵌合體現象。

自然界中的嵌合體還有很多。

圖片來自網絡

關于嵌合體是什么，具體的表象是什么，我們已經大概有了了解。還有一種常見的生理異常，與嵌合體存在相當程度的類似性，首先我們來講一個真實的故事。

今年年初，日本滋賀縣的醫生們通過外科手術切除了一名16歲女孩的卵巢腫瘤。在之后的腫瘤病理切片檢查中，在該腫瘤內部發現了人類的頭蓋骨、頭發、脂肪甚至已經有相當程度發育的腦組織。大家肯定在想，這個女孩會不會也是嵌合體，這些人樣的組織是另一組基因表達后的普通嵌合體現象？其實這又是另一種臨床病癥：畸胎瘤。

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嵌合體&畸胎瘤

那么，嵌合體和畸胎瘤在實質上到底有哪些不同呢？

嵌合體是人體內殘存了另一個受精卵的基因組信息，常見殘存部位是生殖系統。畸胎瘤腫瘤發病常見部位也是生殖系統。但是畸胎瘤的基因組并沒有兩套，從始至終都是一個個體的基因在作怪。

根據大阪大學微生物研究所野崎正美副教授的研究，畸胎瘤是多發于精巢和卵巢系統的一種腫瘤，因此男女畸胎瘤的發病成因和表現都有相當大的不同。

男性畸胎瘤：胎兒期在生殖細胞分化階段，每個細胞都有自己的時間表，按照設定好的分裂開始和停止時間有規律地復制增殖。異常發生時，在此期間本應該停止分裂的生殖細胞依然活力十足，不僅沒有停止反而繼續復制下去。

精子本應該在與卵子結合成受精卵后才分化出各種人類相應的組織，然而在這種沒有抑制分裂的狀態下，精子單方面認為應該發育成個體，所以在不斷地復制分裂中，分化出了牙齒、頭發等等一系列人身體中可以找到的組織。但是因為并沒有一個統一的領導者，所有的分化都是錯亂排列的，并無法構成人體。

女性畸胎瘤：女性的生殖細胞與男性生殖細胞分裂有很大的不同。已經開始減數分裂的卵母細胞的DNA復制工作結束，在第一減數分裂前期一度停止減數分裂。在此期間等待卵細胞的誕生。在下垂體一種卵泡刺激激素的作用下，顆粒膜細胞開始增殖，這時候卵母細胞開始進入成熟期。最后在促黃體生成素的作用下，促進卵巢向外排卵。排卵的同時減數分裂再次啟動，在第二次減數分裂中期再度停止等待受精。每次排卵都會保證最完美的卵子排出，其他沒有排出卵巢的卵子則在成熟的途中凋亡，這個過程被叫做卵泡閉鎖。但是當本應該凋亡的卵子沒有凋亡，而是繼續增殖分化，卵子也單方面認為自己應該發育成一個個體的時候，畸胎瘤就出現了。這就是畸胎瘤形成的過程。

畸胎瘤不僅僅會出現在生殖系統，頭蓋骨內、頸部、縱膈、后腹膜等等都存在發病的可能性。但是大部分發病的部位，都集中在身體的中心線的位置上。科學家們也在集中研究畸胎瘤的發病機制，希望今后可以用到再生醫療領域中。

不論是嵌合體還是畸胎瘤，都有很多尚待解開的謎團，然而，科學的魅力就在于它無止境的神秘感。

來年春暖花開的時候不妨去公園找一找，說不定你也可以發現一只奇異的嵌合體蝴蝶呢。

參考文獻

1、http://news.163.com/15/1027/11/B6U8875800014TUH.html

2、https://matome.naver.jp/odai/2144487515365448101

3、https://matome.naver.jp/odai/2147295069158836901

4、https://matome.naver.jp/odai/2138067912760461501?page=2

5、https://www.guokr.com/article/42584/

6、https://www.zhihu.com/question/36968573

7、遺傳 HEREDITAS(Beijing) 27（6）：948-952,2005

8、http://www.biken.osaka-u.ac.jp/biken/BioScience/page13/index_13.html