推薦答案克隆是英文clone的音譯,而英文clone則起源于希臘文Klone,原意是用“嫩枝”或“插條”繁殖。時(shí)至今日,“克隆”的含義已不僅僅是“無性繁殖”,凡是來自同一個(gè)祖先,無性繁殖出的一群個(gè)體,也叫“克隆”。這種來自同一個(gè)祖先的無性繁殖的后代群體也叫“無性繁殖系”,簡稱無性系。簡單講就是一種人工誘導(dǎo)的無性繁殖方式。但克隆與無性繁殖是不同的。無性繁殖是指不經(jīng)過雌雄兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合、只由一個(gè)生物體產(chǎn)生后代的生殖方式,常見的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、莖、葉等經(jīng)過壓條或嫁接等方式產(chǎn)生新個(gè)體也叫無性繁殖。綿羊、猴子和牛等動(dòng)物沒有人工操作是不能進(jìn)行無性繁殖的??茖W(xué)家把人工遺傳操作動(dòng)物繁殖的過程叫克隆,這門生物技術(shù)叫克隆技術(shù)。
克隆的基本過程是先將含有遺傳物質(zhì)的供體細(xì)胞的核移植到去除了細(xì)胞核的卵細(xì)胞中,利用微電流刺激等使兩者融合為一體,然后促使這一新細(xì)胞分裂繁殖發(fā)育成胚胎,當(dāng)胚胎發(fā)育到一定程度后,再被植入動(dòng)物子宮中使動(dòng)物懷孕,便可產(chǎn)下與提供細(xì)胞者基因相同的動(dòng)物。這一過程中如果對供體細(xì)胞進(jìn)行基因改造,那么無性繁殖的動(dòng)物后代基因就會(huì)發(fā)生相同的變化。

克隆技術(shù)不需要雌雄交配,不需要精子和卵子的結(jié)合,只需從動(dòng)物身上提取一個(gè)單細(xì)胞,用人工的方法將其培養(yǎng)成胚胎,再將胚胎植入雌性動(dòng)物體內(nèi),就可孕育出新的個(gè)體。這種以單細(xì)胞培養(yǎng)出來的克隆動(dòng)物,具有與單細(xì)胞供體完全相同的特征,是單細(xì)胞供體的“復(fù)制品”。英國英格蘭科學(xué)家和美國俄勒岡科學(xué)家先后培養(yǎng)出了“克隆羊”和“克隆猴”。克隆技術(shù)的成功,被人們稱為“歷史性的事件,科學(xué)的創(chuàng)舉”。有人甚至認(rèn)為,克隆技術(shù)可以同當(dāng)年原子彈的問世相提并論。
克隆技術(shù)可以用來生產(chǎn)“克隆人”,可以用來“復(fù)制”人,因而引起了全世界的廣泛關(guān)注。對人類來說,克隆技術(shù)是悲是喜,是禍?zhǔn)歉#课ㄎ镛q證法認(rèn)為,世界上的任何事物都是矛盾的統(tǒng)一體,都是一分為二的??寺〖夹g(shù)也是這樣。如果克隆技術(shù)被用于“復(fù)制”像希特勒之類的戰(zhàn)爭狂人,那會(huì)給人類社會(huì)帶來什么呢?即使是用于“復(fù)制”普通的人,也會(huì)帶來一系列的倫理道德問題。如果把克隆技術(shù)應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn),將會(huì)使優(yōu)良牲畜品種的培育與繁殖發(fā)生根本性的變革。若將克隆技術(shù)用于基因治療的研究,就極有可能攻克那些危及人類生命健康的癌癥、艾滋病等頑疾??寺〖夹g(shù)猶如原子能技術(shù),是一把雙刃劍,劍柄掌握在人類手中。人類應(yīng)該采取聯(lián)合行動(dòng),避免“克隆人”的出現(xiàn),使克隆技術(shù)造福于人類社會(huì)。

克隆技術(shù)研究現(xiàn)狀
一、克隆的早期研究
克隆一詞是英文單詞clone的音譯,作為名詞,clone通常被意譯為無性繁殖系。同一克隆的所有成員的遺傳構(gòu)成是完全相同的,例外僅見于有突變發(fā)生時(shí)。自然界早已存在天然植物、動(dòng)物和微生物的克隆,例如:同卵雙胞胎實(shí)際上就是一種克隆。然而,天然的哺乳動(dòng)物克隆的發(fā)生率極低,成員數(shù)目太少(一般為兩個(gè)),且缺乏目的性,所以很少能夠被用來為人類造福,因此,人們開始探索用人工的方法來生產(chǎn)高等動(dòng)物克隆。這樣,克隆一詞就開始被用作動(dòng)詞,指人工培育克隆動(dòng)物這一動(dòng)作。
目前,生產(chǎn)哺乳動(dòng)物克隆的方法主要有胚胎分割和細(xì)胞核移植兩種??寺⊙颉岸嗬颉保约捌浜蟾鲊茖W(xué)家培育的各種克隆動(dòng)物,采用的都是細(xì)胞核移植技術(shù)。所謂細(xì)胞核移植,是指將不同發(fā)育時(shí)期的胚胎或成體動(dòng)物的細(xì)胞核,經(jīng)顯微手術(shù)和細(xì)胞融合方法移植到去核卵母細(xì)胞中,重新組成胚胎并使之發(fā)育成熟的過程。與胚胎分割技術(shù)不同,細(xì)胞核移植技術(shù),特別是細(xì)胞核連續(xù)移植技術(shù)可以產(chǎn)生無限個(gè)遺傳相同的個(gè)體。由于細(xì)胞核移植是產(chǎn)生克隆動(dòng)物的有效方法,故人們往往把它稱為動(dòng)物克隆技術(shù)。

采用細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的設(shè)想,最初由漢斯·施佩曼在1938年提出,他稱之為“奇異的實(shí)驗(yàn)”,即從發(fā)育到后期的胚胎(成熟或未成熟的胚胎均可)中取出細(xì)胞核,將其移植到一個(gè)卵子中。這一設(shè)想是現(xiàn)在克隆動(dòng)物的基本途徑。
從1952年起,科學(xué)家們首先采用青蛙開展細(xì)胞核移植克隆實(shí)驗(yàn),先后獲得了蝌蚪和成體蛙。1963年,我國童第周教授領(lǐng)導(dǎo)的科研組,首先以金魚等為材料,研究了魚類胚胎細(xì)胞核移植技術(shù),獲得成功。 1964年,英國科學(xué)家格登(J.Gurdon)將非洲爪蟾未受精的卵用紫外線照射,破壞其細(xì)胞核,然后從蝌蚪的體細(xì)胞——場上皮細(xì)胞中吸取細(xì)胞核,并將該核注入核被破壞的卵中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有1.5%這種移核卵分化發(fā)育成為正常的成蛙。格登的試驗(yàn)第一次證明了動(dòng)物的體細(xì)胞核具有全面性。
哺乳動(dòng)物胚胎細(xì)胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡爾·伊爾門澤和彼得·霍佩用鼠胚胎細(xì)胞培育出發(fā)育正常的小鼠。1984年,施特恩·維拉德森用取自羊的未成熟胚胎細(xì)胞克隆出一只活產(chǎn)羊,其他人后來利用牛、豬、山羊、兔和獼猴等各種動(dòng)物對他采用的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了重復(fù)實(shí)驗(yàn)。1989年,維拉德森獲得連續(xù)移核二代的克隆牛。1994年,尼爾·菲爾斯特用發(fā)育到至少有120個(gè)細(xì)胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年,在主要的哺乳動(dòng)物中,胚胎細(xì)胞核移植都獲得成功,包括冷凍和體外生產(chǎn)的胚胎;對胚胎干細(xì)胞或成體干細(xì)胞的核移植實(shí)驗(yàn),也都做了嘗試。但到1995年為止,成體動(dòng)物已分化細(xì)胞核移植一直未能取得成功。
二、克隆羊“多莉”的意義和引起的反響
以上事實(shí)說明,在1997年2月英國羅斯林研究所維爾穆特博士科研組公布體細(xì)胞克隆羊“多莉”培育成功之前,胚胎細(xì)胞核移植技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展。實(shí)際上,“多莉”的克隆在核移植技術(shù)上沿襲了胚胎細(xì)胞核移植的全部過程,但這并不能減低“多莉”的重大意義,因?yàn)樗鞘澜缟系谝焕?jīng)體細(xì)胞核移植出生的動(dòng)物,是克隆技術(shù)領(lǐng)域研究的巨大突破。這一巨大進(jìn)展意味著:在理論上證明了,同植物細(xì)胞一樣,分化了的動(dòng)物細(xì)胞核也具有全能性,在分化過程中細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)沒有不可逆變化;在實(shí)踐上證明了,利用體細(xì)胞進(jìn)行動(dòng)物克隆的技術(shù)是可行的,將有無數(shù)相同的細(xì)胞可用來作為供體進(jìn)行核移植,并且在與卵細(xì)胞相融合前可對這些供體細(xì)胞進(jìn)行一系列復(fù)雜的遺傳操作,從而為大規(guī)模復(fù)制動(dòng)物優(yōu)良品種和生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物提供了有效方法。
在理論上,利用同樣方法,人可以復(fù)制“克隆人”,這意味著以往科幻小說中的獨(dú)裁狂人克隆自己的想法是完全可以實(shí)現(xiàn)的。因此,“多莉”的誕生在世界各國科學(xué)界、政界乃至宗教界都引起了強(qiáng)烈反響,并引發(fā)了一場由克隆人所衍生的道德問題的討論。各國政府有關(guān)人士、民間紛紛作出反應(yīng):克隆人類有悖于倫理道德。盡管如此,克隆技術(shù)的巨大理論意義和實(shí)用價(jià)值促使科學(xué)家們加快了研究的步伐,從而使動(dòng)物克隆技術(shù)的研究與開發(fā)進(jìn)入一個(gè)高潮。
三、近3年來克隆研究的重要成果
克隆羊“多莉”的誕生在全世界掀起了克隆研究熱潮,隨后,有關(guān)克隆動(dòng)物的報(bào)道接連不斷。1997年3月,即“多莉”誕生后1個(gè)月,美國、中國臺(tái)灣和澳大利亞科學(xué)家分別發(fā)表了他們成功克隆猴子、豬和牛的消息。不過,他們都是采用胚胎細(xì)胞進(jìn)行克隆,其意義不能與“多莉”相比。同年7月,羅斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造過的胎兒成纖維細(xì)胞克隆出世界上第一頭帶有人類基因的轉(zhuǎn)基因綿羊“波莉”(Polly)。這一成果顯示了克隆技術(shù)在培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面的巨大應(yīng)用價(jià)值。
1998年7月,美國夏威夷大學(xué)Wakayama等報(bào)道,由小鼠卵丘細(xì)胞克隆了27只成活小鼠,其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代,這是繼“多莉”以后的第二批哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核移植后代。此外,Wakayama等人采用了與“多莉”不同的、新的、相對簡單的且成功率較高的克隆技術(shù),這一技術(shù)以該大學(xué)所在地而命名為“檀香山技術(shù)”。
此后,美國、法國、荷蘭和韓國等國科學(xué)家也相繼報(bào)道了體細(xì)胞克隆牛成功的消息;日本科學(xué)家的研究熱情尤為驚人,1998年7月至1999年4月,東京農(nóng)業(yè)大學(xué)、近畿大學(xué)、家畜改良事業(yè)團(tuán)、地方(石川縣、大分縣和鹿兒島縣等)家畜試驗(yàn)場以及民間企業(yè)(如日本最大的奶商品公司雪印乳業(yè)等)紛紛報(bào)道了,他們采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘細(xì)胞以及初乳中提取的乳腺細(xì)胞克隆牛的成果。至1999年底,全世界已有6種類型細(xì)胞——胎兒成纖維細(xì)胞、乳腺細(xì)胞、卵丘細(xì)胞、輸卵管/子宮上皮細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和耳部皮膚細(xì)胞的體細(xì)胞克隆后代成功誕生。
2000年6月,中國西北農(nóng)林科技大學(xué)利用成年山羊體細(xì)胞克隆出兩只“克隆羊”,但其中一只因呼吸系統(tǒng)發(fā)育不良而早夭。據(jù)介紹,所采用的克隆技術(shù)為該研究組自己研究所得,與克隆“多莉”的技術(shù)完全不同,這表明我國科學(xué)家也掌握了體細(xì)胞克隆的尖端技術(shù)。
在不同種間進(jìn)行細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)也取得了一些可喜成果,1998年1月,美國威斯康星一麥迪遜大學(xué)的科學(xué)家們以牛的卵子為受體,成功克隆出豬、牛、羊、鼠和獼猴五種哺乳動(dòng)物的胚胎,這一研究結(jié)果表明,某個(gè)物種的未受精卵可以同取自多種動(dòng)物的成熟細(xì)胞核相結(jié)合。雖然這些胚胎都流產(chǎn)了,但它對異種克隆的可能性作了有益的嘗試。1999年,美國科學(xué)家用牛卵子克隆出珍稀動(dòng)物盤羊的胚胎;我國科學(xué)家也用兔卵子克隆了大熊貓的早期胚胎,這些成果說明克隆技術(shù)有可能成為保護(hù)和拯救瀕危動(dòng)物的一條新途徑。
四、克隆技術(shù)的應(yīng)用前景
克隆技術(shù)已展示出廣闊的應(yīng)用前景,概括起來大致有以下四個(gè)方面:(1)培育優(yōu)良畜種和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物;(2)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物;(3)生產(chǎn)人胚胎干細(xì)胞用于細(xì)胞和組織替代療法;(4)復(fù)制瀕危的動(dòng)物物種,保存和傳播動(dòng)物物種資源。以下就生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和胚胎干細(xì)胞作簡要說明。
轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究是動(dòng)物生物工程領(lǐng)域中最誘人和最有發(fā)展前景的課題之一,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可作為醫(yī)用器官移植的供體、作為生物反應(yīng)器,以及用于家畜遺傳改良、創(chuàng)建疾病實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷?。但目前轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的實(shí)際應(yīng)用并不多,除單一基因修飾的轉(zhuǎn)基因小鼠醫(yī)學(xué)模型較早得到應(yīng)用外,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物蛋白的研究時(shí)間較長,已進(jìn)行了10多年,但目前在全世界范圍內(nèi)僅有2例藥品進(jìn)入3期臨床試驗(yàn),5~6個(gè)藥品進(jìn)入2期臨床試驗(yàn);而其農(nóng)藝性狀發(fā)生改良、可資畜牧生產(chǎn)應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因家畜品系至今沒有誕生。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制作效率低、定點(diǎn)整合困難所導(dǎo)致的成本過高和調(diào)控失靈,以及轉(zhuǎn)基因動(dòng)物有性繁殖后代遺傳性狀出現(xiàn)分離、難以保持始祖的優(yōu)良勝狀,是制約當(dāng)今轉(zhuǎn)基因動(dòng)物實(shí)用化進(jìn)程的主要原因。
體細(xì)胞克隆的成功為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)掀起一場新的革命,動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)為迅速放大轉(zhuǎn)基因動(dòng)物所產(chǎn)生的種質(zhì)創(chuàng)新效果提供了技術(shù)可能。采用簡便的體細(xì)胞轉(zhuǎn)染技術(shù)實(shí)施目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)移,可以避免家畜生殖細(xì)胞來源困難和低效率。同時(shí),采用轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞系,可以在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)基因整合預(yù)檢和性別預(yù)選。在核移植前,先把目的外源基因和標(biāo)記基因(如LagZ基因和新霉素抗生基因)的融合基因?qū)肱囵B(yǎng)的體細(xì)胞中,再通過標(biāo)記基因的表現(xiàn)來篩選轉(zhuǎn)基因陽性細(xì)胞及其克隆,然后把此陽性細(xì)胞的核移植到去核卵母細(xì)胞中,最后生產(chǎn)出的動(dòng)物在理論上應(yīng)是100%的陽性轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。采用此法,Schnieke等(Bio Report,1997)已成功獲得6只轉(zhuǎn)基因綿羊,其中3只帶有人凝血因子IX基因和標(biāo)記基因(新霉素抗性基因),3只帶有標(biāo)記基因,目的外源基因整合率高達(dá)50%。Cibelli(Science,1997)同樣利用核移植法獲得3頭轉(zhuǎn)基因牛,證實(shí)了該法的有效性。由此可以看出,當(dāng)今動(dòng)物克隆技術(shù)最重要的應(yīng)用方向之一,就是高附加值轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的研究開發(fā)。
胚胎干細(xì)胞(ES)是具有形成所有成年細(xì)胞類型潛力的全能干細(xì)胞??茖W(xué)家們一直試圖誘導(dǎo)各種干細(xì)胞定向分化為特定的組織類型,來替代那些受損的體內(nèi)組織,比如把產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞植入糖尿病患者體內(nèi)??茖W(xué)家們已經(jīng)能夠使豬ES細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樘鴦?dòng)的心肌細(xì)胞,使人ES細(xì)胞生成神經(jīng)細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞和使小鼠ES細(xì)胞分化為內(nèi)胚層細(xì)胞。這些結(jié)果為細(xì)胞和組織替代療法開辟了道路。目前,科學(xué)家已成功分離到人ES細(xì)胞(Thomson等1998,Science),而體細(xì)胞克隆技術(shù)為生產(chǎn)患者自身的ES細(xì)胞提供了可能。把患者體細(xì)胞移植到去核卵母細(xì)胞中形成重組胚,把重組胚體外培養(yǎng)到囊胚,然后從囊胚內(nèi)分離出ES細(xì)胞,獲得的ES細(xì)胞使之定向分化為所需的特定細(xì)胞類型(如神經(jīng)細(xì)胞,肌肉細(xì)胞和血細(xì)胞),用于替代療法。這種核移植法的最終目的是用于干細(xì)胞治療,而非得到克隆個(gè)體,科學(xué)家們稱之為“治療克隆”。
克隆技術(shù)在基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用也是很有意義的,它為研究配子和胚胎發(fā)生,細(xì)胞和組織分化,基因表達(dá)調(diào)控,核質(zhì)互作等機(jī)理提供了工具。
五、克隆技術(shù)存在的問題
盡管克隆技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景,但離產(chǎn)業(yè)化尚有很大距離。因?yàn)樽鳛橐粋€(gè)新興的研究領(lǐng)域,克隆技術(shù)在理論和技術(shù)上都還很不成熟,在理論上,分化的體細(xì)胞克隆對遺傳物質(zhì)重編(細(xì)胞核內(nèi)所有或大部分基因關(guān)閉,細(xì)胞重新恢復(fù)全能性的過程)的機(jī)理還不清楚;克隆動(dòng)物是否會(huì)記住供體細(xì)胞的年齡,克隆動(dòng)物的連續(xù)后代是否會(huì)累積突變基因,以及在克隆過程中胞質(zhì)線粒體所起的遺傳作用等問題還沒有解決。
在實(shí)踐中,克隆動(dòng)物的成功率還很低,維爾穆特研究組在培育“多莉“的實(shí)驗(yàn)中,融合了277枚移植核的卵細(xì)胞,僅獲得了“多莉”這一只成活羔羊,成功率只有0.36%,同時(shí)進(jìn)行的胎兒成纖維細(xì)胞和胚胎細(xì)胞的克隆實(shí)驗(yàn)的成功率也分別只有1.7%和1.1%,即使是使用“檀香山”技術(shù),以分化程度較低的卵丘細(xì)胞為核供體,其成功率也只有百分之幾。
此外,生出的部分個(gè)體表現(xiàn)出生理或免疫缺限。以克隆牛為例,日本、法國等國培育的許多克隆牛在降生后兩個(gè)月內(nèi)死去;到2000年2月,日本全國已共有121頭體細(xì)胞克隆牛誕生,但存活的只有64頭。觀察結(jié)果表明,部分犢牛胎盤功能不完善,其血液中含氧量及生長因子的濃度都低于正常水平;有些牛犢的胸腺、脾和淋巴腺未得到正常發(fā)育;克隆動(dòng)物胎兒普遍存在比一般動(dòng)物發(fā)育快的傾向,這些都可能是死亡的原因。
即使是正常發(fā)育的“多莉”,也被發(fā)現(xiàn)有早衰跡象。染色體的末端被稱為端粒,它決定著細(xì)胞能夠分裂的次數(shù):每一次分裂端粒都會(huì)縮短,而當(dāng)端粒耗盡后細(xì)胞就失去了分裂能力。1998年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“多莉”的細(xì)胞端粒比正常的要短,即其細(xì)胞處于更衰老的狀態(tài)。當(dāng)時(shí)認(rèn)為,這可能是用成年綿羊的細(xì)胞克隆“多莉”造成的,使其細(xì)胞具有成年細(xì)胞的印記,但這一解釋目前受到了挑戰(zhàn),美國馬薩諸塞州的醫(yī)生羅伯特·蘭扎等用培養(yǎng)的衰老細(xì)胞克隆牛,得到6頭小牛,出生5~10個(gè)月后發(fā)現(xiàn)這些克隆牛的端粒比普通同齡小牛要長,有的甚至比普通新生小牛的端粒還長?,F(xiàn)在還不清楚這一現(xiàn)象的原因,也不清楚為何與“多莉“的情況有巨大差別。但這一實(shí)驗(yàn)說明,在一些情況下克隆過程能改變成熟細(xì)胞的分子鐘,使其“恢復(fù)青春”,關(guān)于這種變化對克隆動(dòng)物壽命的影響,還有待于進(jìn)一步觀察。
除了以上的理論和技術(shù)障礙外,克隆技術(shù)(尤其是在人胚胎方面的應(yīng)用)對倫理道德的沖擊和公眾對此的強(qiáng)烈反應(yīng)也限制了克隆技術(shù)的應(yīng)用。但幾年來克隆技術(shù)的發(fā)展表明,世界各科技大國都不甘落后,誰也沒有放棄克隆技術(shù)研究。這一點(diǎn)上英國政府的態(tài)度非常具有代表性,在1997年2月底宣布中止對“多莉”研究小組投資后不到1個(gè)月,英國科技委員會(huì)就對克隆技術(shù)發(fā)表專題報(bào)告,表明英國政府將重新考慮這一決定,認(rèn)為盲目禁止這方面的研究并不是明智之舉,關(guān)鍵在于建立一定的規(guī)范利用它為人類造福。
一個(gè)細(xì)菌經(jīng)過20分鐘左右就可一分為二;一根葡萄枝切成十段就可能變成十株葡萄;仙人掌切成幾塊,每塊落地就生根;一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐莖,一年內(nèi)就能長出數(shù)百株草莓苗……凡此種種,都是生物靠自身的一分為二或自身的一小部分的擴(kuò)大來繁衍后代,這就是無性繁殖,無性繁殖的英文名稱叫“Clone”,譯音為“克隆”,實(shí)際上,英文的“Clone”起源于希臘文“Klone”,原意是用“嫩枝”或“插條”繁殖。時(shí)至今日,“克隆”的含義已不僅僅是“無性繁殖”,凡來自一個(gè)祖先,經(jīng)過無性繁殖出的一群個(gè)體,也叫“克隆”。這種來自一個(gè)祖先的無性繁殖的后代群體也叫“無性繁殖系”,簡稱無性系。
自然界的許多動(dòng)物,在正常情況下都是依靠父方產(chǎn)生的雄性細(xì)胞(精子)與母方產(chǎn)生的雌性細(xì)胞(卵子)融合(受精)成受精卵(合子),再由受精卵經(jīng)過一系列細(xì)胞分裂長成胚胎,最終形成新的個(gè)體,這種依靠父母雙方提供性細(xì)胞、并經(jīng)兩性細(xì)胞融合產(chǎn)生后代的繁殖方法就叫有性繁殖,但是,如果我們用外科手術(shù)將一個(gè)胚胎分割成兩塊,四塊、八塊……最后通過特殊的方法使一個(gè)胚胎長成兩個(gè)、四個(gè),八個(gè)……生物體,這些生物體就是克隆個(gè)體,而這兩個(gè)、四個(gè)、八個(gè)……個(gè)體就叫做無性繁殖系(也叫克?。?。
1979年春,中國科學(xué)院武漢水生生物研究所的科學(xué)家用鯽魚囊胚期的細(xì)胞進(jìn)行人工培養(yǎng),經(jīng)過385天59代連續(xù)傳代培養(yǎng)后,用直徑10微米左右的玻璃管在顯微鏡下從培養(yǎng)細(xì)胞中吸出細(xì)胞核,在此同時(shí),除去鯽魚卵細(xì)胞的核,讓卵細(xì)胞留出空間作好接納囊胚細(xì)胞核的準(zhǔn)備,一切準(zhǔn)備就緒后,把玻璃管吸出的核移放到空出位置的鯽魚卵細(xì)胞內(nèi),得到了囊胚細(xì)胞核的卵細(xì)胞在人工培養(yǎng)下大部分夭亡了,在189個(gè)這種換核卵細(xì)胞中,只有兩個(gè)孵化出了魚苗,而最終只有一條幼魚度過難關(guān),經(jīng)過80多天培養(yǎng)后長成8厘米長的鯽魚。這種鯽魚并沒有經(jīng)過雌、雄細(xì)胞的結(jié)合,僅僅是給卵細(xì)胞換了個(gè)囊胚細(xì)胞的核,實(shí)際上是由換核卵產(chǎn)生的,因此也是克隆魚。
在克隆鯽魚出現(xiàn)之前,英國牛津大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)在1960年和1962年,先后用非洲一種有爪的蟾蜍(非洲爪蟾)進(jìn)行過克隆試驗(yàn)。試驗(yàn)方式是先用紫外線照射爪蟾卵細(xì)胞,破壞其中的核,然后依靠高超的外科手術(shù)從爪蟾蝌蚪的腸上皮細(xì)胞、肝細(xì)胞、腎細(xì)胞中取出核,并把這些細(xì)胞的核精確地放進(jìn)已被紫外線破壞了細(xì)胞核的卵細(xì)胞內(nèi),經(jīng)過精心照料,這些換核卵中終于有一部分長出了活蹦亂跳的爪蟾,這種爪蟾也不是經(jīng)過精細(xì)胞和卵細(xì)胞州結(jié)合產(chǎn)生的,所以也是克隆爪蟾。
我國著名生物學(xué)家童第周先生在1978年成功地進(jìn)行了黑斑蛙的克隆試驗(yàn),他將黑斑蛙的紅細(xì)胞的核移人事先除去了核的黑斑蛙卵中,這種換核卵最后長成能在水中自由游泳的蝌蚪。
魚類換核技術(shù)的成熟和兩棲類換核的成功,使一批從事良種培育工作的科學(xué)家激動(dòng)不已,既然鯽魚的囊胚細(xì)胞核取代鯽魚卵細(xì)胞核后能得到克隆魚,那么異種魚換核能否得到新的雜種魚呢?我國科學(xué)家首先提出了這個(gè)問題,也首先解決了這個(gè)問題,就是培養(yǎng)克隆鯽魚成功的那個(gè)研究所,設(shè)法把鯉魚胚胎細(xì)胞的核取代了鯽魚卵細(xì)胞的核。鯉魚細(xì)胞核和鯽魚卵細(xì)胞質(zhì)居然能相安無事,并開始了類似受精卵分裂發(fā)育的過程,最后長出有“胡須”的“鯉鯽魚”,這種魚有“胡須”,生長快,完全像鯉魚,但它的側(cè)線鱗片數(shù)和脊椎骨的數(shù)目與鯽魚相同,而且魚味鮮美不亞于鯽魚。這種人工克隆新魚種的出現(xiàn)為魚類育種開辟了新途徑。
對科學(xué)的追求是永無止境的,魚類,兩棲類克隆的成功自然而然地使科學(xué)家把目光投向了哺乳類。美國和瑞士的科學(xué)家率先從灰色小鼠的胚胎細(xì)胞中取出細(xì)胞核,用這個(gè)核取代黑色小鼠受精卵細(xì)胞核。實(shí)際上,這個(gè)黑色小鼠的受精卵在精細(xì)胞核剛進(jìn)入卵細(xì)胞后,就把精細(xì)胞核連同卵細(xì)胞的核一起除去?;沂笈咛ゼ?xì)胞的核移人黑色小鼠的去核受精卵后,在試管里人工培養(yǎng)了四天,然后再把它植人白色小鼠的子宮內(nèi)、經(jīng)幾百次灰、黑、白這樣的操作以后,白色小鼠終于生下了三只小灰鼠。
1996年2月27日出版的英國“自然”雜志公布了愛丁堡羅斯林研究所威爾莫特等人的研究成果:經(jīng)過247次失敗之后,他們在前年7月得到了一只名為“多利”的克隆雌性綿羊。
“多利”綿羊是如何“創(chuàng)造”出來的呢?威爾莫特等學(xué)者先給“蘇格蘭黑面羊”注射促性腺素,促使它排卵,得到卵之后,立即用極細(xì)的吸管從卵細(xì)胞中取出核,與此同時(shí),從懷孕三個(gè)月的“芬多席特”六齡母羊的乳腺細(xì)胞中取出核,立即送人取走核的“蘇格蘭黑面羊”的卵細(xì)胞中,手術(shù)完成之后,用相同頻率的電脈沖刺激換核卵,讓“蘇格蘭黑面羊”的卵細(xì)胞質(zhì)與“芬多席特”母羊乳腺細(xì)胞的核相互協(xié)調(diào),使這個(gè)“組裝”細(xì)胞在試管里經(jīng)歷受精卵那樣的分裂、發(fā)育而形成胚胎的過程,然后,將胚胎巧妙地植人另一只母羊的子宮里。到去年7月,這只“護(hù)理”體外形成胚胎的母羊終于產(chǎn)下了小綿羊“多利”。“多利”不是由母羊的卵細(xì)胞和公羊的精細(xì)胞受精的產(chǎn)物,而是“換核卵”一步一步發(fā)展的結(jié)果,因此是“克隆羊”。
“克隆羊”的誕生,在世界各國引起了震驚,它難能可貴之處在于換進(jìn)去的是體細(xì)胞的核,而不是胚胎細(xì)胞核。這個(gè)結(jié)果證明:動(dòng)物體中執(zhí)行特殊功能、具有特定形態(tài)的所謂高度分化的細(xì)胞與受精卵一樣具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛在能力。也就是說,動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞一樣,也具有全能性。
克隆技術(shù)會(huì)給人類帶來極大的好處,例如,英國PPL公司已培育出羊奶中含有治療肺氣腫的a-1抗胰蛋白酶的母羊。這種羊奶的售價(jià)是6千美元一升。一只母羊就好比一座制藥廠,用什么辦法能最有效、最方便地使這種羊擴(kuò)大繁殖呢?最好的辦法就是“克隆”。同樣,荷蘭PHP公司培育出能分泌人乳鐵蛋白的牛,以色列LAS公司育成了能生產(chǎn)血清白蛋白的羊,這些高附加值的牲畜如何有效地繁殖?答案當(dāng)然還是“克隆”。
母馬配公驢可以得到雜種優(yōu)勢特別強(qiáng)的動(dòng)物——騾,騾不能繁殖后代,那么,優(yōu)良的騾如何擴(kuò)大繁殖?最好的辦法也是“克隆”,我國的大熊貓是國寶,但自然交配成功率低,因此已瀕臨絕種。如何挽救這類珍稀動(dòng)物?“克隆”為人類提供了切實(shí)可行的途徑。
克隆動(dòng)物還對于研究癌生物學(xué)、研究免疫學(xué)、研究人的壽命等都有不可低估的作用。
不可否認(rèn),“克隆綿羊”的問世也引起了許多人對“克隆人”的興趣,例如,有人在考慮,是否可用自己的細(xì)胞克隆成一個(gè)胚胎,在其成形前就冰凍起來。在將來的某一天,自身的某個(gè)器官出了問題時(shí),就可從胚胎中取出這個(gè)器官進(jìn)行培養(yǎng),然后替換自己病變的器官,這也就是用克隆法為人類自身提供“配件”。
有關(guān)“克隆人”的討論提醒人們,科技進(jìn)步是一首悲喜交集的進(jìn)行曲。科技越發(fā)展,對社會(huì)的滲透越廣泛深入,就越有可能引起許多有關(guān)的倫理、道德和法律等問題。我想用諾貝爾獎(jiǎng)獲得者,著名分子生物學(xué)家J.D.沃森的話來結(jié)束本文:“可以期待,許多生物學(xué)家,特別是那些從事無性繁殖研究的科學(xué)家,將會(huì)嚴(yán)肅地考慮它的含意,并展開科學(xué)討論,用以教育世界人民?!?br />克隆技術(shù)的利
1.克隆技術(shù)與遺傳育種
在農(nóng)業(yè)方面,人們利用“克隆”技術(shù)培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病蟲害的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種,大大提高了糧食產(chǎn)量。在這方面我國已邁入世界最先進(jìn)的前列。
2.克隆技術(shù)與瀕危生物保護(hù)
克隆技術(shù)對保護(hù)物種特別是珍稀、瀕危物種來講是一個(gè)福音,具有很大的應(yīng)用前景。從生物學(xué)的角度看,這也是克隆技術(shù)最有價(jià)值的地方之一。
3.克隆技術(shù)與醫(yī)學(xué)
在當(dāng)代,醫(yī)生幾乎能在所有人類器官和組織上施行移植手術(shù)。但就科學(xué)技術(shù)而言,器官移植中的排斥反應(yīng)仍是最為頭痛的事。排斥反應(yīng)的原因是組織不配型導(dǎo)致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供給“原版人”,作器官移植之用,則絕對沒有排斥反應(yīng)之慮,因?yàn)槎呋蛳嗯洌M織也相配。問題是,利用“克隆人”作為器官供體合不合乎人道?是否合法?經(jīng)濟(jì)是否合算?
克隆技術(shù)還可用來大量繁殖有價(jià)值的基因,例如,在醫(yī)學(xué)方面,人們正是通過“克隆”技術(shù)生產(chǎn)出治療糖尿病的胰島素、使侏儒癥患者重新長高的生長激素和能抗多種病毒感染的干撓素,等等。
4.生長周期短,遺傳性狀穩(wěn)定
克隆技術(shù)的弊
1.生態(tài)層面,克隆技術(shù)導(dǎo)致的基因復(fù)制,會(huì)威脅基因多樣性的保持,生物的演化將出現(xiàn)一個(gè)逆向的顛倒過程,即由復(fù)雜走向簡單,這對生物的生存是極為不利的。
2.文化層面,克隆人是對自然生殖的替代和否定,打破了生物演進(jìn)的自律性,帶有典型的反自然性質(zhì)。與當(dāng)今正在興起的祟尚天人合一、回歸自然的基本文化趨向相悖。
3.哲學(xué)層面,通過克隆技術(shù)實(shí)現(xiàn)人的自我復(fù)制和自我再現(xiàn)之后,可能導(dǎo)致人的身心關(guān)系的紊亂。人的不可重復(fù)性和不可替代性的個(gè)性規(guī)定因大量復(fù)制而喪失了唯一性,喪失了自我及其個(gè)性特征的自然基礎(chǔ)和生物學(xué)前提。
4.血緣生育構(gòu)成了社會(huì)結(jié)構(gòu)和社會(huì)關(guān)系。為什么不同的國家、不同的種族幾乎都反對克隆人,原因就是這是另一種生育模式,現(xiàn)在單親家庭子女教育問題備受關(guān)注,就是關(guān)注一個(gè)情感培育問題,人的成長是在兩性繁殖、雙親撫育的狀態(tài)下完成的,幾千年來一直如此,克隆人的出現(xiàn),社會(huì)該如何應(yīng)對,克隆人與被克隆人的關(guān)系到底該是什么呢?
5.身份和社會(huì)權(quán)利難以分辨。假如有一天,突然有20個(gè)兒子來分你的財(cái)產(chǎn),他們的指紋、基因都一樣,該咋辦?是不是要像汽車掛牌照一樣在他們額頭上刻上克隆人川A0001、克隆人川A0002之類的標(biāo)記才能識(shí)別。
6.可能支持克隆人的人有一個(gè)觀點(diǎn):解決無法生育的問題。但一個(gè)沒有生育能力的人克隆的下一代還會(huì)沒有生育能力。你自認(rèn)為優(yōu)秀,可克隆出的人除血型、相貌、指紋、基因和你一樣外,其性格、行為可能完全不同,你能保證克隆人會(huì)和你一樣優(yōu)秀而不誤入歧途嗎?在克隆人研究中,如果出現(xiàn)異常,有缺陷的克隆人不能像克隆的動(dòng)物隨意處理掉,這也是一個(gè)麻煩。
因此在目前的環(huán)境下,不僅是觀念、制度,包括整個(gè)社會(huì)結(jié)構(gòu)都不知道怎么來接納克隆人。”