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第47章 克隆技术的出现

克隆,是英文单词Clone的音译,意译为无性繁殖,最早起源于古希腊语“Klone”一词,代表的意思是嫩芽,细枝,柔软的、容易折断的、可弯曲的树枝。人们经常在欧里庇德斯、修昔底德、柏拉图的著作中看到这个词。实际上在自然界,“克隆”只是一种古老的、简单的繁殖植物的方法,早已存在于许多天然植物、动物和微生物的之中,如番薯、马铃薯、玫瑰等插枝繁殖的植物。然而,天然的哺乳动物克隆的发生率极低,成员数目太少,且缺乏目的性,所以很少能够被用来为人类造福,因此,人们开始探索用人工的方法来生产高等动物克隆。多莉羊的诞生,不仅实现了克隆研究者们多年的夙愿,同时,也为高等动物的克隆技术研究开辟了一个崭新的领域。

目前,生产哺乳动物的克隆方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。克隆羊“多莉”,以及其后各国科学家培育的各种克隆动物,采用的都是细胞核移植技术。所谓细胞核移植,是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核,经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中,重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。与胚胎分割技术不同,细胞核移植技术,特别是细胞核连续移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。由于细胞核移植是产生克隆动物的有效方法,故人们往往把它称为动物克隆技术。

采用细胞核移植技术克隆动物的设想,最初由汉斯·施佩曼在1938年提出,他称之为“奇异的实验”,即从发育到后期的胚胎(成熟或未成熟的胚胎均可)中取出细胞核,将其移植到一个卵子中。这一设想是现在克隆动物的基本途径。

从1952年起,科学家们首先采用青蛙开展细胞核移植克隆实验,先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年,我国童第周教授领导的科研组,首先以金鱼等为材料,研究了鱼类胚胎细胞核移植技术,获得成功。

哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡尔·伊尔门泽和彼得霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。1984年,施特恩·维拉德森用取自羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活产羊,其他人后来利用牛、猪、山羊、兔和猕猴等各种动物对他采用的实验方法进行了重复实验。1994年,尼尔·菲尔斯特用发育到至少有120个细胞的晚期胚胎来克隆牛。到1995年,在主要的哺乳动物中,胚胎细胞核移植都获得成功,包括冷冻和体外生产的胚胎;对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验,也都做了尝试。但到1995年为止,成体动物分化细胞核移植一直未能取得成功。

1996年7月里的一天,对英国爱丁堡罗斯林(Roslin)研究所由伊恩·维尔穆特(I。Wilmut)领导的科学研究小组全体成员来讲,是一个令人激动的日子。对全世界来说,也是值得庆贺的一天。因为在这一天,一只妊娠了148天,体重为6.6千克,编号为6LL3的小羊来到了这个世界。这只羊的身世与众不同,它既无父亲,又无母亲,它是科学家们用克隆技术复制出来的一只小绵羊。经过几个月的精心呵护,这只身世不凡的小绵羊茁壮成长,并获得了一个动听的名字——多莉(Dolly)。

1997年2月23日,伊恩·维尔穆特科学研究小组向全世界宣布了他们的研究结果,英国的“自然”杂志(Nature)于1997年2月27日全文刊登了他们的实验结果。这一消息立刻轰动了全世界。各国的报刊、电台、电视台等媒体对此结果纷纷进行了报道和评述。科学家和大学教授也纷纷被邀请到各种媒体讲解,评论“多莉”的身世和它的出生对科学研究、经济发展和社会进步的影响。许多国家的政府官员也纷纷发表讲话,明令不准将克隆技术用于人类。由于各种媒体的大量传播,“克隆”这个新的名词已为广大民众所逐渐知晓。

其实,说多莉无父无母并不准确,因为它虽然没有父亲,但却有三位“母亲”:一只是怀孕三个月的芬兰多塞特母绵羊,另外两只是苏格兰黑面母绵羊。芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息,即提供了细胞核(称之为供体);一只苏格兰黑面母绵羊提供无细胞核的卵细胞;另一只苏格兰黑面母绵羊提供羊胚胎的发育环境——子宫,是多莉的“生”母。其整个克隆过程简述如下;

首先,科学家从一只产自芬兰的6岁成年多塞特母绵羊A(多莉的亲生母亲)的乳腺中取出一个本身并没有繁殖能力的普通细胞,将这个细胞的基因分离出来备用。

然后,科学家在取出另一只母绵羊B(多莉的借卵母亲)的未受精的卵细胞,将这个卵细胞中的基因取出,换上母绵羊A的乳腺细胞的基因,形成一个含有新遗传物质的卵细胞,再将这个基因已被“调包”的卵细胞放电激活,促使它分裂发育成胚胎。

最后,当胚胎生长到一定程度时,将它植入第三只母绵羊C(多莉的代孕母亲)的子宫中,经过正常的妊娠产下多莉。

出生的多莉小羊完全继承了其亲生母亲——多塞特母绵羊的全部DNA基因特征。多莉出生后生长正常,并于1997年底与一头威尔士高山羊自然交配怀孕。在1998年4月13日凌晨4时生下了一只雌性的体重为2.7千克的小羊羔,取名为邦妮(Bonnie)。这说明身世不凡的多莉具有正常的生育能力。

克隆羊多莉的诞生对克隆技术研究有重大的意义。实际上,在克隆羊多莉培育成功之前,胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。而多莉的克隆在核移植技术上也沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程,但这并不能减低“多莉”的重大意义,因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物,是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着:在理论上证明了,同植物细胞一样,分化了的动物细胞核也具有全能性,在分化过程中细胞核中的遗传物质没有不可逆变化;在实践上证明了,利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的,将有无数相同的细胞可用来作为供体进行核移植,并且在与卵细胞相融合前可对这些供体细胞进行一系列复杂的遗传操作,从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。

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