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什麽是克隆?

克隆技術的出現

克隆,是英文單詞Clone的音譯,意譯為無性繁殖,最早起源於古希臘語“Klone”壹詞,代表的意思是嫩芽,細枝,柔軟的、容易折斷的、可彎曲的樹枝。人們經常在歐裏庇德斯、修昔底德、柏拉圖的著作中看到這個詞。實際上在自然界,“克隆”只是壹種古老的、簡單的繁殖植物的方法,早已存在於許多天然植物、動物和微生物的之中,如番薯、馬鈴薯、玫瑰等插枝繁殖的植物。然而,天然的哺乳動物克隆的發生率極低,成員數目太少,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高等動物克隆。多莉羊的誕生,不僅實現了克隆研究者們多年的夙願,同時,也為高等動物的克隆技術研究開辟了壹個嶄新的領域。

目前,生產哺乳動物的克隆方法主要有胚胎分割和細胞核移植兩種。克隆羊“多莉”,以及其後各國科學家培育的各種克隆動物,采用的都是細胞核移植技術。所謂細胞核移植,是指將不同發育時期的胚胎或成體動物的細胞核,經顯微手術和細胞融合方法移植到去核卵母細胞中,重新組成胚胎並使之發育成熟的過程。與胚胎分割技術不同,細胞核移植技術,特別是細胞核連續移植技術可以產生無限個遺傳相同的個體。由於細胞核移植是產生克隆動物的有效方法,故人們往往把它稱為動物克隆技術。

采用細胞核移植技術克隆動物的設想,最初由漢斯·施佩曼在1938年提出,他稱之為“奇異的實驗”,即從發育到後期的胚胎(成熟或未成熟的胚胎均可)中取出細胞核,將其移植到壹個卵子中。這壹設想是現在克隆動物的基本途徑。

從1952年起,科學家們首先采用青蛙開展細胞核移植克隆實驗,先後獲得了蝌蚪和成體蛙。1963年,我國童第周教授領導的科研組,首先以金魚等為材料,研究了魚類胚胎細胞核移植技術,獲得成功。

哺乳動物胚胎細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胞培育出發育正常的小鼠。1984年,施特恩·維拉德森用取自羊的未成熟胚胎細胞克隆出壹只活產羊,其他人後來利用牛、豬、山羊、兔和獼猴等各種動物對他采用的實驗方法進行了重復實驗。1994年,尼爾·菲爾斯特用發育到至少有120個細胞的晚期胚胎來克隆牛。到1995年,在主要的哺乳動物中,胚胎細胞核移植都獲得成功,包括冷凍和體外生產的胚胎;對胚胎幹細胞或成體幹細胞的核移植實驗,也都做了嘗試。但到1995年為止,成體動物分化細胞核移植壹直未能取得成功。

1996年7月裏的壹天,對英國愛丁堡羅斯林(Roslin)研究所由伊恩·維爾穆特(I.Wilmut)領導的科學研究小組全體成員來講,是壹個令人激動的日子。對全世界來說,也是值得慶賀的壹天。因為在這壹天,壹只妊娠了148天,體重為6.6千克,編號為6LL3的小羊來到了這個世界。這只羊的身世與眾不同,它既無父親,又無母親,它是科學家們用克隆技術復制出來的壹只小綿羊。經過幾個月的精心呵護,這只身世不凡的小綿羊茁壯成長,並獲得了壹個動聽的名字——多莉(Dolly)。

1997年2月23日,伊恩·維爾穆特科學研究小組向全世界宣布了他們的研究結果,英國的“自然”雜誌(Nature)於1997年2月27日全文刊登了他們的實驗結果。這壹消息立刻轟動了全世界。各國的報刊、電臺、電視臺等媒體對此結果紛紛進行了報道和評述。科學家和大學教授也紛紛被邀請到各種媒體講解,評論“多莉”的身世和它的出生對科學研究、經濟發展和社會進步的影響。許多國家的政府官員也紛紛發表講話,明令不準將克隆技術用於人類。由於各種媒體的大量傳播,“克隆”這個新的名詞已為廣大民眾所逐漸知曉。

其實,說多莉無父無母並不準確,因為它雖然沒有父親,但卻有三位“母親”:壹只是懷孕三個月的芬蘭多塞特母綿羊,另外兩只是蘇格蘭黑面母綿羊。芬蘭多塞特母綿羊提供了全套遺傳信息,即提供了細胞核(稱之為供體);壹只蘇格蘭黑面母綿羊提供無細胞核的卵細胞;另壹只蘇格蘭黑面母綿羊提供羊胚胎的發育環境——子宮,是多莉的“生”母。其整個克隆過程簡述如下;

首先,科學家從壹只產自芬蘭的6歲成年多塞特母綿羊A(多莉的親生母親)的乳腺中取出壹個本身並沒有繁殖能力的普通細胞,將這個細胞的基因分離出來備用。

然後,科學家在取出另壹只母綿羊B(多莉的借卵母親)的未受精的卵細胞,將這個卵細胞中的基因取出,換上母綿羊A的乳腺細胞的基因,形成壹個含有新遺傳物質的卵細胞,再將這個基因已被“調包”的卵細胞放電激活,促使它分裂發育成胚胎。

最後,當胚胎生長到壹定程度時,將它植入第三只母綿羊C(多莉的代孕母親)的子宮中,經過正常的妊娠產下多莉。

出生的多莉小羊完全繼承了其親生母親——多塞特母綿羊的全部DNA基因特征。多莉出生後生長正常,並於1997年底與壹頭威爾士高山羊自然交配懷孕。在1998年4月13日淩晨4時生下了壹只雌性的體重為2.7千克的小羊羔,取名為邦妮(Bonnie)。這說明身世不凡的多莉具有正常的生育能力。

克隆羊多莉的誕生對克隆技術研究有重大的意義。實際上,在克隆羊多莉培育成功之前,胚胎細胞核移植技術已經有了很大的發展。而多莉的克隆在核移植技術上也沿襲了胚胎細胞核移植的全部過程,但這並不能減低“多莉”的重大意義,因為它是世界上第壹例經體細胞核移植出生的動物,是克隆技術領域研究的巨大突破。這壹巨大進展意味著:在理論上證明了,同植物細胞壹樣,分化了的動物細胞核也具有全能性,在分化過程中細胞核中的遺傳物質沒有不可逆變化;在實踐上證明了,利用體細胞進行動物克隆的技術是可行的,將有無數相同的細胞可用來作為供體進行核移植,並且在與卵細胞相融合前可對這些供體細胞進行壹系列復雜的遺傳操作,從而為大規模復制動物優良品種和生產轉基因動物提供了有效方法。

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