什么是克隆?
自然界中的很多动物,在正常情况下,都是依靠父亲产生的雄性细胞(精子)和母亲产生的雌性细胞(卵子)融合(受精)成受精卵(合子),然后受精卵经过一系列的细胞分裂发育成胚胎,最后形成新的个体。这种依靠父母双方提供的性细胞,通过两性细胞融合产生后代的生殖方式,称为有性生殖。然而,如果我们通过手术将胚胎分成两部分,四部分,八部分...最后,一个胚胎长成两个、四个、八个...通过特殊方法的有机体。这些生物是克隆的个体,这两个,四个,八个...个体称为无性系(也称为无性系)。
可以说,中国明代大文豪吴承恩曾经把克隆的想法描述得非常精彩——孙悟空往往在关键时刻拔一把猴毛就变成一大群猴子,猴毛变成猴子就是克隆猴。
1979年春天,中国科学院武汉水生生物研究所的科学家人工培养了鲫鱼胚泡期的细胞。连续传代培养385天59代后,用直径约65438±00微米的玻璃管在显微镜下将细胞核从培养细胞中吸出。同时去除鲫鱼卵的细胞核,使卵为接受囊胚细胞核做好准备。一切准备就绪后,将玻璃管中吸出的细胞核移入鲫鱼卵的空位置,人工培养下的囊胚细胞核大多过早死亡。核交换的189个卵中,只有两个孵化出来的鱼苗,最后只有一条幼鱼挺过难关,经过80多天的培养,长成一条体长8厘米的鲫鱼。这种鲫鱼没有经过雌雄细胞结合,只是把一个胚泡的细胞核换成了卵细胞,而卵细胞实际上是由换核后的卵子产生的,所以也是克隆鱼。
在克隆鲫鱼出现之前,英国牛津大学的科学家曾在1960和1962用一种非洲爪蟾(非洲爪蟾)进行过克隆实验。实验方法是用紫外线照射非洲爪蟾卵破坏其细胞核,然后通过高超的手术从非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞、肝细胞和肾细胞中取出细胞核,将这些细胞的细胞核准确地放入细胞核已被紫外线破坏的卵中。经过精心照料,这些核交换卵中的一部分终于长出了活蹦乱跳的非洲爪蟾,它不是由精细胞和卵细胞结合产生的,所以也是克隆的非洲爪蟾。
我国著名生物学家童第周先生于1978年成功进行了黑斑蛙的克隆实验。他将黑斑蛙的红细胞细胞核移植到事先已经去核的黑斑蛙卵中,换核后的卵最终长成可以在水中自由游动的蝌蚪。
随着鱼类核交换技术的成熟和两栖类核交换的成功,一批从事种子培育的科学家兴奋不已。既然鲫鱼囊胚的细胞核可以代替鲫鱼卵细胞的细胞核得到克隆鱼,那么异种鱼的细胞核交换能否得到新的杂交鱼呢?中国科学家首先提出并首先解决了这个问题,即成功培育克隆鲫鱼的研究所设法用鲫鱼卵细胞的细胞核替换了鲫鱼胚胎细胞的细胞核。鲤鱼的细胞核和鲫鱼卵子的细胞质可以和平共处,开始一个类似受精卵分裂发育的过程。最后,一种长着“胡子”的“鲫鱼鲫鱼”长得很快,就像鲤鱼一样,但它的侧鳞和棘数与鲫鱼相同,鱼的味道也不亚于鲫鱼。这种人工克隆的鱼类新品种的出现,为鱼类育种开辟了新的途径。
对科学的追求是无止境的,鱼类和两栖动物克隆的成功自然让科学家把目光投向了哺乳动物。美国和瑞士的科学家率先从灰色小鼠的胚胎细胞中取出细胞核,并用这个细胞核替换黑色小鼠受精卵的细胞核。其实这只黑老鼠的受精卵刚进入卵细胞就把精核连同卵核一起去掉了。将小鼠胚胎细胞的细胞核移植到黑色小鼠的去核受精卵中后,在试管中人工培养四天,然后将其植入白色小鼠的子宫中。经过上百次灰、黑、白的操作,小白鼠终于生下了三只小灰鼠。
去年2月27日出版的英国《自然》杂志刊登了爱丁堡罗斯林研究所的威尔莫特等人的研究成果:经过247次失败后,他们在前年7月得到了一只名叫多莉的克隆母羊。
多莉羊是如何“创造”出来的?威尔莫特等学者首先给苏格兰黑面羊注射促性腺激素,诱导其排卵。得到卵子后,他们立即用一根非常细的吸管从卵细胞中取出细胞核。与此同时,他们从一只怀孕三个月、名叫Fendosit的六岁母羊的乳腺细胞中取出细胞核,并立即将其送到去核的苏格兰黑面羊的卵细胞中。手术后,他们用相同频率的电脉冲刺激卵子交换。让苏格兰黑面羊的细胞质和芬多塞特母羊乳腺细胞的细胞核相互协调,让这个“组装”好的细胞像试管中的受精卵一样经历分裂发育的过程,形成胚胎,然后将胚胎巧妙地植入另一只母羊的子宫。到了去年7月,这只在体外“哺育”胚胎的母羊终于产下了多莉,一只小羊。多莉不是母羊卵细胞和公羊精细胞受精的产物,而是“核卵交换”一步步发展的结果,所以是“克隆羊”
“克隆羊”的诞生震惊了世界各国。它值得称道的特点是,它是体细胞的细胞核,而不是胚胎细胞核。这一结果证明,动物体内执行特殊功能、具有特定形态的所谓高度分化细胞,与受精卵一样,具有发育成完整个体的潜能换言之,动物细胞与植物细胞一样,具有全能性。
克隆技术将给人类带来巨大的好处。例如,英国PPL公司培育的母羊,其羊奶中含有治疗肺气肿的a-1抗胰蛋白酶。这种羊奶的价格是六千美元一升。一只母羊就像一个制药厂。让这种羊繁殖最有效最方便的方法是什么?最好的办法就是“克隆”。同样,荷兰PHP公司培育出了能分泌人乳铁蛋白的奶牛,以色列LAS公司培育出了能产生血清白蛋白的绵羊。这些高附加值的牲畜如何有效繁殖?答案当然是“克隆”。
母马配驴可以得到一种杂种优势特别强的动物——骡。骡子无法繁殖,那么优秀的骡子如何扩大繁殖呢?最好的办法也是“克隆”。中国的大熊猫是国宝,但自然交配成功率低,濒临灭绝。如何拯救这样的珍稀动物?“克隆”为人类提供了一条切实可行的途径。
克隆动物在研究癌症生物学、免疫学和人类寿命方面也发挥着重要作用。
不可否认,“克隆羊”的问世也引起了很多人对“克隆人”的兴趣。例如,一些人正在考虑是否可以从他们自己的细胞中克隆出一个胚胎,并在它成形之前将其冷冻起来。在未来的某一天,当我们自己的某个器官出了问题,我们可以把这个器官从胚胎中取出来进行培养,然后替换掉我们患病的器官,这就是通过克隆为我们自己提供“配件”。
关于“克隆人”的讨论提醒人们,科技进步是一场悲喜交加的进行曲。科学技术越发展,对社会的渗透越广泛、越深入,就越有可能引发许多相关的伦理、道德和法律问题。我想用获得诺贝尔奖的著名分子生物学家J.D .沃森(J.D. Watson)的一句话来结束这篇文章:“可以预期,许多生物学家,尤其是从事无性繁殖研究的生物学家,将会认真考虑它的意义,并展开科学讨论,以教育全世界的人们。”