◥ 20年前,克隆羊多莉的亮相震惊世界
本报记者 任志方 整理
上世纪50年代
第一次“复制动物”
什么是克隆?简单来说克隆就是利用某个生物的部分遗传基因,然后在其他地方重现。多莉被克隆的过程被称为体细胞核移植,即取一个体细胞(比如皮肤细胞),将其DNA转移到卵细胞中,并去掉细胞核。在这个过程中,DNA可通过注射或利用电流进行转移。
事实上,克隆技术的发展还得从胚胎学发展的早期说起。19世纪三四十年代,细胞学说被提出来,人们认识到所有动物包括人类都是由细胞组成的,动物所有的细胞都来源于一个受精卵。但这也引出了一个新的问题:为何一个受精卵可变成身体各种不同的细胞。围绕这个问题,生物学家提出了不同的假说,也在实验室进行了大量的验证。
一本虚构小说
让“克隆”走近大众
1938年,著名的胚胎学家汉斯·斯佩曼(Hans Spemann)提出了一个假想的实验:如果把卵细胞的细胞核替换成别的细胞核,那么这个卵细胞是否能发育成胚胎?限于实验条件,该实验当时未能做成,但这个大胆的想法让很多科学家着迷。
1958年,英国生物学家约翰·戈登(John Gurdon)第一次成功地将完全分化的爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞的核移植到卵里,发育出活的胚胎,人类实现了长久以来“复制动物”的梦想。从此,克隆动物的大门被人类打开了。
这时的克隆技术虽然已初现雏形,但仍停留在实验室,并不为大众所熟知。“克隆”“核移植”这些词汇广为传播,还得从美国记者David Rorvik1978年出版的《自我的镜像:人的克隆》一书说起。
在这部书中,一位叫麦克斯的富翁找到了作者本人,并通过他招募了一批科学家在一个秘密的地点对富翁本人进行克隆实验。科学家通过一种叫做“核移植”的技术将这位富翁的基因组放到卵细胞里,并找了一位代孕母亲生出了一名健康的男孩。由于书中对专业细节的描述极其逼真详细,使得很多读者相信这是真实发生的故事而非小说,甚至作者本人也声称这是真实的事件而非虚构。
这本书畅销后,引发了公众对克隆人技术以及伦理的广泛探讨。就在此时,英国生物学家德里克·布拉姆霍尔将这本书的出版商告上法庭,称这本书中关于克隆技术的描写大段抄袭了自己的博士论文,并索赔700万美元。官司一直延续到1982年,最终出版商赔付了10万美元并发表声明这本书确实是虚构的。
新技术让克隆过程
不再依赖供体卵细胞
1996年7月,克隆羊多莉诞生,1997年2月27日,英国《自然》杂志报道了这项震惊世界的研究成果。此后,各种克隆动物陆续被科学家造出来。除了多莉羊,还有老鼠、猫、狗、猪、牛等等哺乳动物。人类似乎离克隆自己只有一步之遥。2004年,韩国首尔大学教授黄禹锡发表了一篇论文,称自己成功地在体外克隆了人类胚胎,但随后这篇文章被发现造假。至今,克隆人实验就再也没有公开地发表过。
虽然不同的动物被成功克隆出来,但总体来说,克隆仍然是成功率极低的实验。在多莉羊的实验中,科学家做了277次实验才得以成功。核移植的实验虽然原理简单,但操作起来非常繁琐复杂。另外,每种动物的卵也具有不同的特性。例如,猪的卵细胞里含有大量脂肪,这使得在显微镜下整个卵细胞黑乎乎一片,难以操作；而鸟类的卵细胞中巨大的卵黄,也使得科学家无法分离出细胞核。
另外,核移植技术依赖于供体卵细胞,这也很大程度上限制了其应用。然而,2006年,日本科学家山中伸弥发表了一项突破性的研究:使用4种转录因子处理体细胞,就可在体外把任一类型的体细胞变回多能干细胞。相比核移植技术,这简直称得上是“重编程”的魔法。
这种“时光逆转”的反自然操作,细胞里自然会有相应的机制来防止这种事件的发生。科学家发现这主要是一些被称为“表观遗传”的因子在控制着这个过程。
克隆过程中
仍有谜题未解开
2001年,第一只克隆猫诞生后,研究人员惊奇地发现它的毛色和它的“生母”(提供遗传物质的母猫)很不一样。类似地,人类的同卵双胞胎有时也会出现不同的发色。明明是一模一样的DNA,为何出现了不同的表型?
这些现象背后的原理吸引着科学家探索的脚步。人们逐渐发现DNA序列并不是孤立起作用,而是和它周围的其他物质一起形成一个精密的结构,这被称为染色质。染色质里除了有DNA,还有各种蛋白质以及RNA等。更让人惊讶的是,无论是DNA、RNA还是蛋白质,它们上面都有一些额外的基团,例如甲基、乙酰基等等。这些基团被称为“修饰”,修饰可随着细胞的状态改变而改变,并且有时还能影响细胞的状态。
克隆技术依赖的“重编程”实际上也就是染色质状态的“重置”。而“重编程”极低的成功率也与染色质上某些“屏障”阻碍作用有关。多年来,揭开这个屏障的谜底一直是表观和干细胞领域的热点问题。
商业领域
已开始克隆动物
尽管克隆技术还不是很成熟,但商业领域已经开始利用其克隆动物。举例来说,美国犹他州立大学正克隆奶牛。这个学术机构表示:“克隆是一种极好的技术,可以帮助濒危物种促进疾病抵抗,甚至还可增加牛奶产量。”此外,这种技术还可用于帮助克隆你的宠物,当然需要收费。英国一对夫妇近来花费6.7万英镑,委托一家韩国公司克隆了他们死去的爱犬。此后,克隆狗被送回英国。
克隆技术已展示出广阔的应用前景,包括四个方面:第一、培育优良畜种和生产实验动物；第二、生产转基因动物；第三、生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；第四、复制濒危的动物物种,保存和传播动物物种资源。在不久的将来,克隆技术将可以用来治疗糖尿病、中风、癌症、艾滋病、心脏病以及诸如帕金森综合征等精神疾病,并极大改变现有的器官移植理论和治疗手段,给人类带来福音。
然而,克隆技术也存在着一些弊端。在理论上,克隆技术还很不成熟；在实践中,克隆动物的成功率还很低,生出的部分个体表现出生理或免疫缺陷,而且动物的残废率相当高并伴有早衰现象等。
此外,克隆技术(尤其是人胚胎方面的应用)对伦理道德的冲击和公众对此的强烈反应也限制了克隆技术的应用。但几年来克隆技术的发展表明,世界各科技大国都不甘落后,谁也没有放弃克隆技术研究。
本稿件所含文字、图片和音视频资料，版权均属
齐鲁晚报所有，任何媒体、网站或个人未经授权不得转载，违者将依法追究责任。
【PDF版】
