另一個自己——克隆技術

另一個自己——克隆技術 2015-12-21

克隆是英文"clone"的音譯,是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因組織後代的過程。科學家把人工遺傳操作動物繁殖的過程叫克隆,這門生物技術叫克隆技術,含義是無性繁殖。克隆技術在現代生物學中被稱為"生物放大技術"。

克隆技術,是由同一個祖先細胞分裂繁殖而形成的純細胞系,該細胞系中每個細胞的基因彼此相同。無性生殖是指未經兩性生殖細胞結合的生殖方式或者自然的無性生殖方式(如植物)。一個克隆就是一個多細胞生物在遺傳上與另外一個生物完全一樣。

克隆技術的設想是由德國胚胎學家於1938年首次提出的,由於該項技術幾乎沒有取得進展,研究工作在80年代初期一度進入低谷。目前,克隆技術,已經經歷了三個發展時期:第一個時期是微生物克隆,即用一個細菌很快複製出成千上萬個和它一模一樣的細菌,而變成一個細菌群;第二個時期是生物技術克隆,比如用遺傳基因――DNA克隆;第三個時期是動物克隆,即由一個細胞克隆成一個動物。克隆綿羊「多利」由一頭母羊的體細胞克隆而來,使用的便是動物克隆技術。

在生物學上,克隆通常用在兩個方面:克隆一個基因或是克隆一個物種。但對於高級動物,在自然條件下,一般只能進行有性繁殖,所以要使其進行無性繁殖,科學家必須經過一系列複雜的操作程序。1952年,小小的蝌蚪改寫了生物技術發展史,成為世界上第一種被克隆的動物。美國科學家羅伯特·布里格斯和托瑪斯·金用一隻蝌蚪的細胞創造了與原版完全一樣的複製品。

1972年·基因複製 克隆技術精細到以單個基因複製為單位。科學家將某種特定基因單離出來,將它與某有機體(最初是一種酵母)結合,有機體將新基因融入自己的DNA結構後再繁殖,產生出理想基因的複製品。

1996年7月5日,第一隻基因結構與供體完全相同的克隆羊「多利」出生,世界輿論為之嘩然。「多利」的特別之處在於它的生命的誕生沒有精子的參與。多利是蘇格蘭羅斯林研究所和PPL醫療公司的共同作品。它的基因母親是一種芬·多塞特品種的白綿羊,在多利出生之前3年就已死去。蘇格蘭的漢納研究所在這頭母羊懷孕時提取了它的一些乳腺細胞進行冷凍保存,後來又把這些細胞提供給PPL公司進行克隆研究。研究人員先將一個綿羊卵細胞中的遺傳物質吸出去,使其變成空殼,然後從一隻6歲的母羊身上取出一個乳腺細胞,將其中的遺傳物質注入卵細胞空殼中。這樣就得到了一個含有新的遺傳物質但卻沒有受過精的卵細胞。這一經過改造的卵細胞分裂、增殖形成胚胎,再被植入另一隻母羊子宮內,隨著母羊的成功分娩,「多利」來到了世界。

多莉的誕生證明高度分化成熟的哺乳動物乳腺細胞,仍具有全能性,還能像胚胎細胞一樣完整地保存遺傳信息,這些遺傳信息在母體發育過程中並沒有發生不可回復的改變,還能完全恢復到早期胚胎細胞狀態。最終仍能發育成與核供體成體完全相同的個體。以往的遺傳學認為,哺乳動物體細胞的功能是高度分化了的,不可能重新發育成新個體。與這一理論相反,多莉終於被克隆出來了。它的誕生推翻了形成了上百年的上述理論,實現了遺傳學的重大突破,為開發新的哺乳動物基因操作提供了動力,是一個了不起的進步。

克隆羊多莉的誕生也讓科學家成功地找到了供體核與受體卵細胞質更加相容的方法。過去對高度分化細胞的核移植不能成功的原因,是供體核與受體卵細胞周期的不兼容性,因而發生染色體異常、細胞核可能發生額外的DNA複製和早熟染色體聚合成非整倍體或者發生異常。克隆多莉的實驗解決了高度分化了的體細胞核移植成功的關鍵性技術,居於世界領先地位。

1998年,克隆批量化 美國夏威夷大學的科學家用成年細胞克隆出50多隻老鼠,並接著培育出3代遺傳特徵完全一致的實驗鼠。與此同時,其它幾個私立研究機構也用不同的方法成功克隆出小牛。1998年7月 5日,日本石川縣畜產綜合中心與近畿大學畜產學研究室的科學家宣布,他們利用成年動物體細胞克隆的兩頭牛犢誕生。這兩頭克隆牛的誕生表明克隆成年動物的技術是可重複的。

2000年,人類近親被克隆 美國俄勒岡的研究者用與克隆多利羊截然不同的方法克隆出猴子,科學家將一個僅包含8個細胞的早期胚胎分裂為4份,再將它們分別培育出新胚胎,惟一成活的只有Tetra。

克隆牛

蓬勃發展的克隆技術會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。這種羊奶的售價是6千美元一升。一隻母羊就好比一座製藥廠,用什麼辦法能最有效、最方便地使這種羊擴大繁殖呢?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?答案當然還是「克隆」。

克隆是人類在生物科學領域取得的一項重大技術突破,反映了細胞核分化技術、細胞培養和控制技術的進步。 雖然動物克隆技術的重大突破帶來了廣泛的爭議,但是如果運用得當,克隆技術一定將在造福人類上起到不可估量的作用。

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