克隆技术的来源和成就
多莉的基因与6岁的母羊完全相同,是她母亲的复制品。值得注意的是,克隆技术不仅会给人类带来巨大的好处,也会给人类带来灾难和问题。但是,我们不能阻止它的发展,因为它可能会带来严重的后果。归根结底,它的优点大于缺点,它将有利于人类的广泛应用。个人(通常通过载体)然后研究或使用它。克隆有时是指成功鉴定出某种-{A|zh-cn:表型;Zh-tw:显性基因。所以当一个生物学家说某个疾病的基因克隆成功了,也就是说这个基因的位置和DNA序列已经确定了。获得这个基因的拷贝可以认为是鉴定这个基因的副产品。
克隆一个生物体意味着创造一个新的物体,它具有与原生物体完全相同的遗传信息。在现代生物学背景下,这通常包括体细胞核移植。在体细胞核移植中,卵母细胞的细胞核被移除,并被取自克隆生物体的细胞核所取代。通常,卵母细胞和其移植的细胞核应该来自同一物种。因为细胞核几乎包含了生命的所有遗传信息,所以宿主卵母细胞会发育成与核供体在遗传上相同的生物体。这里虽然没有移植线粒体DNA,但还是比较少见的,对生物的影响通常可以忽略。
在园艺学中,克隆是指通过营养繁殖产生的单个植物的后代。许多植物通过克隆这种无性繁殖从一株植物获得大量后代。
克隆技术可以在拯救珍稀濒危动物、扩大改良动物种群、提供足够的实验动物、促进转基因动物研究、克服遗传性疾病、开发高水平新药、生产人体移植用内脏器官等方面发挥作用,但如果应用于人类生殖,将产生巨大的伦理危机。
克隆是英文clone的音译,简单来说就是人工诱导的无性繁殖方式。但是克隆不同于无性繁殖。无性生殖是指没有雌雄生殖细胞结合,只有一种生物产生后代的生殖方式。常见的繁殖方式有孢子繁殖、出芽繁殖和分裂繁殖。通过对植物的根、茎、叶进行压条、切割或嫁接来产生新的个体,也被称为无性繁殖。羊、猴、牛等动物没有人工操作是无法无性繁殖的。科学家称人工基因操纵动植物繁殖过程为克隆,并将这种生物技术称为克隆技术。
克隆技术的思想最早是由德国胚胎学家在1938年提出的。1952年,科学家首先用青蛙进行克隆实验,随后人们继续用各种动物进行克隆技术研究。由于这项技术进展甚微,研究工作在80年代初一度进入低谷,后来有人用哺乳动物胚胎细胞克隆成功。1996年7月5日,英国科学家伊恩·威尔穆特博士利用成年绵羊体细胞克隆出一只活产绵羊,为克隆技术的研究带来了重大突破。突破了过去只能用胚胎细胞进行动物克隆的技术难关,首次实现了用体细胞进行动物克隆的目标,实现了更高意义上的动物复制。研究克隆技术的目标是找到一种更好的方法来改变家养动物的基因组成,并培养出能够为消费者提供更好的食物或他们可能需要的任何化学物质的动物群体。
克隆的基本过程是将含有遗传物质的供体细胞的细胞核移植到没有细胞核的卵细胞中,然后通过微电流刺激使两个细胞融合,再促使新细胞分裂繁殖,发育成胚胎。当胚胎发育到一定程度时(罗斯林研究所克隆绵羊需要6天左右的时间),将其植入动物的子宫,使该动物怀孕,生下与供体基因相同的动物。在这个过程中,如果对供体细胞进行基因改造,无性动物后代的基因也会发生同样的变化。成功培育出三代克隆小鼠的“霍努陆璐技术”与多利羊技术的主要区别在于,克隆过程中的遗传物质是通过物理方法直接注入卵细胞,而不是在培养基中培养。在这个过程中,用化学刺激代替电刺激再次控制卵细胞。1998年7月5日,来自石川县畜牧中心和冯静恩大学畜牧研究室的科学家宣布,两只由成年动物体细胞克隆的小牛诞生了。这两头克隆牛的诞生说明克隆成年动物的技术是可重复的。
在古代神话中,孙悟空把自己的头发变成了无数个孙悟空的离奇故事,表达了人类复制自己的幻想。1938年,德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的设想。1996年,体细胞克隆羊多莉诞生后,克隆迅速成为世界关注的焦点,人们不禁产生疑问:我们会不会跟着羊走?这种问题让所有人都感到不安。然而,反对克隆的呼声并没有阻挡住科学家们的不懈追求。随着牛、鼠、猪甚至猴子等与人类生物学特征最接近的灵长类动物的成功克隆,人们已经相信,有一天,科学家会用一个人类细胞复制出与细胞提供者一模一样的人。克隆人类不再是科幻小说中的梦想,而是将浮出水面的现实。目前,已有三个国外组织正式宣布将进行人类克隆实验。美国肯塔基大学的扎沃斯教授正与一位名叫安蒂诺里的意大利专家合作,计划在两年内克隆一个人。
由于克隆人可能带来复杂的后果,大多数拥有先进生物技术的国家都采取明确禁止或严格限制的态度。克林顿说:“通过这种技术复制人类是危险的,应该被淘汰!”“全国政协委员、中科院国家基因研究中心主任洪国藩也明确表示反对研究克隆人,主张将克隆技术与克隆人区分开来。克隆人真的有潘多拉魔盒里的魔鬼那么可怕吗?
事实上,人们不能接受克隆人实验的主要原因在于传统伦理的障碍。千百年来,人类一直遵循着有性生殖的方式,但克隆人是实验室里的产物,是在人类操纵下创造出来的生命。特别是在西方,克隆“弃神分亚当夏娃”遭到了很多宗教组织的反对。而且,克隆人与克隆人的关系也与传统的以血缘确定亲属关系的伦理方式相违背。这些都使得克隆人无法在传统的人类伦理中找到合适的生存之地。但正如中科院院士贺作秀所说,“克隆人的伦理问题应该正视,但没有理由反对科技进步”。人类社会本身的发展告诉我们,科技带动人们更新观念是历史的进步,而用旧观念束缚科技发展是僵化的。在历史上,输血技术,器官移植等。,都带来了巨大的伦理争议,当第一个试管婴儿在1978年诞生时,引起了轩然大波,但在21世纪,人们已经能够正确对待这一切。这说明在科技发展面前不断更新的理念并没有给人类带来灾难,相反,造福了人类。就克隆技术而言,“治疗性克隆”将在生产移植器官和克服疾病方面取得突破,给生物技术和医学技术带来革命性的变化。比如,当你的女儿需要骨髓移植,没有人能为她提供;当你不幸失去了5岁的孩子,无法摆脱痛苦;当你想抚养自己的孩子却不能生育的时候……也许你就能体会到克隆的巨大科学价值和现实意义了。治疗性克隆的研究和完全克隆人的实验是相辅相成、相互促进的。治疗性克隆的终点是完全人类克隆的出现。如果使用得当,它们能够也应该给人类社会带来福音。
科学从来都是一把双刃剑。但是,一项科技进步是否真的对人类有益,取决于人类如何对待和应用,而不是仅仅因为暂时不合理就噎着吃。克隆技术可能确实和原子能技术一样,既能造福人类,也能造成无尽的危害。但“技术恐惧”的本质是对错误使用技术的恐惧,而不是对技术本身的恐惧。目前,世界上大多数国家对克隆人的态度模糊不清。2012年,英国以三分之二以上的多数通过了允许克隆人类早期胚胎的法案,而在美国、德国和澳大利亚,呼吁放宽治疗性克隆限制的声音逐渐响起。可以说,哪个国家先掌握了克隆人的技术,就意味着拥有了优势和主动权,起步晚的国家可能会因此遭受难以预料的损失。就像美国最早掌握原子能技术一样,虽然这项技术从一开始就表现出了它邪恶的一面,但后来各国不得不加紧这方面的研究和实验。单从这一点来看,对克隆人实验采取简单的否定态度也是值得讨论的。
至于人们担心一旦克隆技术成熟,会有成千上万个“希特勒”被别有用心的人克隆出来,或者克隆出另一个名人来混淆视听,那是对克隆的误解。被克隆的人只是遗传特征,而后天环境中受多种因素影响的思维、性格等社会属性不可能完全相同,即无论克隆技术如何发展,都只能克隆人的身体,而不能克隆人的灵魂,而且被克隆人与被克隆人之间存在年龄差距。所以,所谓的克隆人并不是人类的完全复制,历史人物不会复活,真实的人也不用担心多了一个“自己”。
尽管克隆研究取得了巨大进展,但克隆的成功率仍然相当低:在多莉出生之前,研究人员经历了276次失败的尝试;9000次尝试后诞生了70头小牛,其中三分之一幼年夭折。Prometea也进行了328次尝试才成功出生。然而,对于一些物种,如猫和猩猩,到2013还没有成功克隆的报道。狗的克隆实验也是上百次重复实验的结果。
多莉出生后的年龄测试显示,她出生时已经老了。她6岁时得了老年常见的关节炎。这种老化被认为是由端粒的磨损引起的。端粒是末端的染色体。随着细胞分裂,端粒在复制过程中不断磨损,这通常被认为是衰老的原因。然而,在成功克隆奶牛后,研究人员发现它们实际上更年轻。对它们端粒的分析表明,它们不仅回到了出生时的长度,而且比出生时的端粒还长。这意味着他们可以比普通牛活得更长,但他们中的许多人因为过度生长而过早死亡。研究人员认为,相关研究最终可以用来改变人类的寿命。克隆羊多利的诞生,在全世界掀起了克隆研究的热潮。随后,关于克隆动物的报道接连不断。1997年3月,也就是多莉出生后近1个月,美国、中国、台湾省和澳大利亚的科学家公布了他们成功克隆出猴子、猪和牛的消息。但都是用胚胎细胞进行克隆,意义无法与多莉相比。同年7月,罗斯林研究所和PPL公司宣布,世界上第一只带有人类基因的转基因绵羊“波利”已经从转基因胎儿成纤维细胞中克隆出来。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。
7月,1998,Wakayama,夏威夷大学报道,从小鼠卵丘细胞中克隆出27只存活的小鼠,其中7只是克隆小鼠的后代,这是继多莉之后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。另外,和歌山等人采用了与多莉不同的东西,新的,相似的。
对于成功率很高的简单克隆技术,这项技术以大学所在地命名为“檀香山技术”。
从那以后,美国、法国、荷兰和韩国的科学家也报告了体细胞克隆牛的成功。日本科学家的研究热情尤其惊人。7月1998至4月1999,东京农业大学,冯静恩大学,家畜改良企业集团,地方家畜试验场(石川县,大分县,鹿儿岛县等)和私营企业(如日本最大的乳品公司银雪乳业等。)报道说他们用的是牛耳朵和臀部肌肉。到1999年底,世界上已经成功诞生了六类细胞——胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管/子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳皮肤细胞——的体细胞克隆后代。
2000年6月,中国西北A&F大学用成年山羊体细胞克隆了两只“克隆羊”,但其中一只因为呼吸系统发育不良而夭折。据介绍,该研究小组采用的克隆技术与多莉的克隆技术完全不同,这表明中国科学家也掌握了体细胞克隆的前沿技术。
不同物种间的核移植实验也取得了一些可喜的成果。1998,1年6月,美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家成功克隆了猪、牛、羊、鼠、猕猴五种哺乳动物的胚胎。研究结果表明,一个物种的未受精卵可以与许多动物的成熟细胞核结合。虽然这些胚胎流产了,但它对异种克隆的可能性作了有益的尝试。1999年,美国科学家从牛卵中克隆出了珍稀动物盘羊的胚胎。中国科学家还从兔卵中克隆出了大熊猫的早期胚胎,这表明克隆技术可能成为保护和拯救濒危动物的新途径。