多利羊的克隆过程

发布时间:2024-12-16 09:56

  5年前的2月14日,克隆羊多利安然辞世。选择在情人节这天给多利执行安乐死,显然具有象征意义――它是无性生殖的产物。      克隆坎坷路   
  在苏格兰高地诞生的多利是克隆成果的集大成者。回溯克隆的历史,苏格兰无疑是最适合多利降生的地方,这里有欧洲最早的医学院,也是青霉素的发现地,现在又将成为克隆技术的圣地。
  早在2 000多年以前,克隆就已经融入人们生活。果农们用嫁接等无性繁殖技术克隆亲代的优良属性,但直到1958年,现代意义的实验室克隆技术才得以确立。这一年,英国人斯特沃把一块成熟的胡萝卜组织成功分化克隆为一棵完整植株,从而证明植物的成熟细胞仍然保有功能的完整性。

     动物细胞也具有全能性吗?1964年,英国科学家戈登把蝌蚪肠壁细胞的细胞核转移到已经去核的蛙卵细胞中,成功培育出正常的成年蛙。这个由英国人确立的核转移克隆技术,第一次证明了动物的体细胞核具有全能性,奠定了该领域的实验标准,以后的实验只是供核细胞有所不同。
  虽然已经没有理论障碍,但是技术难度却一直难以逾越;诞生多利的种子已经播下,唯独土壤尚未准备就绪。在克隆曙光惊现20多年后,鱼、鼠、牛等克隆动物才依次登场,供体细胞都取自胚胎期。商业公司从中看到了商机,荷兰生物科技公司率先进行基因改造实验,让转基因动物在牛奶中产生特殊蛋白质。在延续生物反应器的生产能力方面,克隆技术大有用武之地。

     多利诞生记

     成立于1989年的苏格兰PPL公司有着同样的野心,他们与罗斯林研究所合作,尝试克隆动物。为了规避利用胚胎细胞克隆动物所可能带来的伦理学困境,他们希望从成年动物的体细胞取得细胞核。诞生多利的土壤现在开始被翻松了。
  1991年,坎贝尔加入研究所从事博士后研究,负责克隆羊的技术探索;当时他的顶头上司威尔穆特是研究所的高级工程师,负责协调指挥。5年后,坎贝尔等利用前辈戈登创立的核转移克隆技术,成功克隆世界上首批克隆羊:梅根和莫拉格。论文于当年发表于《自然》杂志,没有引起公众的关注,因为他们使用的是胚胎期细胞核。十年后回首这段历史,坎贝尔认为该文的重要性超过多利――可能因为该文奠定了克隆多利的技术基础,也可能因为他是第一作者。
  克隆专家们不免有些失望,他们决心从乳腺上皮细胞中获取细胞核――这是无可争议的体细胞,虽然仍是和胚胎成纤维细胞最接近的体细胞,仍然使用卵细胞作为核受体,因为他们认为卵细胞内含有促进基因分化的必不可少的物质。
  首先提取怀孕多赛特母羊(白脸)乳腺细胞中的细胞核,这些核内包含有多利的几乎所有遗传信息,再将细胞核转移到苏格兰绵羊(黑脸)的去核卵细胞中,在微电流的刺激下,核与卵细胞融合为重建细胞。277个重建细胞先暂时植入母羊的输卵管中,只有29个成功发育为胚胎。将这些胚胎植入13只**母羊子宫内,历经148天的艰难孕期,编号为6LL3的小绵羊呱呱坠地,体重6.6千克,白脸――和它的基因母亲一样。
  这一天是1996年7月5日,世界上首只体细胞克隆哺乳动物诞生;威尔穆特可能不在现场,但他拥有和多利最著名的合影。虽然多利的世界第一头衔拥有众多的限定词,但威尔穆特明白其轰动性。技术和社会的互动史表明,当繁殖方式离人类越远,克隆对象离人类越近时,公众的兴趣越高,更何况羊只拥有比人类更大的大脑比例。论文中他成了第一作者,这意味着他将是“多利之父”――直到十年之后承认大部分功劳应该归于坎贝尔。

     “多利”号克隆飓风

     研究人员知道它必将成为大明星,给它起名多利,同名女歌手不仅名声显赫,而且有着大胸脯,这是研究人员对多利的另一个期望。和多利同期出生的还有另外7个兄弟,可是从来没有人听说过它们的名字――如果它们还有名字的话――谁让它们的基因都来自胚胎细胞核呢。只有从编号6LL*中可以依稀看出它们与多利的若干关系。
  次年2月,在《自然》杂志刊登论文的同时,多利被介绍给公众。多利掀起的克隆旋风,甚至比威尔穆特的预估更强大更持久,即使是《自然》杂志的最大对手,美国的《科学》杂志也不得不将多利的诞生评为年度科技进展。医药大厂、野生动物保护者和疑难杂症患者也从中看到了希望,虽然多利的成功率低到让人起疑。
  核转移克隆技术仿佛空降人间,犹如重磅炸弹,激起了人们对生殖前景的担忧。既然羊只可以无性克隆,人类岂非也可以孤雌生子?伦理学的担忧固然有着前景考虑,但人们似乎忘记了一些基本事实:多利既不是首只克隆羊,也不是首只克隆哺乳动物,更不是首只克隆动物。只不过以前的克隆技术都从胚胎细胞中获取细胞核,而如今改为取之不尽的体细胞,公众不免有了孙悟空拔毛化身的紧张。这种紧张开始蔓延,以致于在1997年底,世界卫生组织要求禁止人类克隆。这是一个糟糕草率的科学决议,但在政治上完全顺理成章。
  当科学家忙于验证,公众们热衷激辩之时,多利则在苏格兰的室内羊圈中接受膜拜。女王般的(事实上,多利的确曾当选苏格兰反君主主义者心中最受欢迎的女王)生活固然尊贵,却没有自由。所幸的是,两岁时,它与一只威尔士山羊喜结连理,新郎名叫戴维,不多久爱情结晶邦尼出世,次年再产三子。多利终于不负期望,以行动证明了名字的正确性。
  这两年是多利最幸福的年份,它以常规的婚配回应人们对克隆动物的忧心。科学家们也有了大进展,小鼠、山羊、猪相继克隆成功,甚至连克隆小鼠的克隆也出世了。核转移克隆技术沿着乐观主义所设定的路线高歌猛进。2001年成功克隆了濒危的印度野牛,可惜在产后感染中死去;对其他野牛的克隆尝试也有所收获;甚至有人以死亡肉类样本的细胞核成功克隆出欧洲盘羊。
  接下来的两年,克隆技术持续成为科技记者的追逐热点。疯狂科学家和邪教组织相继宣布克隆人计划,引起国际政治界的激烈反弹,法国和德国甚至建议联合国签署禁止繁殖性克隆的条约(后被放弃)。5年多过去了,不知克隆宝宝是否已经上幼儿园了?
  政治的吸引力显然不如多利,2001年度最让人牵肠挂肚的是多利的关节炎,对于正处于青年期的多利来说,患上典型的老年疾病,这可不是好迹象。人们对多利早衰的担心终于在分子生物学上有了明证,多利的染色体端粒比正常绵羊短20%,而端粒和细胞寿命密切相关。后来,另一项老年性疾病“进行性肺炎”开始袭击多利,为了避免遭受更大的痛苦,研究所决定对多利实施安乐死。这是2003年,多利享年6岁,是正常绵羊寿命的一半。同年,PPL公司也陷入困境。

        反思与重生

     “沉舟侧畔千帆过”,多利和PPL的衰退,是对克隆技术的沉重打击,但好消息仍然不断。同年,克隆马、鹿和骡出生,美国食品及药物管理局也表示,克隆动物的肉、奶是安全的。在汹涌澎湃的克隆浪潮中,人们似乎有些迷失了方向,成体动物的克隆仍然是最吸引眼球的领域,太多的精力被花费在此。
  无形中,科学家们自己圈就了核转移克隆技术的伦理困境。体细胞克隆虽然规避了胚胎供核的伦理问题,但科学家们却误入歧途,将过多精力花费在繁殖动物成体(很遗憾,这里面有不少的功利因素)。多利所掀起的轩然大波清楚地说明,成体动物克隆正是人们最大的忧心所在。
  缅怀多利的低落情绪,很快被对克隆技术的反思所取代。再三克隆动物成体所形成的伦理学困境;早衰、非完美复制、低成功率的技术短板;以及大量花费之后显现的黯淡前景……让很多人丧失了对核转移克隆技术的耐心,转而关注干细胞技术。
  干细胞技术吸取教训,从一开始就避免制造动物成体,这不仅减少了早衰和成功率的问题,而且免除了人造生命的困惑。但这个免除又带来了另外的悖论,人为地阻断胚胎发育成为生命的机会,把可能发展为人的胚胎硬生生拆成若干份显然也不够人道。
  干细胞技术规避了上述难题,2007年,科学家成功地将皮肤细胞转化为干细胞――不需要卵细胞、不需要核转移、不需要胚胎、不制造成体。虽然仍不断有克隆成果问世,但干细胞技术似乎更有前途,甚至连威尔穆特也改弦易辙,他宣布放弃核转移克隆技术,转向成体干细胞领域。不考虑其中的感情因素,很可能他是对的。最起码,两种技术的互相融合是不可逆转的大趋势。
  作为生命科学史上最著名的动物明星之一,多利并不是技术标杆,它甚至可能只是核转移克隆技术的回光返照。多利的持久贡献在于,它给我们提供了一个反思技术与生命的契机。安置在苏格兰国家博物馆内的多利标本,将时刻提醒我们不忘对技术与社会的审视,它绝对值得被我们记住。■
  (责编桑新华)

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