克隆的早期研究

克隆一詞是英文單詞clone的音譯,作為名詞,c1one通常被意譯為無性繁殖係。同一克隆內所有成員的遺傳構成是完全相同的,例外僅見於有突變發生時。自然界早已存在天然植物、動物和微生物的克隆,例如:同卵雙胞胎實際上就是一種克隆。然而,天然的哺乳動物克隆的發生率極低,成員數目太少(一般為兩個),且缺乏目的性,所以很少能夠被用來為人類造福,因此,人們開始探索用人工的方法來生產高等動物克隆。這樣,克隆一詞就開始被用作動詞,指人工培育克隆動物這一動作。

目前,生產哺乳動物克隆的方法主要有胚胎分割和細胞核移植兩種。克隆羊“多莉”,以及其後各國科學家培育的各種克隆動物,采用的都是細胞核移植技術。所謂細胞核移植,是指將不同發育時期的胚胎或成體動物的細胞核,經顯微手術和細胞融合方法移植到去核卵母細胞中,重新組成胚胎並使之發育成熟的過程。與胚胎分割技術不同,細胞核移植技術,特別是細胞核連續移植技術可以產生無限個遺傳相同的個體。由於細胞核移植是產生克隆動物的有效方法,故人們往往把它稱為動物克隆技術。

采用細胞核移植技術克隆動物的設想,最初由漢斯·施佩曼在1938年提出,他稱之為“奇異的實驗”,即從發育到後期的胚胎(成熟或未成熟的胚胎均可)中取出細胞核,將其移植到一個卵子中。這一設想是現在克隆動物的基本途徑。

從1952年起,科學家們首先采用青蛙開展細胞核移植克隆實驗,先後獲得了蝌蚪和成體蛙。1963年,我國童第周教授領導的科研組,首先以金魚等為材料,研究了魚類胚胎細胞核移植技術,獲得成功。

哺乳動物胚胎細胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡爾·伊爾門澤和彼得·霍佩用鼠胚胎細胞培育出發育正常的小鼠。1984年,施特恩·維拉德森用取自羊的未成熟胚胎細胞克隆出一隻活產羊,其他人後來利用牛、豬、山羊、兔和獼猴等各種動物對他采用的實驗方法進行了重複實驗。1989年,維拉德森獲得連續移核二代的克隆牛。1994年,尼爾·菲爾斯特用發育到至少有120個細胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年,在主要的哺乳動物中,胚胎細胞核移植都獲得成功,包括冷凍和體外生產的胚胎;對胚胎幹細胞或成體幹細胞的核移植實驗,也都做了嚐試。但到1995年為止,成體動物已分化細胞核移植一直未能取得成功。

克隆羊“多莉”的意義和引起的反響

以上事實說明,在1997年2月英國羅斯林研究所維爾穆特博士科研組公布體細胞克隆羊“多莉”培育成功之前,胚胎細胞核移植技術已經有了很大的發展。實際上,“多莉”的克隆在核移植技術上沿襲了胚胎細胞核移植的全部過程,但這並不能減低“多莉”的重大意義,因為它是世界上第一例經體細胞核移植出生的動物,是克隆技術領域研究的巨大突破。這一巨大進展意味著:在理論上證明了,同植物細胞一樣,分化了的動物細胞核也具有全能性,在分化過程中細胞核中的遺傳物質沒有不可逆變化;在實踐上證明了,利用體細胞進行動物克隆的技術是可行的,將有無數相同的細胞可用來作為供體進行核移植,並且在與卵細胞相融合前可對這些供體細胞進行一係列複雜的遺傳操作,從而為大規模複製動物優良品種和生產轉基因動物提供了有效方法。

在理論上,利用同樣方法,人可以複製“克隆人”,這意味著以往科幻小說中的獨裁狂人克隆自己的想法是完全可以實現的。因此,“多莉”的誕生在世界各國科學界、政界乃至宗教界都引起了強烈反響,並引發了一場由克隆人所衍生的道德問題的討論。各國政府有關人士、民間紛紛作出反應:克隆人類有悖於倫理道德。盡管如此,克隆技術的巨大理論意義和實用價值促使科學家們加快了研究的步伐,從而使動物克隆技術的研究與開發進入一個高潮。

近3年來克隆研究的重要成果

克隆羊“多莉”的誕生在全世界掀起了克隆研究熱潮,隨後,有關克隆動物的報道接連不斷。1997年3月,即“多莉”誕生後1個月,美國、中國台灣和澳大利亞科學家分別發表了他們成功克隆猴子、豬和牛的消息。不過,他們都是采用胚胎細胞進行克隆,其意義不能與“多莉”相比。同年7月,羅斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造過的胎兒成纖維細胞克隆出世界上第一頭帶有人類基因的轉基因綿羊“波莉”(Polly)。這一成果顯示了克隆技術在培育轉基因動物方麵的巨大應用價值。