小学五年级的克隆资料

如题所述

什么是克隆
克隆是英语单词clone的音译,clone源于希腊文klon,原意是指幼苗或嫩枝,以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物,如杆插和嫁接。
如今,克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。克隆也可以理解为复制、拷贝,就是从原型中产生出同样的复制品,它的外表及遗传基因与原型完全相同。
1997年 2月,绵羊“多利”诞生的消息披露,立即引起全世界的关注,这头由英国生物学家通过克隆技术培育的克隆绵羊,意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞,产生出与这个动物完全相同的生命体,打破了千古不变的自然规律。
如何评价克隆技术?
无论“雷里安”如何狡辩、美化自己的行为,世界许多著名科学家的看法十分相近:“雷里安”进行克隆人实验没有任何科学目的,一句话,并非为了科学进步。

不少科学家认为,在评论克隆人这个事件时,重要的是应该先弄清楚:人类到底需不需要克隆人?

莫斯科谢琴诺夫医学院遗传学教研室阿利?阿萨诺夫教授评论道,技术和工艺方面的可能性大大超过了我们对“人类需要什么”的理解。

克隆人赞同者的论据是,该技术能够帮助不孕者拥有自己的后代。

实际上,这个要求可以通过其它更安全更有效的途径来满足。因此可以断定,利用克隆技术进行传宗接代只是借口,克隆人实验背后隐藏着非科学的商业目的。

阿萨诺夫教授认为,眼下,克隆人没有任何前景,也没有任何意义。值得指出的是,现在没有人能够预言克隆人会产生什么后果,因此现在进行克隆人实验是不道德的。

修理病变器官是克隆的未来

阿萨诺夫教授说,俄罗斯科学界坚信,克隆技术的未来应该是在内科疗法中的应用,即“内科疗法克隆”。不过,现存的问题是,该术语在表达上还极其不准确。

从本质上讲,“内科疗法克隆”是建立移植细胞材料的方法,在意义上与现在所指的克隆没有共同之处,它是一种能够培养健康器官的细胞工艺技术,利用该技术可以部分或全部替换病变器官。

根据阿萨诺夫教授的解释,现在科学家刚刚触及到人体体内所发生的内部过程这个问题,只略知皮毛。科学家前不久解读了人类基因图谱,但还不能很好地应用所得到的知识来揭开人体奥秘。为此,科学家还要进行若干年的深入研究,才能完善并掌握克隆技术。

现在的克隆,百分之九十九将是丑八怪

阿萨诺夫教授说,俄罗斯科学家已经不止一次发出警告,克隆试验所得的产物99%是丑八怪。

他们的例证为:著名的克隆羊多利是经过300次失败后才获得的。遗憾的是,多利并不是一只健康的小羊,它患有关节炎等疾病,而且出现早衰病征。另外,在其它所有克隆动物身上都发现了各种发育畸形。包括阿萨诺夫教授在内的俄罗斯科学家认为,在这种情况下进行克隆人实验,至少是一种极不负责任的做法。克隆人的一生将是一场噩梦,到30岁时,他们将成为苍老之人。
什么东西可以科隆
应该说有生命的都可以克隆
现在已经克隆什么
蛙: 1962年,未成功
鲤鱼: 1963年,中国科学家童第周早在1963年就通过将一只雄性鲤鱼DNA插入来自雌性鲤鱼的卵成功克隆了一只雌性鲤鱼,比多利羊的克隆早了33年。但由于相关论文是发表在一本中文科学期刊,并没有翻译成英文,所以并不为国际上所知晓。(源自:PBS)
绵羊: 1996年,多利(Dolly)
猕猴: 2000年1月,Tetra,雌性
猪: 2000年3月,5只苏格兰PPL小猪;8月,Xena,雌性
牛: 2001年,Alpha和Beta,雄性
猫: 2001年底,CopyCat(CC),雌性
小鼠: 2002年
兔: 2003年3-4月分别在法国和朝鲜独立地实现;
骡: 2003年5月,爱达荷Gem,雄性;6月,犹他先锋,雄性
鹿: 2003年,Dewey
马: 2003年,Prometea,雌性
狗: 2005年,韩国首尔大学实验队,史纳比
尽管克隆研究取得了很大进展,目前克隆的成功率还是相当低的:多利出生之前研究人员经历了276次失败的尝试;70只小牛的出生则是在9000次尝试后才获得成功,并且其中的三分之一在幼年时就死了;Prometea 也是花费了328次尝试才成功出生。 而对于某些物种,例如猫和猩猩,目前还没有成功克隆的报道。而狗的克隆实验,也是经过数百次反覆试验再得来的成果。

多利出生后的年龄检测表明其出生的时候就上了年纪。她6岁的时候就得了一般老年时才得的关节炎。这样的衰老被认为是端粒的磨损造成的。端粒是染色体位于末端的。随着细胞分裂,端粒在复制过程中不断磨损,这通常认为是衰老的一个原因。然而,研究人员在克隆成功牛后却发现它们实际上更年轻。分析它们的端粒表明它们不仅是回到了出生的长度,而且比一般出生时候的端粒更长。这意味着它们可以比一般的牛有更长的寿命,但是由于过度生长,它们中的很多都过早夭折了。研究人员相信相关的研究最终可以用来改变人类的寿命。

克隆人
由于伦理和现实上可能的后果,克隆人一直是一个充满争议的话题。许多人认为克隆人的尝试是不道德的,但有些科学家公开宣称尝试克隆人。一些团体声称他们正在进行克隆人研究或者已经克隆出了人,但是没有独立的消息来源证实。
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2007-03-27
所谓克隆资料,我认为就是复制.
而克隆 ( 英语单词clone的音译),是指复制与原件完全一样的副本的过程。
从生物学的角度来讲,克隆是一种人工诱导的无性繁殖方式或者是植物的无性繁殖方式。一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一种生物完全一样。克隆可以是自然克隆,例如由无性繁殖或是由于偶然的原因产生两个遗传上完全一样的个体(就像同卵双生一样)。但是我们通常
所说的克隆是指通过有意识的设计来产生的完全一样的复制。
克隆(clone)这个单词在英文中源于klōn,希腊语里"twig"的意思。在园艺学中,clon这个拼法一直沿用到二十世纪。后来词尾加上e是为了表明发音的时候元音是长元音而非短元音。由于这个词在更广泛的范围内得以流行,后来克隆的拼法就演变成了clone。
在生物学上,克隆通常用在两个方面:克隆一个基因或是克隆一个物种。克隆一个基因是指从一个个体中获取一段基因(例如通过PCR的方法),然后将其插入另外一个个体(通常是通过载体),再加以研究或利用。克隆有时候是指成功地鉴定出某种表现型的基因。所以当某个生物学家说某某疾病的基因被成功地克隆了,就是说这个基因的位置和DNA序列被确定。而获得该基因的拷贝则可以认为是鉴定此基因的副产品。
克隆一个生物体意味着创造一个与原先的生物体具有完全一样的遗传信息的新生物体。在现代生物学背景下,这通常包括了体细胞核移植。在体细胞核移植中,卵母细胞核被除去,取而代之的是从被克隆生物体细胞中取出的细胞核,通常卵母细胞和它移入的细胞核均应来自同一物种。由于细胞核几乎含有生命的全部遗传信息,宿主卵母细胞将发育成为在遗传上与核供体相同的生物体。线粒体DNA这里虽然没有被移植,但相对来讲线粒体DNA还是很少的,通常可以忽略其对生物体的影响。
克隆在园艺学上是指通过营养生殖产生的单一植株的后代。很多植物都是通过克隆这样的无性繁殖方式从单一植株获得大量的子代个体。
第2个回答  2007-03-21
克隆技术
[fly]什么是克隆?[/fly]
克隆是英语单词clone的音译,clone源于希腊文klone,原意是指幼苗或嫩枝,以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物,如杆插和嫁接。
如今,克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。克隆也可以理解为复制、拷贝,就是从原型中产生出同样的复制品,它的外表及遗传基因与原型完全相同。
1997年2月,绵羊“多利”诞生的消息披露,立即引起全世界的关注,这头由英国生物学家通过克隆技术培育的克隆绵羊,意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞,产生出与这个动物完全相同的生命体,打破了千古不变的自然规律。

什么东西可以克隆?
应该说有生命的都可以克隆。

现在已经克隆什么?
蛙:1962年,未成功。
鲤鱼:1963年,中国科学家童第周早在1963年就通过将一只雄性鲤鱼的遗传物质注入雌性鲤鱼的卵中从而成功克隆了一只雌性鲤鱼,比多利羊的克隆早了33年。但由于相关论文是发表在一本中文科学期刊,并没有翻译成英文,所以并不为国际上所知晓。(源自:PBS)
古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事,表达了人类对复制自身的幻想。1938 年,德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的思想,1996年,体细胞克隆羊“多利”出世后,克隆迅速成为世人关注的焦点,人们不禁疑问:我们会不会跟在羊的后面?这种疑问让所有人惶惑不安。然而,反对克隆的喧嚣声没有抵过科学家的执着追求,伴随着牛、鼠、猪乃至猴这种与人类生物特征最为相近的灵长类动物陆续被克隆成功,人们已经相信,总有一天,科学家会用人类的一个细胞复制出与提供细胞者一模一样的人来,克隆人已经不是科幻小说里的梦想,而是呼之欲出的现实。目前,已有三个国外组织正式宣布他们将进行克隆人的实验,美国肯塔基大学的扎沃斯教授正在与一位名叫安提诺利的意大利专家合作,计划在两年内克隆出一个人来。

由于克隆人可能带来复杂的后果,一些生物技术发达的国家,现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。克林顿说:“通过这种技术来复制人类,是危险的,应该被杜绝!”全国政协委员、中国科学院国家基因研究中心主任洪国藩也明确表示反对进行克隆人的研究,而主张把克隆技术和克隆人区别开来。

克隆人,真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗?
实际上,人们不能接受克隆人实验的最主要原因,在于传统伦理道德观念的阻碍。千百年来,人类一直遵循着有性繁殖方式,而克隆人却是实验室里的产物,是在人为操纵下制造出来的生命。尤其在西方,“抛弃了上帝,拆离了亚当与夏娃”的克隆,更是遭到了许多宗教组织的反对。而且,克隆人与被克隆人之间的关系也有悖于传统的由血缘确定亲缘的伦理方式。所有这些,都使得克隆人无法在人类传统伦理道德里找到合适的安身之地。但是,正如中科院院士何祚庥所言:“克隆人出现的伦理问题应该正视,但没有理由因此而反对科技的进步”。人类社会自身的发展告诉我们,科技带动人们的观念更新是历史的进步,而以陈旧的观念来束缚科技发展,则是僵化。历史上输血技术、器官移植等,都曾经带来极大的伦理争论,而当首位试管婴儿于1978年出生时,更是掀起了轩然大波,但现在,人们已经能够正确地对待这一切了。这表明,在科技发展面前不断更新的思想观念并没有给人类带来灾难,相反地,它造福了人类。就克隆技术而言,“治疗性克隆”将会在生产移植器官和攻克疾病等方面获得突破,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而没有人能为她提供;当你不幸失去5岁的孩子而无法摆脱痛苦;当你想养育自己的孩子又无法生育……也许你就能够体会到克隆的巨大科学价值和现实意义。治疗性克隆的研究和完整克隆人的实验之间是相辅相成、互为促进的,治疗性克隆所指向的终点就是完整克隆人的出现,如果加以正确的利用,它们都可以而且应该为人类社会带来福音。

科学从来都是一把双刃剑。但是,某项科技进步是否真正有益于人类,关键在于人类如何对待和应用它,而不能因为暂时不合情理就因噎废食。克隆技术确实可能和原子能技术一样,既能造福人类,也可祸害无穷。但“技术恐惧”的实质,是对错误运用技术的恐惧,而不是对技术本身的恐惧。目前,世界各国对克隆人的态度多有“暧昧”,英国去年以超过三分之二的多数票通过了允许克隆人类早期胚胎的法案,而在美国、德国、澳大利亚,也逐渐听到了要求放松对治疗性克隆限制的声音。可以说,哪一个国家首先掌握了克隆人的技术,就意味着这个国家拥有了优势和主动,而起步晚的国家可能因此而遭受现在还无法预测的损失。如同当年美国首先掌握了原子能技术,虽然这项技术从一开始便展现着它罪恶的一面,但后来各国又不得不加紧这方面的研究和实验。单从这个角度上讲,对克隆人实验采取简单否定的态度也是值得探讨的。

至于人们担忧克隆技术一旦成熟,会有用心不良者克隆出千百个“希特勒”,或者克隆出另一个名人来混淆视听,则是对克隆的误解。克隆人被复制的只是遗传特征,而受后天环境里诸多因素影响的思维、性格等社会属性不可能完全一样,即克隆技术无论怎样发展,也只能克隆人的肉体,而不能克隆人的灵魂,而且,克隆人与被克隆人之间有着年龄上的差距。因此,所谓克隆人并不是人的完全复制,历史人物不会复生,现实人物也不必担心多出一个“自我”来。

绵羊:1996年,多利(Dolly)
猕猴:2000年1月,Tetra,雌性
猪:2000年3月,5只苏格兰PPL小猪;8月,Xena,雌性
牛:2001年,Alpha和Beta,雄性
猫:2001年底,CopyCat(CC),雌性
鼠:2002年
兔:2003年3-4月分别在法国和朝鲜独立地实现;
骡:2003年5月,爱达荷Gem,雄性;6月,犹他先锋,雄性
鹿:2003年,Dewey
马:2003年,Prometea,雌性
狗:2005年,韩国首尔大学实验队,史纳比

尽管克隆研究取得了很大进展,目前克隆的成功率还是相当低的:多利出生之前研究人员经历了276次失败的尝试;70只小牛的出生则是在9000次尝试后才获得成功,并且其中的三分之一在幼年时就死了;Prometea也是花费了328次尝试才成功出生。而对于某些物种,例如猫和猩猩,目前还没有成功克隆的报道。而狗的克隆实验,也是经过数百次反覆试验再得来的成果。

多利出生后的年龄检测表明其出生的时候就上了年纪。她6岁的时候就得了一般老年时才得的关节炎。这样的衰老被认为是端粒的磨损造成的。端粒是染色体位于末端的。随着细胞分裂,端粒在复制过程中不断磨损,这通常认为是衰老的一个原因。然而,研究人员在克隆成功牛后却发现它们实际上更年轻。分析它们的端粒表明它们不仅是回到了出生的长度,而且比一般出生时候的端粒更长。这意味着它们可以比一般的牛有更长的寿命,但是由于过度生长,它们中的很多都过早夭折了。研究人员相信相关的研究最终可以用来改变人类的寿命。

克隆人违背人类生命伦理
现代科技,特别是现代生命科技,要不要尊重伦理学原则,要不要倾听伦理的声音?有关专家针对一些科学狂人在美国秘密克隆人的做法指出——克隆人违背人类生命伦理,存在着极大的争议和难以解决的一系列法律等问题。

我国多家媒体近日转载了国外媒体报道的一条惊人消息:一群受邪教组织操纵的科学狂人,正在美国内华达州大漠深处进行着一项克隆人的秘密实验。他们根据英国科学家创造世界第一只克隆羊“多利”的同样原理,从一个今年2月份夭折的10个月大的美国女婴身上提取细胞制造克隆人。据称,“如果进展顺利的话,世界上第一个克隆人将于明年年底诞生。”

消息披露后,克隆技术及其带来的伦理学问题再一次成为人们议论的热点。如果这一消息属实的话,应当如何看待此事,如何正确地评价和思考这个问题,记者为此走访了国家人类基因组南方研究中心伦理、法律和社会部主任、上海社科院哲学研究所沈铭贤研究员。

沈教授说:自1997年英国罗斯林研究所成功地克隆出“多利”羊后,国外不断有人在名利的驱使下,提出并试图从事克隆人的研究。尽管各国政府明令禁止,但与克隆人有关的报道近两年来不止一次见诸报端。但是,这次速度这么快,又与邪教组织有关联,确实令人感到震惊。

痛失爱女的父母,希望通过克隆技术使女儿复活,这种心情是可以理解的。但如果科学家借此进行克隆人的实验,就值得讨论了。沈教授认为:即使撇开邪教不谈,这种做法也是不可取的。就“克隆人”这一个体而言,他会生活在“我是一个死去的人的复制品” 这样一个阴影中,这对他的心理会产生什么样的影响?

按照生命伦理学的观点,科学技术要从长远利益出发,造福整个人类。它必须遵循“行善、不伤害、自主和公正”这四项国际公认的伦理原则。“多利”羊的克隆成功经过了200多次的失败,出现过畸形或夭折的羊。而克隆人更为复杂,无疑会遇到更多的失败,如果制造出不健康、畸形或短寿的人,将是对人权的一种侵犯。

人类基因的多样性是人类进化的生物学基础,而那些科学狂人要制造的所谓“不朽的生命”,实际上是同一基因的翻版,这就有可能减少基因的多样性,不利于人类本身的进化。所以,无论从个体、整体,还是从社会进化、生命伦理角度看,都应该坚决反对克隆人的行为。

沈教授指出:现在科学界把克隆分为治疗性克隆和生殖性克隆两种。前者是利用胚胎干细胞克隆人体器官,供医学研究、解决器官移植供体不足问题,这是国际科学界和伦理学界都支持的,但有一个前提,就是用于治疗性克隆的胚胎不能超出妊娠14天这一界限。而对于生殖性克隆,即通常所说的克隆人,由于它在总体上违背了生命伦理原则,所以,科学家的主流意见是坚决反对的。联合国教科文组织、世界卫生组织和国际人类基因组伦理委员会和各国政府也都非常明确地表示,反对生殖性克隆。即使克隆人真的诞生了,我们还是要坚持这一基本立场。

现代科学技术是一把双刃剑,在其造福人类的同时也会带来一些负面效应。这就向我们提出了一个问题:现代科技,特别是现代生命科技,要不要尊重伦理学原则,要不要倾听伦理的声音?沈教授指出:现在有些科学家提出,只要科学上有可能做到的,就应该去做。事实上,这是错误的观点。如果技术上我们能制造出一种严重危害人类的超级生命,难道也可以去制造吗?一些科学狂人正是打着“科学自由”的旗号,去做一些危害人类的事。因此,我们要警惕现代科学技术被一些别有用心的人利用。另外,也不能把科学自由和伦理道德对立起来。现代生命科学发展的事实表明,伦理的规范和引导,并没有束缚科学的发展,倾听伦理的声音,有利于科学更健康、顺利地发展。
第3个回答  2007-03-27
而克隆 ( 英语单词clone的音译),是指复制与原件完全一样的副本的过程。 从生物学的角度来讲,克隆是一种人工诱导的无性繁殖方式或者是植物的无性繁殖方式。一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一种生物完全一样。克隆可以是自然克隆,例如由无性繁殖或是由于偶然的原因产生两个遗传上完全一样的个体(就像同卵双生一样
第4个回答  2007-03-21
胚胎发育过程是核质之间、细胞与细胞及细胞与胞外基质按严格的时空秩序相互作用的结果。从全能或多能胚胎干细胞分化为具有独特功能的体细胞,完全取决于基因在时间与地点上的选择性表达。对细胞分化和发育来说,最重要的不是个别基因的表达,而是整个基因网络在时间和空间上的紧密联系和配合。组成包括人体在内的高等动物机体的亿万个细胞,都是由一个受精卵发育而来的。像胚胎干细胞一样,分化了的体细胞仍然具有一整套完整的遗传信息。过去人们认为,细胞的分化程度越高,它指导早期胚胎发育成新个体的能力就越低,高度分化的体细胞甚至完全不具备这种能力。近几年体细胞动物克隆技术上取得的突破,不仅给人们的观念带来了很大的改变,而且由于它所蕴藏的商业和社会价值,在全世界引起了轰动。

克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”,它已经历了三个发展时期:第一个时期是微生物克隆,即用一个细菌很快复制出成千上万个和它一模一样的细菌,而变成一个细菌群;第二个时期是生物技术克隆,比如用遗传基因――DNA克隆;第三个时期是动物克隆,即由一个细胞克隆成一个动物。克隆绵羊“多利”由一头母羊的体细胞克隆而来,使用的便是动物克隆技术。

在自然界,有不少植物具有先天的克隆本能,如番薯、马铃薯、玫瑰等的插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术,则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程

1. 人类进行克隆的历史

公元前5000年·谷物选种

人类祖先发现,最茁壮的植株的种子培植出的谷物也更优良。这是人类开始按照人的意图控制生命的开端,这也是克隆技术最终目标的最初体现。

1952年·克隆蝌蚪

小小的蝌蚪改写了生物技术发展史,成为世界上第一种被克隆的动物。美国科学家罗伯特·布里格斯和托玛斯·金用一只蝌蚪的细胞创造了与原版完全一样的复制品。

1972年·基因复制

克隆技术精细到以单个基因复制为单位。科学家将某种特定基因单离出来,将它与某有机体(最初是一种酵母)结合,有机体将新基因融入自己的DNA结构后再繁殖,产生出理想基因的复制品。

1978年·第一例试管婴儿出生

整个世界吵嚷着想要目睹人类第一个体外受精婴儿路易斯的“庐山真面目”。英国医生用丈夫的精子在一个试管内使卵子受精,然后将胚胎植入健康母亲的子宫内。

1997年·多利,你好!

1996年,世界第一例从成年动物细胞克隆出的哺乳动物绵羊多利诞生。这个秘密直到1997年2月才向世人公布。苏格兰胚胎学家伊恩·威尔姆特和同事用一只成年母羊乳房内取出的细胞克隆出多利。

1998年·克隆批量化

美国夏威夷大学的科学家用成年细胞克隆出50多只老鼠,并接着培育出3代遗传特征完全一致的实验鼠。与此同时,其它几个私立研究机构也用不同的方法成功克隆出小牛。其中最引人注目的是,日本人用一个成年母牛的细胞培育出8只遗传特征完全一样的小牛,成功率高达80%。

2000年·人类近亲被克隆

美国俄勒冈的研究者用与克隆多利羊截然不同的方法克隆出猴子,科学家将一个仅包含8个细胞的早期胚胎分裂为4份,再将它们分别培育出新胚胎,惟一成活的只有Tetra。与多利不同的是,tetra既有母亲也有父亲,但它只是人工4胞胎中的一个。此外,帮助培育出多利羊的生物技术公司宣布克隆出5只小猪仔。该公司宣称,克隆猪终将成为人类移植器官的“加工厂”。

2001年·克隆人?

3月,美国生殖科学家帕纳伊奥提斯·扎沃斯和一个国际研究小组宣布,数百对夫妇已自愿报名参加培育克隆婴孩的实验。该小组宣称最早至2003年便可帮助不孕夫妇培育克隆婴儿。1月,英国成为全球第一个有效地使克隆人类胚胎合法化的国家。政府通过一项富争议性的法案,目的在于允许对人类胚胎内的根细胞进行科学实验。该法案要求克隆体必须在诞生后14日内被毁灭。培育克隆婴儿仍属非法行

2. 动物克隆的理论基础

在许多人眼里,体细胞克隆羊多莉 (Dolly) 的诞生是克隆技术的开始。其实不然。“克隆 (clone)”一词来源于希腊语,原意是用于扦插的枝条,也就是指无性繁殖。克隆在植物界的应用已有上千年的历史,理论上的突破则是本世纪的事。1902 年德国植物学家 Haberlandt指出,植物的体细胞具有母体全部的遗传信息,并具有发育成为完整个体的潜能,因而每个植物细胞都可像胚胎细胞那样,经离体培养再生成为完整植株。这就是所谓的细胞全能性。许多科学家为证实植物细胞的全能性作出了不懈的努力。1958 年,Steward成功地将一个胡萝卜细胞试管培养,长成了一株具有根、茎、叶等器官的完整植株。1964年Guha 和 Maheshwari利用毛叶曼陀罗的花药培育出单倍体植株。这样,植物细胞全能性获得了充分的论证。建立在此基础上的组织培养技术也得到迅速发展。

与植物细胞不同,在动物发育过程中分化了的细胞不能再产生完整的充分分化的个体。然而,动物胚胎的生长、分化和发育是否造成体细胞基因组的不可逆性修饰,即在发育过程中分化了的细胞是否具有与受精卵相同的核等价性 (nuclear equivalency) 或基因组连续性,一直是发育生物学要解决的问题。早在30 年代,著名的胚胎学家 Spemann 就已经提出“分化了的细胞核移入卵子中能否指导胚胎发育”这样的设想。用两栖类动物进行的一些克隆实验表明,早期胚胎细胞核经移植可产生成熟的动物个体,而从蝌蚪及成体动物细胞中取出的细胞核经移植生成的克隆动物最晚只能发育至蝌蚪期。胚胎分割及胚胎细胞核移植克隆动物已在许多物种中获得了成功。体细胞克隆绵羊、小鼠、牛 及山羊的成功,证明高度分化的细胞核仍具有全能性。

3. 体细胞克隆羊及小鼠实验成功分析

克隆羊Dolly 是世界上第一只由成体细胞通过无性过程产生的哺乳动物。

1996年7月里的一天,对英国爱丁堡罗斯林(Roslin)研究所由伊恩·维尔穆特(I. Wilmut)领导的科学研究小组全体成员来讲,是一个令人激动的日子。对全世界来说,也是值得庆贺的一天。因为在这一天,一只妊娠了148天,体重为6.6千克, 编号为6LL3的小羊来到了这个世界。这只羊的身世与众不同,它既无父亲,又无母亲,它是科学家们用克隆技术复制出来的一只小绵羊。经过几个月的精心呵护,这只身世不凡的小绵羊茁壮成长,并获得了一个动听的名字——多莉(Dolly)。

1997年2月23日,伊恩. 维尔穆特科学研究小组向全世界宣布了他们的研究结果,英国的“自然”杂志(Nature)于1997年2月27日全文刊登了他们的实验结果。这一消息立刻轰动了全世界。各国的报刊,电台,电视台等媒体对此结果纷纷进行了报道和评述。科学家和大学教授也纷纷被邀请到各种媒体讲解,评论“多莉”的身世和它的出生对科学研究、经济发展和社会进步的影响。许多国家的政府官员也纷纷发表讲话,明令不准将“多莉”克隆技术用于人类。由于各种媒体的大量传播,一个新的名词已为广大民众所逐渐知晓的“克隆”。

早在20世纪50年代,美国的科学家以两栖动物和鱼类作研究对象,首创了细胞核移植技术。1986年,英国科学家魏拉德森用胚胎细胞克隆出一只羊,以后又有人相继克隆出牛、鼠、兔、猴等动物。这些克隆动物的诞生,均是利用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植而获得成功的。

而克隆绵羊“多利”是用乳腺上皮细胞(体细胞)作为供体细胞进行细胞核移植的,它翻开了生物克隆史上崭新的一页,突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方式,使克隆技术有了长足的进展。

克隆绵羊“多利”没有父亲,多莉”的产生与三只母羊有关;一只是怀孕三个月的芬兰多塞特母绵羊,两只是苏格兰黑面母绵羊。芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息,即提供了细胞核(称之为供体);一只苏格兰黑面母绵羊提供无细胞核的卵细胞;另一只苏格兰黑面母绵羊提供羊胚胎的发育环境—子宫,是“多莉”羊的“生”母。其整个克隆过程简述如下:

1、从芬兰多塞特母绵羊的乳腺中取出乳腺细胞,将其放入低浓度的营养培养液中,细胞逐渐停止了分裂,此细胞称之为供体细胞;

2、从一头苏格兰黑面母绵羊的卵巢中取出未受精的卵细胞,并立即将其细胞核除去,留下一个无核的卵细胞,此细胞称之为受体细胞;

3、利用电脉冲的方法,使供体细胞和受体细胞发生融合,最后形成了融合细胞,由于电脉冲还可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应,使融合细胞也能象受精卵一样进行细胞分裂、分化,从而形成胚胎细胞;

4、将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊的子宫内,胚胎细胞进一步分化和发育,最后形成一只小绵羊。

出生的“多莉”小绵羊与多塞特母绵羊具有完全相同的外貌。“多莉”出生后生长正常,并于1997年底与一头威尔士高山羊自然交配怀孕。在1998年4月13日凌晨4时生下了一只雌性的体重为2.7千克的小羊羔,取名为“邦妮(Bonnie)”。这说明生世不凡的“多莉”具有正常的生育能力。随着“多莉”的诞生,不同的实验室也宣称成功地克隆出了猪、猴和牛等,他们所用的生物材料也都是体细胞。

无性繁殖现象在低等植物中是存在的,而按照哺乳动物界的规律,动物的繁衍要由两性生殖细胞来完成,由于父体和母体的遗传物质在后代体内各占一半,因此后代绝对不是父母的复制品。而克隆绵羊的诞生,意味着人类可以利用哺乳动物的一个细胞大量生产出完全相同的生命体,完全打破了亘古不变的自然规律。这是生物工程技术发展史中的一个里程碑,也是人类历史上的一项重大科学突破。

在Dolly 诞生后的一年多时间里,全世界掀起了一股克隆热,并引起了一些激烈的争论和对Dolly身份的质疑。1998 年7 月出版的《Nature》报道两个独立的研究小组分别对Dolly 的血样、供体母羊冷冻组织及其细胞培养物进行卫星DNA 分析和DNA指纹分析,确认三者的一致性,证明Dolly 确实是体细胞克隆动物。在同期《Nature》上,美国夏威夷大学Wakayama 等人报道,由小鼠卵丘细胞 (cumulus cells) 克隆了27 只存活小鼠,其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代。

两栖类和哺乳类核移植实验发现,经核移植的卵母细胞不能正常发育的一个关键问题是供体核和受体卵母细胞之间的细胞周期不相容性。Wilmut 等的成功之处就在于他们找到了一种使供体核和受体卵母细胞更相容的方法。他们通过血清饥饿法使供体核细胞处于二倍体的G0 期,这样处理的供体核在DNA复制的时间上就与处于中期II的受体卵母细胞同步。从建立正确的染色体倍性 (ploidy) 这个角度来看,供体核处于G1 期也可以获得克隆动物。稳定表达b -半乳糖苷酶-新霉素基因的胎儿成纤维细胞作核供体,获得克隆牛证明了这一点。

人们一般认为,供体核和卵母细胞组成的重组胚胎的发育过程与正常状况受精卵相仿。 羊胚胎基因组的转录一直到8~16个细胞才开始,这种转录时间的差异在理论上将允许胚胎有充裕的时间对植入的成体羊细胞核进行重新编程,使其进入胚胎发育期。由于不同的物种胚胎转录的起始时间各异,所以克隆的难易也不同。以往的研究发现,在小鼠的克隆过程中,基因组很早就被激活,移植的细胞核没有足够的时间进行重新编程。因此,许多研究者认为小鼠是最难克隆的动物之一。

Wakayama 等人的工作改变了这种观点。与Wilmut 等的方法相比,Wakayama 等采用了一种新的、相对简单的克隆技术。Dolly 是采用母羊的乳腺组织细胞经过“饥饿“ 培养,与去核的卵细胞进行电融合,促使融合细胞中遗传物质的重编程 (reprogramming), 然后逐步发育成胚胎。克隆小鼠采用核移植的方法,将自然状态下处于G0 期的卵丘细胞作核供体,直接注入去核的卵细胞。小鼠克隆过程中核移植后的重组胚胎放置0~6 小时后再激活,也有异于Wilmut 等用电刺激法同时融合重组胚胎和激活胚胎。Dolly 的产生过程中遗传物质的重编程和卵细胞的激活是电刺激法,而小鼠的克隆则采用在培养基中添加锶离子 (Sr2+) 和细胞松弛素B 的化学方法激活重组胚胎。

4. 动物克隆技术的应用

动物克隆近几年取得的一些突破性进展,为动物发育过程中基因表达的调控及发育生物学、遗传学等相关学科的发展必将产生深远的影响。虽然目前这种方法尚不成熟,但它已显示出诱人的应用前景。

动物克隆技术将首先应用于医药领域。利用体细胞供体经核移植生产转基因动物,可望降低生产成本。到目前为止,产生转基因动物的方法仍主要是1985 年Hammer 等建立的原核显微注射法。但是,这种方法只能使大约5%的动物携带外源基因。外源基因整合入动物基因组是个随机的过程,这导致外源基因在许多转基因动物系中的表达量不够高,而且因整合进生殖细胞的机率低而难以遗传给下一代。Schnieke 等发现,利用体细胞克隆技术生产含人凝血因子 IX 的转基因羊比原核显微注射法要有效得多[8]。其中,两者最显著的差异是体细胞克隆中的受体母羊全都携带外源基因,而原核显微注射法会产生许多不带外源基因的羊羔。这是由于,原核微注射法中所用胚胎在体外培养的时间较短,在此期间被检测为阳性的转基因可能会在以后的发育过程中丢失。用作核移植供体的细胞在体外培养的时间则较长,有较多的检测机会。另外,显微注射法制备的转基因动物的性别只有等到动物出生后才能得知, 而核移植可以通过鉴别核供体的核型而预先得知转基因动物的性别,可选择性地制备雌性的转基因动物, 有利于在母乳中表达外源基因。

克隆技术除了可以生产各种医用人体蛋白外,对人类的细胞和组织治疗也大有好处。利用克隆技术,可以用患者本人细胞培育出新组织,用来治疗糖尿病、帕金森氏症、神经损伤等多种疾病。用这种方法培育出的组织具有与患者正常组织完全相同的基因构成,因此不会产生免疫排斥反应。但是这些都涉及到克隆人这个敏感话题,目前克隆人在许多国家是法律禁止的。随着人类胚胎干细胞培养技术的完善,目前已有两家美国公司开始研究利用克隆技术培育人胚胎,希望大批量生产治疗疾病的干细胞。事实上,几年前人们就曾把人胎儿神经组织用来治疗帕金森氏症。考虑到伦理上的原因,人们也可以用克隆动物的胚胎干细胞作异源移植,以解决人类移植器官供求矛盾。

动物克隆技术还有助于加速动物育种的进程。利用优良动物品种的体细胞作核供体克隆动物,可以避免自然条件下选种所受到的动物生育周期和生育效率的限制,从而大大缩短育种年限,提高育种效率。动物克隆技术用于拯救濒危动物也受到广泛的关注。中国科学院动物研究所陈大元研究员提出用动物克隆技术拯救大熊猫的计划,在国内外均引起一定的反响。

5. 动物克隆技术的不足及未来发展方向

动物克隆技术虽然取得了一定的进展,在生物医药领域也得到了初步应用。但是,该技术目前还很不完善。存活率低是当今核移植技术的最大缺陷。它突出表现为:孕期流产率高,围产期死亡率高,新生儿体重较重及产生后对环境的适应性较差。以成体细胞核作核供体问题更为严重。最近,Shiels 等报道克隆羊的端粒较同年羊短。

Renard 等报道,体细胞核移植可能影响克隆动物免疫系统的正常发育。他们用胚胎细胞克隆牛的耳细胞通过核移植克隆出一头牛。牛犊看起来很健康,但出生一个半月后,它体内的淋巴细胞和红血球急剧减少,不久就死于贫血。尸体解剖发现,该牛犊脾脏、胸腺和淋巴结等淋巴组织都没有得到正常发育。

导致动物克隆存活率低和异常发育的原因很多,缺乏基础理论支撑是其中之一。动物克隆技术的不断完善,还需要分子遗传学、细胞学、发育生物学等相关基础学科的进一步研究和发展。迄今为止,人们虽然在动物克隆过程中已经积累了不少数据,但一些很基本的问题仍亟需解决。

基因组重新编程的机制尚不清楚。人们虽然观测到核移植后细胞核的激活与早期胚胎原核发育类似,但较详细的信息仍不甚明了。其中,成熟促进因子(maturation promoting factor,MPF)、核膜破裂(nuclear envelope breakdown,NEBD) 和早熟染色体凝集 (premature chromosome condensation, PCC) 在基因组重编过程中的作用还需明确。

基因印记 (imprinting) 对核移植后基因组重新编程的影响。基因印记现象在哺乳动物的发育过程中普遍存在,它是指基因的表达与否取决于它们是在父源染色体上还是母源染色体上。有些印记基因只从母源染色体上表达,而有些则只从父源染色体上表达。基因印记与动物克隆技术的成功及不足有何关系值得深入研究。

动物克隆种属及细胞差异的原因。克隆不同种属的动物难易有别,其中的原因目前人们还不清楚。目前可以用作体细胞核移植核供体的细胞类型还较少。Wakayama 等用处于 G0/G1期的卵丘细胞克隆得到小鼠,而他们采用处于G0 期的足细胞 、神经细胞作核供体进行的克隆实验均未获得成活个体,这显示供体核处于G0 期并非保证胚胎发育的充分条件。Dominko等发现去核的牛卵细胞能使来自羊、猴、鼠、猪等不同种属的细胞核激活,并在体外发育为相应的胚胎,但目前还没有一个可继续发育为完整的动物个体。如果这项工作能成功,将十分有利于濒危动物的保护。

动物克隆技术条件的优化还没有解决。如核供体和卵细胞的选材、核质比的选择、重组胚胎的激活方式、是否需要作连续核移植等。

克隆技术被誉为“一座挖掘不尽的金矿”,它在生产实践上具有重要的意义,潜在的经济价值十分巨大。首先,在动物杂种优势利用方面,较常规方法而言,哺乳动物克隆技术费时少、选育的种畜性状稳定;其次,克隆技术在抢救濒危珍稀物种、保护生物多样性方面可发挥重要作用,即使在自然交配成功率很低的情况下,科研人员也可以从濒危珍稀动物个体身上选择适当的体细胞进行无性繁殖,达到有效保护这些物种的目的。

动物克隆技术的重大突破,也带来了广泛的争议。克隆技术对人类来说,是一把“双刃剑”。一方面,它能给人类带来许多益处――诸如保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等;另一方面,它将对生物多样性提出挑战――生物多样性是自然进化的结果,也是进化的动力,有性繁殖是形成生物多样性的重要基础,而“克隆动物”则会导致生物品系减少,个体生存能力下降。

更让人不寒而栗的是,克隆技术一旦被滥用于克隆人类自身,将不可避免地失去控制,带来空前的生态混乱,并引发一系列严重的伦理道德冲突。世界各国政府和科学界已对此高度关注,采取立法等措施明令禁止用克隆技术制造“克隆人”,以保证克隆只用于造福人类,而绝非复制人类。

综上所述,动物克隆研究已在理论基础、技术优化及实际应用等方面取得很大的进展。但该技术目前还很不完善,相关理论研究还很薄弱,人们要提高动物克隆的成功率还需不懈的努力。另外,克隆动物与正常胚胎的发育有何异同,也值得深入研究。这些问题的解决,将有助于加深人们对动物胚胎发育过程中分子机制的认识。
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