1996年7月,一隻名叫多利的綿羊在英國羅斯林研究所誕生,它是克隆技術的結晶。這一轟動世界的研究成果,標誌著新世紀一生物學世紀提前向我們走來。
無性繁殖 克隆先河
克隆是英語單詞Clone的音譯,意是指用幼苗式嫩枝以無性繁殖的方式培育植物。隨著時間的推移,克隆的內涵已經擴大了。現在認為,只要是由1個細胞發育而成的兩個以上的細胞、細胞群或生物體,由一個親本序列就是克隆細胞、克隆體。克隆細胞與母體細胞的基因完全相同。準確地說,克隆是指生物體透過體細胞進行的無性繁殖,以及由此無性繁殖形成的基因型完全相同的個體組成的種群。
其實,無性繁殖並不是什麼新生事物。我們在日常生活中也經常會用到“克隆”這樣一種繁殖方式。例如,春暖花開時節,從一個柳樹枝上剪下幾根小條,插進土裡,以後它逐漸長成高大的柳樹,形成茂密的柳蔭。又比如,農民把土豆切成許多小塊,這些小土豆塊又可以長成新的土豆……這些都是植物的克隆。在自然條件下,許多植物就是這樣繁衍後代的。
這種無性繁殖的方式在低等動物中也是很常見的。例如,細菌、渦蟲的分裂繁殖是親體縱裂或橫裂成兩個子體;酵母菌、水螅等的出芽繁殖則是親體在一定的部位長出芽體,逐漸長大,然後脫離親體而成為獨立的個體。
傳統觀念認為,儘管許多植物和一些動物尤其是低等動物的細胞都可以複製出一個同樣的生物,但大部分動物的細胞已經失去了這種能力,例如人的細胞就失去了這種全能性。雖然每一個高等動物的體細胞中都含有組成一個新動物的完整基因資訊,但是這種結構卻不能在成熟的體細胞中被解讀,因為肝細胞只能產生肝組織,乳腺細胞只能產生乳腺組織而不會產生其他組織。因此生物學家一度否定了由動物的成熟體細胞無性繁殖成一個完整的動物的可能性。
人們也已經習慣了傳統的繁衍生殖模式與過程,即:精子+卵子→遺傳物質相結合→受精卵→胚胎→嬰兒,但克隆綿羊——多利的誕生徹底改變了人類的繁殖觀,它以確鑿的證據證明了無性繁殖即體細胞繁殖在高等動物中的可能性。
“多利”誕生 轟動世界
1997年2月23日,英國倫敦新聞界報道了一則震驚世界的訊息:愛丁堡羅斯林研究所的科學家們宣稱,他們運用克隆技術——透過把單個綿羊細胞與一個未受精卵相結合——培養出了世界上第一隻沒有父母的綿羊。這是人類克隆史上的又一重大突破。羅斯林研究所的威爾穆特博士給這隻出身奇特的小羊取名為多利。博士喜愛英國鄉村歌手多利·帕頓,她一頭金髮,漂亮而性感。
世界各國新聞媒體爭相報道,記者們蜂擁前往。他們是這樣描述多利的:多利渾身潔白,長著細長彎曲的羊毛,粉撲撲的鼻子,左耳上繫著一個紅色小身份牌。多利生於1996年7月,出生體重為6.6公斤。如今,它年齡7個月,體重45公斤,發育正常,頑皮可愛。多利全然不知道自己的特殊身份,像其他小羊一樣吃草、睡覺和歡蹦亂跳,它還從飼養員手中搶東西吃……一夜之間,小羊多利成了世界上頭號新聞“人物”!人們稱多利為“The Lamb of the God”(上帝的小羊羔),是耶穌的第二次復活。
多利確實不是一隻普通的綿羊,它的身世不像普通羊是透過雌雄兩隻羊交配後生產出來的,而是科學家用一個成年羊的乳腺細胞,經過克隆技術培育出來的,中間不涉及公羊母羊交配、精子卵子結合等性的問題,這樣培育出來的羊稱無性繁殖羊。這無疑是生命科學的重大突破,甚至有人拿它與原子能的發現相比。
“多利”的誕生過程將有助於人們詳細瞭解動物克隆技術:第一步,先從一隻6歲的芬蘭多塞特種母羊A的乳腺中取出一個本身並沒有繁殖功能的普通乳腺細胞,將這個細胞的基因分離出來。第二步,對一隻蘇格蘭黑臉種母羊B注射促進性腺激素,經過28~33小時後取出卵,並儘快取出細胞核,將其中的基因取出,換上第一隻羊的乳腺細胞的基因,將細胞核重新放回卵細胞,再將這個基因已經“調包”的卵細胞放電啟用。這樣,這個經過調包處理的“卵細胞”就像所有正常受精的卵細胞一樣進行著正常的細胞分裂。第三步,當調了包的卵細胞分裂到一定階段,胚胎形成後,再將這個胚胎移植到第三隻母綿羊C的子宮裡。第三隻母綿羊經過正常的妊娠後,“多利”就降生了!
那麼,多利的父母又是誰呢?
從社會學的角度看,多利有了3個母親,因為3只雌羊都對孕育多利作出了貢獻。
但是,從遺傳學的角度看,多利卻沒有父母,因為只有分別提供了精子和卵子的兩個生物個體才是受精卵的父母,而多利並未接受這樣的精子和卵子。多利與第一隻羊的基因完全一樣,是第一隻羊的複製品,二者“身份”完完全全相同,故科學家們稱此為“無性繁殖”——克隆。
從新聞媒體的角度看,為多利提供細胞的第一隻羊既是多利的父親,又是多利的母親,因為卵子和精子攜帶的全部遺傳資訊都在體細胞內。第一隻提供了體細胞,即由那個細胞——祖先細胞分裂繁殖而形成了純細胞系,這個細胞系中的每一個細胞的基因彼此相同,亦稱無性繁殖細胞系。
從人類的法律角度看,第三隻羊應是多利的母親,因為是它“生下”多利的,雖然多利與它的黑臉毫無相似之處。繼克隆羊多利後,有許多科學家宣佈早已獲得過克隆豬、克隆牛、克隆山羊等,但為什麼這些克隆動物過去並沒有在世界上產生太大的反響呢?這是因為這些克隆動物都是用胚胎細胞進行的核移植,這同採用已高度分化的體細胞進行核移植的克隆羊多利,是兩個不同的概念。其實前者不能說是無性繁殖,因為胚胎細胞本身是透過有性繁殖產生的,其細胞中的基因組,一半來自父本,一半來自母本。而多利的基因組,全部來自單親。這才是真正的無性繁殖。
克隆羊的成功,是科學史上的一件非常重要的大事。它在理論上的貢獻在於,它使人們相信體細胞,特別是高度分化的成年體細胞,有可能在遺傳資訊的儲存上是全能的,而且這個全能性會在一定條件下表現出來。而按照傳統發育生物學的觀點,成年體細胞是一種定向了的,即這種細胞的性質已經定型是哪種型別的細胞或組織就是哪種型別的細胞或組織。正如乳腺細胞只能發育成乳腺組織一樣,不可能再回頭,重新獲得全能性。
合理運用 趨利避害
克隆技術對人類產生的衝擊將是強烈而持久的。多利誕生後不久,關於克隆技術的討論也在各種新聞媒體上熱熱鬧鬧地登場,從國家首腦到科學家到普通百姓紛紛陳述己見,對克隆的利弊、有性繁殖與無性繁殖比較、克隆的前景等等展開了激烈地討論甚至爭論。但是,歸根到底,克隆技術之所以在全世界掀起一場軒然大波,卻與人們對“克隆人”的擔憂密切相關。克隆技術是一個具有劃時代意義的重大的科學技術突破,既然羊、牛的體細胞的全能性在特殊條件下能被啟用,從而克隆出整個動物,那麼,人也是一種哺乳動物,克隆人的成功就不是不可能的了。但是,人們擔心,一旦克隆技術用於人體自身,就有可能成為人類的“生物原子彈”。人類社會的倫理道德將會面臨“滅頂之災”……
現在,各國政府都已經發出了禁止進行人類無性繁殖試驗的命令,但人們必須認清這樣一個事實,即:克隆人並不是克隆問題的全部,我們必須對最近發生的科學突破的範圍和影響有個全面的瞭解。
如果瞭解我們身邊的一項又一項生物技術的成就,我們會發現,將克隆技術用於動物、植物或人體的細胞和蛋白質的研究,已經和將為生物科學、農業和醫學帶來巨大的利益。克隆技術的突破,最直接效果之一就是進行優質植物和良種家畜選育。克隆技術用於植物改良,可以製造出優質高產、抗病蟲的新品種;透過克隆技術,對野生植物中的抗病、抗蟲基因進行定位,然後轉移到具有優良品質的品種中,已經獲得了抗蟲棉、抗菸草花葉病的菸草以及抗馬鈴薯病毒的馬鈴薯等。克隆技術也是培育良種家畜的理想手段。
克隆技術在改良動植物品種上的運用啟發了人類的科學想像力。人們立刻把目光轉向了瀕危物種的拯救工作。某些瀕臨絕種的動物物種,它們通常存在有性生殖的某些環節的困難,如果應用克隆技術來增加物種數量,那將是人類及地球的一大福音。克隆技術在醫學領域有著更為廣泛的運用和更為誘人的前景。
“克隆”技術在哺乳動物身上的成功,為病人帶來了巨大福音。例如,從小乳牛體內提取的具有重要藥用價值的凝乳酶價格相當昂貴。後來,科學家們設法先提取產生凝乳酶的基因,再運用先進的轉基因技術,“轉入”綿羊。這樣,這頭綿羊的乳汁中也就含有了凝乳酶素。據估算,用這種方法產生的藥物,其成本將大大降低。
克隆技術是生物科學上的一個進步。科技的成果是掌握在人類手中的。如果人類能夠理智和謹慎地利用克隆技術,那麼克隆技術將會把人類社會帶入一片美好的新天地。