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【專家解說】：克隆”是從英文“clone”音譯而來，在生物學(xué)領(lǐng)域有3個(gè)不同層次的含義。 1.在分子水平，克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含義是將某一特定DNA片斷通過重組DNA技術(shù)插入到一個(gè)載體(如質(zhì)粒和病毒等)中，然后在宿主細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制所得到的大量完全相同的該DNA片斷的“群體”。 2.在細(xì)胞水平，克隆實(shí)質(zhì)由一個(gè)單一的共同祖先細(xì)胞分裂所形成的一個(gè)細(xì)胞群體。其中每個(gè)細(xì)胞的基因都相同。比如，使一個(gè)細(xì)胞在體外的培養(yǎng)液中分裂若干代所形成的一個(gè)遺傳背景克隆是指生物體通過體細(xì)胞進(jìn)行的無(wú)性繁殖，以及由無(wú)性繁殖形成的基因型完全相同的后代個(gè)體組成的種群?？寺∫部梢岳斫鉃閺?fù)制、拷貝，就是從原型中產(chǎn)生出同樣的復(fù)制品，它的外表及遺傳基因與原型完全相同。 時(shí)至今日，“克隆”的含義已不僅僅是“無(wú)性繁殖”，凡是來自同一個(gè)祖先，無(wú)性繁殖出的一群個(gè)體，也叫“克隆”。這種來自同一個(gè)祖先的無(wú)性繁殖的后代群體也叫“無(wú)性繁殖系”，簡(jiǎn)稱無(wú)性系。簡(jiǎn)單講就是一種人工誘導(dǎo)的無(wú)性繁殖方式。但克隆與無(wú)性繁殖是不同的。無(wú)性繁殖是指不經(jīng)過雌雄兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合、只由一個(gè)生物體產(chǎn)生后代的生殖方式，常見的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、莖、葉等經(jīng)過壓條或嫁接等方式產(chǎn)生新個(gè)體也叫無(wú)性繁殖。綿羊、猴子和牛等動(dòng)物沒有人工操作是不能進(jìn)行無(wú)性繁殖的。科學(xué)家把人工遺傳操作動(dòng)物繁殖的過程叫克隆，這門生物技術(shù)叫克隆技術(shù)。 克隆的基本過程是先將含有遺傳物質(zhì)的供體細(xì)胞的核移植到去除了細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，利用微電流刺激等使兩者融合為一體，然后促使這一新細(xì)胞分裂繁殖發(fā)育成胚胎，當(dāng)胚胎發(fā)育到一定程度后，再被植入動(dòng)物子宮中使動(dòng)物懷孕，便可產(chǎn)下與提供細(xì)胞者基因相同的動(dòng)物。這一過程中如果對(duì)供體細(xì)胞進(jìn)行基因改造，那么無(wú)性繁殖的動(dòng)物后代基因就會(huì)發(fā)生相同的變化。 克隆技術(shù)不需要雌雄交配，不需要精子和卵子的結(jié)合，只需從動(dòng)物身上提取一個(gè)單細(xì)胞，用人工的方法將其培養(yǎng)成胚胎，再將胚胎植入雌性動(dòng)物體內(nèi)，就可孕育出新的個(gè)體。這種以單細(xì)胞培養(yǎng)出來的克隆動(dòng)物，具有與單細(xì)胞供體完全相同的特征，是單細(xì)胞供體的“復(fù)制品”。英國(guó)英格蘭科學(xué)家和美國(guó)俄勒岡科學(xué)家先后培養(yǎng)出了“克隆羊”和“克隆猴”?？寺〖夹g(shù)的成功，被人們稱為“歷史性的事件，科學(xué)的創(chuàng)舉”。有人甚至認(rèn)為，克隆技術(shù)可以同當(dāng)年原子彈的問世相提并論。 克隆技術(shù)可以用來生產(chǎn)“克隆人”，可以用來“復(fù)制”人，因而引起了全世界的廣泛關(guān)注。對(duì)人類來說，克隆技術(shù)是悲是喜，是禍?zhǔn)歉?唯物辯證法認(rèn)為，世界上的任何事物都是矛盾的統(tǒng)一體，都是一分為二的?？寺〖夹g(shù)也是這樣。如果克隆技術(shù)被用于“復(fù)制”像希特勒之類的戰(zhàn)爭(zhēng)狂人，那會(huì)給人類社會(huì)帶來什么呢?即使是用于“復(fù)制”普通的人，也會(huì)帶來一系列的倫理道德問題。如果把克隆技術(shù)應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)，將會(huì)使優(yōu)良牲畜品種的培育與繁殖發(fā)生根本性的變革。若將克隆技術(shù)用于基因治療的研究，就極有可能攻克那些危及人類生命健康的癌癥、艾滋病等頑疾?？寺〖夹g(shù)猶如原子能技術(shù)，是一把雙刃劍，劍柄掌握在人類手中。人類應(yīng)該采取聯(lián)合行動(dòng)，避免“克隆人”的出現(xiàn)，使克隆技術(shù)造福于人類社會(huì)完全相同的細(xì)胞集體即為一個(gè)細(xì)胞克隆。又如，在脊椎動(dòng)物體內(nèi)，當(dāng)有外源物(如細(xì)菌或病毒)侵入時(shí)，會(huì)通過免疫反應(yīng)產(chǎn)生特異的識(shí)別抗體。產(chǎn)生某一特定抗體的所有漿細(xì)胞都是由一個(gè)B細(xì)胞分裂而成，這樣的一個(gè)漿細(xì)胞群體也是一個(gè)細(xì)胞克隆。細(xì)胞克隆是一種低級(jí)的生殖方式-無(wú)性繁殖，即不經(jīng)過兩性結(jié)合，子代和親代具有相同的遺傳性。生物進(jìn)化的層次越低，越有可能采取這種繁殖方式。 3.在個(gè)體水平，克隆是指基因型完全相同的兩個(gè)或更多的個(gè)體組成的一個(gè)群體。比如，兩個(gè)同卵雙胞胎即為一個(gè)克隆!因?yàn)樗?她)們來自同一個(gè)卵細(xì)胞，所以遺傳背景完全一樣。按此定義，“多利”并不能說成是一個(gè)克隆!因?yàn)椤岸嗬敝皇枪聠蔚囊粋€(gè)。只有當(dāng)那些英國(guó)胚胎學(xué)家能將兩個(gè)以上完全相同的細(xì)胞核移植到兩個(gè)以上完全相同的去核卵細(xì)胞中，得到兩個(gè)以上遺傳背景完全相同的“多利”時(shí)才能用克隆這個(gè)詞來描述。所以在那篇發(fā)表于1997年2月出版在《Nature》雜志上的轟動(dòng)性論文中，作者并沒有把“多利”說成是一個(gè)克隆。 另外，克隆也可以做動(dòng)詞用，意思是指獲得以上所言DNA、細(xì)胞或個(gè)體群體的過程。 二、克隆技術(shù) 1.DNA克隆 現(xiàn)在進(jìn)行DNA克隆的方法多種多樣，其基本過程如下圖所示(未按比例) 可見，這樣得到的DNA可以應(yīng)用于生物學(xué)研究的很多方面，包括對(duì)特異DNA的堿基順序的分析和處理，以及生物技術(shù)工業(yè)中有價(jià)值蛋白質(zhì)的大量生產(chǎn)等等。 2.生物個(gè)體的克隆 (1)植物個(gè)體的克隆 在20世紀(jì)50年代，植物學(xué)家用胡蘿卜為模型材料，研究了分化的植物細(xì)胞中遺傳物質(zhì)是否丟失問題，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，從一個(gè)單一已經(jīng)高度分化的胡蘿卜細(xì)胞 可以發(fā)育形成一棵完整的植株!由此，他們認(rèn)為植物細(xì)胞具有全能性。從一棵胡蘿卜中的兩個(gè)以上的體細(xì)胞發(fā)育而成的胡蘿卜群體的遺傳背景完全一樣，故為一個(gè)克隆。如此的植物的克隆過程是一個(gè)完全的無(wú)性繁殖過程! (2)動(dòng)物個(gè)體的克隆 ① “多利”的誕生 1997年2月27日英國(guó)愛丁堡羅斯林(Roslin)研究所的伊恩·維爾莫特科學(xué)研究小組向世界宣布，世界上第一頭克隆綿羊“多利”(Dolly)誕生，這一消息立刻轟動(dòng)了全世界。 “多莉”的產(chǎn)生與三只母羊有關(guān)。一只是懷孕三個(gè)月的芬蘭多塞特母綿羊，兩只是蘇格蘭黑面母綿羊。芬蘭多塞特母綿羊提供了全套遺傳信息，即提供了細(xì)胞核(稱之為供體);一只蘇格蘭黑面母綿羊提供無(wú)細(xì)胞核的卵細(xì)胞;另一只蘇格蘭黑面母綿羊提供羊胚胎的發(fā)育環(huán)境--子宮，是“多莉”羊的“生”母。其整個(gè)克隆過程簡(jiǎn)述如下: 從芬蘭多塞特母綿羊的乳腺中取出乳腺細(xì)胞，將其放入低濃度的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)液中，細(xì)胞逐漸停止了分裂，此細(xì)胞稱之為供體細(xì)胞;給一頭蘇格蘭黑面母綿羊注射促性腺素，促使它排卵，取出未受精的卵細(xì)胞，并立即將其細(xì)胞核除去，留下一個(gè)無(wú)核的卵細(xì)胞，此細(xì)胞稱之為受體細(xì)胞;利用電脈沖的方法，使供體細(xì)胞和受體細(xì)胞發(fā)生融合，最后形成了融合細(xì)胞，由于電脈沖還可以產(chǎn)生類似于自然受精過程中的一系列反應(yīng)，使融合細(xì)胞也能象受精卵一樣進(jìn)行細(xì)胞分裂、分化，從而形成胚胎細(xì)胞;將胚胎細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一只蘇格蘭黑面母綿羊的子宮內(nèi)，胚胎細(xì)胞進(jìn)一步分化和發(fā)育，最后形成一只小綿羊。出生的“多莉”小綿羊與多塞特母綿羊具有完全相同的外貌。 一年以后，另一組科學(xué)家報(bào)道了將小鼠卵丘細(xì)胞(圍繞在卵母細(xì)胞外周的高度分化細(xì)胞)的細(xì)胞核移植到去除了細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中得到20多只發(fā)育完全的小鼠。如呆“多利”因?yàn)橹挥幸恢唬€不夠叫做克隆羊的話，這些小鼠 就是名副其實(shí)的克隆鼠了。 ② 通過細(xì)胞核移植克隆小鼠的基本過程 在本實(shí)驗(yàn)中，卵丘細(xì)胞是經(jīng)如下過程得到的:通過連續(xù)幾次注射絨毛膜促性腺激素，使雌鼠誘導(dǎo)成高產(chǎn)卵量狀態(tài)。然后從雌鼠輸卵管中收集卵丘細(xì)胞與卵母細(xì)胞的復(fù)合體。經(jīng)透明質(zhì)酸處理使卵丘細(xì)胞散開。選擇直徑為10-12微米的卵丘細(xì)胞用作細(xì)胞核供體(前期實(shí)驗(yàn)表明，若用直徑更小或更大的卵丘細(xì)胞的細(xì)胞核，經(jīng)過細(xì)胞核移植的卵母細(xì)胞很少發(fā)育到8細(xì)胞期)。所選擇的卵丘細(xì)胞保持在一定的溶液環(huán)境中，在3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行細(xì)胞核移植(與此不同的是，在獲得“多利”時(shí)用作細(xì)胞核供體的乳腺細(xì)胞先在培養(yǎng)液中傳代了3-6次) 卵母細(xì)胞(一般處于減數(shù)分裂中期 II )通過與上面描述類似的方法，從不同種的雌鼠中收集。在顯微鏡下小心地用直徑大約7微米的細(xì)管取出卵母細(xì)胞的細(xì)胞核，盡量不取出細(xì)胞質(zhì)。同樣小心取出卵丘細(xì)胞的細(xì)胞核，也盡量去除所帶的細(xì)胞質(zhì)(通過使取出的細(xì)胞核在玻璃管中往復(fù)運(yùn)動(dòng)數(shù)次，以去除所帶的少量的細(xì)胞質(zhì))。在細(xì)胞核被取出后5分鐘之內(nèi)，直接注射到已經(jīng)去除了細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中。進(jìn)行了細(xì)胞核移植的卵母細(xì)胞先放在一種特制的溶液中1-6小時(shí)，然后加入二價(jià)的鍶離子(Sr2+)和細(xì)胞分裂抑素B。前者使卵母細(xì)胞激活，后者抑制極體的形成和染色體的排除。再取出處理過的卵母細(xì)胞，放在沒有鍶和細(xì)胞分裂抑素B的特制的溶液中使細(xì)胞分裂形成胚胎。 不同階段的胚胎(從2細(xì)胞期到胚泡期)被分別植入幾天前與已經(jīng)結(jié)扎雄鼠交配過的假孕母鼠的輸卵管或子宮中發(fā)育。發(fā)育完全的胎兒鼠在大約19天后通過手術(shù)取出。 目前胚胎細(xì)胞核移植克隆的動(dòng)物有小鼠、兔、山羊、綿羊、豬、牛和猴子等。在中國(guó)，除猴子以外，其他克隆動(dòng)物都有，也能連續(xù)核移植克隆山羊，該技術(shù)比胚胎分割技術(shù)更進(jìn)一步，將克隆出更多的動(dòng)物。因胚胎分割次數(shù)越多，每份細(xì)胞越少，發(fā)育成的個(gè)體的能力越差。體細(xì)胞核移植克隆的動(dòng)物只有一個(gè)，就是“多利”羊。 三、克隆技術(shù)的福音 1. 克隆技術(shù)與遺傳育種 在農(nóng)業(yè)方面，人們利用“克隆”技術(shù)培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病蟲害的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種，大大提高了糧食產(chǎn)量。在這方面我國(guó)已邁入世界最先進(jìn)的前列。 2. 克隆技術(shù)與瀕危生物保護(hù) 克隆技術(shù)對(duì)保護(hù)物種特別是珍稀、瀕危物種來講是一個(gè)福音，具有很大的應(yīng)用前景。從生物學(xué)的角度看，這也是克隆技術(shù)最有價(jià)值的地方之一。 3. 克隆技術(shù)與醫(yī)學(xué) 在當(dāng)代，醫(yī)生幾乎能在所有人類器官和組織上施行移植手術(shù)。但就科學(xué)技術(shù)而言，器官移植中的排斥反應(yīng)仍是最為頭痛的事。排斥反應(yīng)的原因是組織不配型導(dǎo)致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供給“原版人”，作器官移植之用，則絕對(duì)沒有排斥反應(yīng)之慮，因?yàn)槎呋蛳嗯?，組織也相配。問題是，利用“克隆人”作為器官供體合不合乎人道?是否合法?經(jīng)濟(jì)是否合算? 克隆技術(shù)還可用來大量繁殖有價(jià)值的基因，例如，在醫(yī)學(xué)方面，人們正是通過“克隆”技術(shù)生產(chǎn)出治療糖尿病的胰島素、使侏儒癥患者重新長(zhǎng)高的生長(zhǎng)激素和能抗多種病毒感染的干撓素，等等。