中国的克隆技术

自从国外新闻媒体1997(官方科学论文发表在1997年2月27日出版的《自然》杂志上)2月23日报道苏格兰科学家成功培育出体细胞克隆羊后，在全世界范围内引起了一股冲击波，被我国著名遗传学家吴昊教授称为“克隆风暴”。对于一项科学成就，反响如此广泛而强烈，从新闻界、科学界，到哲学和伦理学界，到政府部门和立法机构，再到普通大众，无不关注克隆技术。什么是克隆，这项技术的价值和意义，如何面对“克隆时代”成为讨论的焦点。

一.克隆的概念

众所周知，生物的繁衍是通过繁衍来完成的。生物繁殖有两种方式:一种叫有性繁殖，一种叫无性繁殖。

有性生殖是两性生殖细胞(精子和卵子)融合发育成后代的一种生殖方式。无性生殖不通过雌雄同体的生殖细胞结合，而是通过生物本身的分裂繁殖或其体细胞的生长发育形成个体。无性繁殖多见于植物和一些动物(如单细胞动物和低等动物)。

克隆是英文单词“clone”的音译，来源于希腊语klon，意为幼苗或小枝，指一些无性繁殖或营养繁殖的植物。随着时间的推移和科学的发展，它的含义增加了很多，比如一个细胞在体外培养时产生的一组细胞；由“亲代”序列产生的DNA序列，等等。一句话，克隆是指通过无性繁殖，从一个细胞或个体中获得基因完全相同的细胞群或个体群。

中国著名经典《西游记》中的孙悟空，只要从嘴里拔一根头发，吹一个童话，就能“变身”很多孙悟空。因为手指上拉一根手指必然带来一群细胞，而这群细胞可以培养出一群同样的孙盛达。这也属于无性繁殖。只不过孙的技能很高，可以在瞬间“克隆”出上千个自己。简而言之，克隆就是无性繁殖，也就是“复制”和“复制”。

第二，植物克隆

无性生殖(克隆)本来就是一种低级的生殖方式。生物进化水平越低，越有可能采用这种繁殖方式，进化水平越高，越不可能采用这种繁殖方式。因为低等生物，比如微生物，是通过自我分裂来繁殖的，分裂后的后代的遗传物质和它们的父母是一模一样的，所以从这个意义上说，微生物没有“个体”，它们也没有死亡。虽然严格意义上微生物的亲代和后代还是有一些差异的，但是因为它们的外部营养环境还是会有所不同，从高等动物的角度来看，这种差异似乎太微不足道了。在这种差异可以忽略的情况下，人们可以说自己对微生物是不朽的。死亡是生物进化到更高阶段的产物。生物医学研究中通过克隆技术体外培养的正常细胞或癌细胞，也称为“永生化细胞系”，即这些细胞是“永生的”。

生物医学研究已进入微观层面，利用克隆技术培育正常或异常细胞的永生细胞系是一项非常艰巨的任务，但已越来越受到各国科学界和医学界的重视。在农业上，人们已经用扦插、压条等方法培育出适合人类需求的植物。在畜牧业方面，各国都在进行克隆技术的研究，以生产更多的优良动物。但是，在高等生物中，从一个成年人的体细胞发育成一个成年人，是克隆技术的一大发展。

多年前，美国康奈尔大学的研究人员高速搅拌成熟的胡萝卜，获得单一的胡萝卜细胞，然后将这些单细胞放入生长培养基中，培养出基因相同的胡萝卜。这个实验证实了植物细胞全能性的理论。所谓植物细胞全能性理论，是指植物的每一个细胞，包括体细胞，都有发育成完整个体的潜力。

植物细胞全能性理论已经在植物界得到了广泛的证明。现在我们可以通过体外人工培养，从植物的任何活细胞、组织和器官中获得一个完整的植物，并产生许多植物。这项技术被称为组织培养。它已被用于工业化生产花卉和农作物(如甘蔗)的试管苗。

第三，动物克隆的过程

动物无性繁殖的研究一直是科学家探索的课题。因为人类千百年来一直通过有性繁殖来培育家畜品种，结果是产生了一些优秀的个体或群体。他们比普通个体更能满足人的需求和欲望。比如一只产奶量特别高的牛，一群产毛量特别高的羊，一匹获奖的赛马或者一只优秀的警犬。但有性生殖的后代表现不一定和父母一样，有的甚至比父母更差。原因是卵子或精子只携带构成亲本的任何一半等位基因，而等位基因几乎可以有无限的组合，所以会产生不同的后代。兄弟姐妹之间，兄弟姐妹之间差异很大，因为要有完全相同的基因型是极其困难的。

所以很难通过有性生殖来维持一个表现型。如果获得了一个理想的表型，比如一只产奶量高的奶牛，那么通过无性繁殖来维持、扩大和繁殖这种表型，即产生许多遗传上完全相同的个体，从经济学的角度来看，显然是有价值的。

卵细胞被培养成成体。

1951 ~ 1959年，我国著名的细胞生物学家朱贤用直径为10 ~ 13um的玻璃针刺激蟾蜍的卵细胞，在世界上首次培育出25只成年蟾蜍，即无父蟾蜍。他们最多能活8个月。

生殖细胞用于上述实验。可以通过培养体细胞来获得动物的身体吗？也就是植物细胞有全能性，动物细胞也有吗？毫无疑问，每一个动物细胞，包括体细胞，都有一套完整的本物种的基因，但是将体细胞直接培养成动物成体还没有成功。为了证明动物细胞是全能性的，生物学家进行了大量的核移植实验。

2.核转移试验

1939年，科学家在变形虫中进行了第一次核移植实验。他们将细胞核移入同种去核阿米巴中，结果重组阿米巴可以生长繁殖。

从1963开始，我国著名生物学家童第周进行了大量的鱼类细胞核移植实验。1980年，他们以鲤鱼胚泡核为供体核，以鲫鱼未受精卵去核成熟卵为受体，移植卵有2.7%发育成成鱼。鲤鱼、鲫鱼核移植鱼的主要性状与鲤鱼相同，但椎骨数量与鲫鱼相同，侧鳞数量介于这两种鱼之间。这种细胞工程鱼的生长速度比鲤鱼快22%，并在生产中得到广泛推广。

1966年，科学家用两栖动物非洲爪蟾进行了核移植实验。他们将蝌蚪的肠细胞的细胞核转移到去核的卵中，结果1.5%的重组细胞发育成了成体。他们的实验首次证明了动物体细胞是全能性的，但在哺乳动物体细胞中还没有得到证明。

13.用胚胎细胞克隆哺乳动物。

1986年，英国科学家用绵羊的8细胞胚胎细胞(8细胞胚胎之前的细胞可以表现出全能性)作为供体细胞，用绵羊的卵细胞作为供体细胞。结果，重组细胞可以发育成绵羊成体，然后从胚胎细胞中克隆出牛、小鼠、兔子和猴子等动物。需要指出的是，这个实验不是复制公绵羊或母羊，而是复制它们的后代，所以实验还是有一些不足或缺陷的。

在我国，哺乳动物是从胚胎细胞中克隆出来的，80年代后期，又克隆出来了。绵羊由西北农业大学和江苏农学院在1991克隆。1993，中国科学院发展研究所和扬州大学农学院克隆山羊。1995华南师范大学和广西农业大学克隆牛。此外，湖南医学院还克隆了老鼠。然而，从胚胎细胞以外的体细胞克隆哺乳动物是由英国科学家威尔穆特发起的。

第四，“多莉”的诞生

“多莉”是世界上第一只利用体细胞——乳腺上皮细胞，通过核移植技术，在复杂的人工操作下，获得的一只小绵羊。操作过程如下:

1.从苏格兰黑脸母羊(一种绵羊)身上取出卵子，吮吸卵子的遗传物质，使之成为只有细胞质的卵子。

乳腺上皮细胞取自妊娠晚期的母羊(B羊)，体外培养3-6代。这些细胞用药物处理，以控制它们的发展，并使它们处于静止期。这是至关重要的一步。然后将静息细胞作为供体细胞。

13.将供体细胞引入卵子的透明带腔。然后，通过电脉冲刺激将供体细胞和卵子融合以形成重建的卵子。

将重构卵移植到黑脸母羊(羊C)的输卵管内，之前结扎了羊C的输卵管，使胚胎无法进入子宫。c羊在体内起到培养胚胎的作用，称为中间受体。

将重构卵转入C羊输卵管后6天，将胚胎冲出输卵管，选择正常发育至桑葚期和囊胚期的胚胎。

6.将1-3桑椹胚或囊胚移植到苏格兰黑面羊(丁羊)的子宫内。胚胎移植到子宫后，继续发育，最后产下多莉。这只母羊被称为“代孕母亲”

在该项目中使用了大约434个卵，并且获得了277个重构卵。移植入中间受体后6天，冲出胚胎247枚，其中29枚(11.7%)发育为桑椹胚和囊胚。将29个胚胎移植给13个代孕妈妈，最终诞生了1只多莉，产羔率仅为3.4%。如果按重建蛋数计算，产羔率不到4 ‰。可见这项技术还有待提高。此外，需要注意的是，绵羊克隆技术还没有完全复制，去核卵的细胞质中也会含有少量的遗传物质，这些遗传物质在胚胎发育中也能起到重要甚至决定性的作用。生物的遗传是细胞核和细胞质相互作用的结果。细胞质基因也是DNA片段，其载体主要是一些细胞器，如质体、线粒体等。细胞质基因在一定程度上是独立的，一般不受核基因的干扰。与核基因相比，虽然细胞核包含了99.9%的遗传信息，但个体性状的表达仍会受到卵子细胞质的影响。所以从理论上来说，“多莉”羊并不是完全的复制品。因为“多莉”只是孤独的一只，所以有人认为“多莉”是克隆动物的说法并不准确。虽然目前只获得了1“多莉”，但这是举世瞩目的伟大科学成就。

动词 （verb的缩写）克隆技术的意义和经济价值

波澜壮阔的人类历史很大程度上是由技术推动的:金属制造和改良的农业使文明脱离了石器时代；19世纪的工业革命导致了大机器和大城市的兴起；20世纪，物理学被加冕。物理学家分裂原子，揭示了相对论和量子论的奇妙世界，开发利用了小硅片。他们通过原子弹、晶体管、激光和微芯片改变了世界。现在，许多专家认为人类已经准备好迎接未来新一轮的科技发展浪潮。正如莱斯大学化学家、1996诺奖得主罗伯特·柯尔所说，“现在是物理和化学的世纪，但下一个世纪显然将是生物学的世纪。”许多科学家认为，随着克隆羊多利的诞生，生物学的世纪已经提前到来。

克隆技术的突破震惊了世界。人们担心人类的自我复制，却往往忽略了其他方面的应用和意义。实际上，它在基础生命科学、医学和家庭科学的研究和生产中具有巨大的理论价值和广阔的应用前景，并有巨大的潜在经济效益。在未来5 ~ 20年内，它将逐渐形成并引起一场新的世界性生物技术产业革命。

1.在基础生命科学中，对基因功能的研究已在少数动物中进行，如小鼠，现在在许多动物中也能实现，有助于更清楚地揭示基因功能和生命本质；为研究哺乳动物细胞发育的全能性以及核质关系提供了最有效的手段之一；还可以克隆各种濒危动物，比如大熊猫、金丝猴，甚至白暨豚。

在医学上，可以为医学科研提供核基因型完全相同的实验动物，有利于医学家研究尚未找到有效治疗方法的疾病，揭示发病机理；去分化机制的研究有助于抗衰老及其机制的研究。

3.在农业科学上，可以快速培育和繁殖抗病力强、生产性能高的优良动物；我们可以研究动物的发病机理，寻求新的有效的治疗药物。

不及物动词如何迎接“克隆时代”的挑战

克隆技术的成功，标志着“复制”哺乳动物的最后一道技术障碍已经被打破。这样一来，理论上就有可能复制人类了。因此，克隆技术不仅给我们带来了好处，也给人类带来了严峻的挑战。这项技术一旦应用到人类身上，将会给人类社会带来极其严重的后果。

人类从有性生殖回归到无性生殖，无疑是一种巨大的倒退。

6.没有父母和亲情，“克隆”社会会变得无情。

3.“克隆人”到了成年也可能通过有性生殖繁衍后代，大量近亲可能不知不觉结婚，后果不堪设想。

从社会学的角度来看，人类的不断发展进步，有赖于每个人的不断努力和奋斗。除了个人理想，这种力量来源于人们对社会和家庭的义务。如果没有赡养老人、抚养下一代的义务，这种力量就会大打折扣，对整个社会的发展也是不利的。

科学家的“复制品”不一定能成为科学家。除了先天原因，后天因素对人的成功也有重要作用。如果这些“复制品”都是科学家的包袱，不努力学习，社会岂不是倒退了？再者，如果有人为了报复社会而大量克隆智障人士，社会会怎么办？如果有人疯狂地“复制”希特勒这样的疯子，后天“培养”，会让人感到更加恐怖...

从克隆羊的诞生，让我们想起了1905年大科学家爱因斯坦提出的能量关系，表明原子核中蕴藏着巨大的能量。他万万没有想到，这个理论成为制造原子弹的重要理论。如果克隆技术应用到人类身上，那将是生物界的一大倒退。所以我们认为科学家在科研中是无辜的，问题是如何应用。

我们应该“扬长避短”，积极利用克隆技术有益的一面造福人类。同时，各国政府应加强立法，加强监管，禁止克隆技术应用于人类，以避免人类悲剧的发生。

总之，一项新技术的出现和成熟必然会带来新的挑战和问题。随着道德法的完善，人们最终会善加利用。