九十九、克隆羊多利
克隆羊,是指用已經分化的成熟的體細胞(乳腺細胞)克隆出的羊。多利是世界上第一只成功克隆的羊。這項研究不僅對胚胎學、發育遺傳學、醫學有重大意義,而且也有巨大的經濟潛力。克隆技術可以用于器官移植,造福人類;也可以通過這項技術改良物種,給畜牧業帶來好處。克隆技術若與轉基因技術相結合,可大批量“復制”含有可產生藥物原料的轉基因動物,從而使克隆技術更好地為人類服務。世界第一批無性繁殖的轉基因羊也在英國誕生。
1996年7月5日,英國科學家伊恩·威爾穆特博士成功的克隆出了一只小羊,小羊與它的“母親”一模一樣。這只小羊的名字就是Dolly。
Dolly是由移植母羊的乳腺細胞到被摘除細胞核的卵子細胞中發育而成的。它證明了一個哺乳動物的特異性分化的細胞也可以發展成一個完整的生物體。
克隆是英文“clone”或“cloning”的音譯,而英文“clone”則起源于希臘文“Klone”,原意是指以幼苗或嫩枝插條,以無性繁殖或營養繁殖的方式培育植物,如扦插和嫁接。在大陸譯為“無性繁殖”在臺灣與港澳一般意譯為復制或轉殖或群殖。 中文也有更加確切的詞表達克隆,“無性繁殖”、“無性系化”以及“純系化”。克隆是指生物體通過體細胞進行的無性繁殖,以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的后代個體組成的種群。通常是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因組織后代的過程。
多莉在1996年出生,一生都待在羅斯林研究所。她沒有父親,但有三個母親,一個提供DNA,另一個提供卵子,還有一個負責代孕。
基因母親:一只芬蘭多塞特白面綿羊
線粒體母親:一只蘇格蘭黑臉羊
生育母親:另一只蘇格蘭黑臉羊
她與一只威爾士山羊交配,產下六個羊羔。先后分別是:Bonnie,Sally,Rosie,Lucy,Darcy和Cotton。
多莉于2001年時曾患上了關節炎,后來使用抗炎藥物治好了。多莉最終因肺癌而在2003年死亡。
1997年2月27日的英國《自然》雜志報道了一項震驚世界的研究成果:1996年7月5日,英國愛丁堡羅斯林研究所(Roslin)的伊恩·維爾穆特(Wilmut)領導的一個科研小組,利用克隆技術培育出一只小母羊。這是世界上第一只用已經分化的成熟的體細胞核(乳腺細胞)通過核移植技術克隆出的羊。
克隆羊多利的誕生,引發了世界范圍內關于動物克隆技術的熱烈爭論。是科學界克隆成就的一大飛躍。它還被美國《科學》雜志評為1997年世界十大科技進步的第一項,也是當年最引人注目的國際新聞之一。
科學家們普遍認為,多莉的誕生標志著生物技術新時代來臨。繼多莉出現后,克隆,這個以前只在科學研究領域出現的術語變得廣為人知。克隆豬、克隆猴、克隆牛……紛紛問世,似乎一夜之間,克隆時代已來到人們眼前。
1997年2月27日英國愛丁堡羅斯林(Roslin)研究所的伊恩·維爾莫特科學研究小組向世界宣布,世界上第一頭克隆綿羊“多莉”(Dolly)誕生,這一消息立刻轟動了全世界。
“多利”的產生與三只母羊有關。一只是懷孕三個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核內全套遺傳信息,即提供了細胞核(稱之為供體);一只蘇格蘭黑面母綿羊提供無細胞核的卵細胞;另一只蘇格蘭黑面母綿羊提供羊胚胎的發育環境——子宮,是“多莉”羊的“生”母。其整個克隆過程簡述如下:
從芬蘭多塞特母綿羊的乳腺中取出乳腺細胞,將其放入低濃度的營養培養液中,細胞逐漸停止了分裂,此細胞稱之為供體細胞;給一頭蘇格蘭黑面母綿羊注射促性腺素,促使它排卵,取出未受精的卵細胞,并立即將其細胞核除去,留下一個無核的卵細胞,此細胞稱之為受體細胞;利用電脈沖的方法,使供體細胞和受體細胞發生融合,最后形成了融合細胞,由于電脈沖還可以產生類似于自然受精過程中的一系列反應,使融合細胞也能象受精卵一樣進行細胞分裂、分化,從而形成胚胎細胞;將胚胎細胞轉移到另一只蘇格蘭黑面母綿羊的子宮內,胚胎細胞進一步分化和發育,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。
從理論上講,多莉繼承了提供體細胞的那只芬蘭多塞特母綿羊的遺傳特征,它是一只白臉羊,而不是黑臉羊。分子生物學的測定也表明,它與提供細胞核的那頭羊,有完全相同的遺傳物質(確切地說,是完全相同的細胞核遺傳物質。還有極少量的遺傳物質存在于細胞質的線粒體中,遺傳自提供卵母細胞的受體),它們就像是一對隔了6年的雙胞胎。
2003年2月,獸醫檢查發現多莉患有嚴重的進行性肺病,這種病還是不治之癥,于是研究人員對它實施了安樂死。據羅斯林研究所透露,在被確診之前,多莉已經不停地咳嗽了一個星期。多莉的尸體被制成標本,存放在蘇格蘭國家博物館。
綿羊通常能活12年左右,而多莉只活了6歲,它的早夭再次引起了人們對克隆動物是否會早衰的擔憂。克隆動物的年齡到底是從0歲開始計算,還是從被克隆動物的年齡開始累積計算,還是從兩者之間的某個年齡開始計算?就多莉本身而言,它剛一出生時是6歲還是0歲或者是中間的某個歲數,這是一個很難回答的問題。正值壯年的多莉死于肺部感染,而這是一種老年綿羊的常見疾病。據維爾穆特透露,以前多莉還被查出患有關節炎,這也是一種老年綿羊的常見疾病。
①克隆動物確實存在早衰現象,它們從一出生起身體的衰老程度就類似于被克隆個體,所以它們的壽命被縮短。就多莉事件而言,數字上也比較符合這個推測。但是克隆動物是否存在不可避免的早衰問題,還缺乏有力的證據,根據以后許多克隆實驗表明,早衰問題并不普遍。
②克隆技術過程中的一些物理化學傷害導致了多莉的健康隱患,使得它容易患病。克隆動物的健康問題十分普遍,就世界各地的報道來看,克隆動物畸形、流產等等的幾率是相當高的。
③第三種,多莉屬于普通患病死亡。關節炎和肺部感染是綿羊的常見疾病,特別是對于室內飼養的綿羊來說患病的可能更大。
總之很難得出一個確切的結論,多莉的死可能反映了克隆動物的普遍規律,也可能只是一個個案。
與以往的胚胎移植培養不同,維爾穆特從6歲母羊乳腺細胞建立的細胞系培育出世界上第一只用成體細胞發育成的哺乳動物,具有深遠的意義。