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——陈大元
“多莉”羊的问世,犹如原子能发现一样,轰动了全世界,引起了国际社会的关注,新闻媒介进行了连篇累牍的讨论。它之所以在科学界风云迭起,主要在于它的科学意义,是世界上第一次否定了“在高度分化的体细胞核内基因组经历不可逆”这一传统观念,揭示了体细胞在去核(去染色体)卵胞质中能重新编程,从此宣告人类已经进入高等动物体细胞可以进行无性繁殖(克隆)的新时代。
克隆是指由一个细胞祖先经过分裂、增殖而形成的纯细胞系,这个细胞系中的每一个细胞含的遗传特性都是相同的,亦称为无性繁殖细胞系。单个细胞的无性繁殖细胞系就叫克隆。
动物克隆在中国
动物克隆的发展经过许多代人的努力和探索,才有今天克隆“多莉”的成功。动物克隆的创始人是德国学者Spemann,他在1938年最早提出克隆的设想。但因当时技术条件所限,未能付诸实施。可是这个设想已成为当今克隆技术的蓝图。由于技术上的困难,直到20世纪50年代才有两栖类美洲豹蛙和非洲爪蟾克隆实验见于报道。60年代中国前辈科学家童第周用鱼囊胚细胞核移植得到首批克隆鱼,后又获得远缘克隆鱼。而哺乳动物克隆直到80年代初才出现转机。1981年Illmensee和Hoppe用小鼠内细胞团细胞核移植,第一次获得了克隆小鼠,但,他的实验没能重复出来。1984年Willadsen用羊胚胎细胞克隆成一只小羊。1990年中国科学院发育生物研究所杜淼获得了克隆兔。随后,90年代,中国相继克隆成功了几种动物,如西北农业大学的克隆羊(1990年)和猪(1995年)、江苏农业科学院的克隆兔(1991年)、中科院发育生物研究所和扬州大学农学院合作完成的继代核移植的克隆羊(1993年)、华南师范大学和广西农业大学的克隆牛(1995年)、中国农业科学院的克隆牛(1996年)、东北农业大学的克隆兔(1996年)以及湖南医科大学人类生殖工程研究室的克隆小鼠(1996年)。
1993年,美国First用内细胞团细胞成功获得了克隆牛。1996年Wilmut产出了克隆羊。1997年中国学者孟励在美国成功地获得了克隆猴。
虽然在这几十年里,国内外在这方面的研究有一定进展,但是这些克隆动物,供体细胞用的都是胚胎细胞。而体细胞克隆在1997年前,一直处于徘徊阶段,没有什么特别令人鼓舞的成果出现。直到1997年才有了改变,英国罗斯林研究所的科学家培育出了世界上第一只用体细胞克隆的绵羊。这是Wilmut用6岁成年绵羊高度分化的乳腺细胞进行核移植所获得的首例体细胞克隆绵羊。当前,克隆技术的方法与传统的显微授精和核移植技术基本上是一致的。中国科学院动物研究所正在开展精原细胞克隆动物和体细胞克隆牛以及异种克隆的研究。
克隆大熊猫
克隆技术的意义和用处,在于它是认识生命的有力武器,是人类对无性繁殖生命的创造,改变了体细胞遗传基因表达不可逆转的传统观念。它能促进畜牧业发展,加速改良家畜品种,加快家畜生产现代化、工厂化的进程。它可用于生物反应器的制备,让动物成为制药工厂、创造人类急需的生物制品。它可以用来拯救和保护濒危动物,采用异种克隆,借腹怀胎技术可达到增加数量的目的。因此,克隆技术可能成为濒危物种(如中国的大熊猫)延续种族的唯一希望。克隆技术是一项具有划时代意义的生物高技术。把这种先进的生物工程技术引进到拯救和保护大熊猫的实践中,是十分有意义的。尽管大熊猫人工繁殖技术一次又一次改进和提高,也有新的突破。但我们清醒地认识到,用有性繁殖的方法,增加数量仍然有限,何况目前总的来看,死亡多于新生的,因此无法从根本上解决大熊猫濒临灭绝的严峻问题。根据70年代和80年代的统计,大熊猫数量不超过千只,目前究竟还有多少,还没有一个准数。为了弥补现存大熊猫繁衍方法的不足,引进克隆技术不失为一种好方法。
但是,克隆大熊猫面临两大问题,之一:克隆会不会影响遗传多样化?不会的。当然克隆前要选择优良的供体和受体,这样就可以推动大熊猫向更有利的方向变异。再说,克隆出来的大熊猫同样也可以再进行有性繁殖。,这样交替进行,并不会妨碍大熊猫遗传多样性的发展。而且,在自然界里有些动物本身就存在无性繁殖和有性繁殖交替进行的方式,不仅没有限制遗传多样性,而且随着数量的增加扩大了多样性。
之二:克隆会不会伤害和影响大熊猫目前正常的生长发育和繁殖?“多莉”羊的克隆是同种克隆的例子,在大熊猫生育率和数量低的情况下,采用“多莉”羊的同种方式来克隆大熊猫,显然是不足取的,而应该采用“异种克隆”。同种和异种克隆的方式是不同的,异种克隆所需要的仅仅是大熊猫的体细胞,因而,对大熊猫本身不会有什么坏处,只会带来福音。我们在原有的显微授精、显微试管动物及精原细胞克隆动物以及十余年对大熊猫人工繁殖研究的基础上于1997年3月首次提出了“克隆大熊猫”的设想和计划。
诚然,克隆大熊猫有着很大的风险和探索性,但从目前的情况来看,克隆技术有可能成为拯救和保护大熊猫唯一的理想途径。近年来,中科院动物研究所在实验动物上已经进行同种和异种克隆的探索,并初见成效。最近Wisconsin-Madison
大学用牛卵异体细胞克隆已孕育猪胚胎。这些工作充分说明异种克隆不是不可能的。因此“克隆大熊猫”已成为跨世纪攻克的焦点。大熊猫是中国的“国宝”,中国科技工作者为了“克隆大熊猫”早日在中国问世正在勤奋工作。
人类克隆自己是不道德的
近来,有些国家的少数人主张克隆人。克隆人从技术和原理上来看是完全能做到的。但问题在于,人类为什么要自己克隆自己呢?大家知道,克隆人与克隆动物在意义上是不一样的,其实克隆人仅仅只能克隆人的躯体,而不能克隆人的思维、知识、人生观和世界观等,因为克隆只能复制先天的部分,而知识等后天性的东西是无法克隆的。所以在不同时代、不同环境、不同条件要想用克隆技术复制出与前人完全一样的人(不论好人还是坏人)是不可能的。从进化角度而言,生物的进化具有继承性和不可逆性,从来没有一种已进化的东西在自然情况下又回复到原始类型。就生殖方式来说,当由无性繁殖到了有性繁殖,它就不可能回到原始的无性繁殖。如果我们用克隆技术把人类自己的有性繁殖变成无性繁殖,在进化上有什么意义呢?从伦理上来看,人的生殖是一种自然现象,是本能。人类自己克隆自己是不道德的,它会严重破坏家庭结构,从遗传上也无法区别和建立父、母、子、女、兄弟姐妹等家庭关系。由于家庭是社会的一个细胞,它必然会影响社会,影响国家,同时克隆人也会影响宗教伦理等问题。作为一名学者,我反对把克隆技术用于人类,我希望把克隆技术用于动物,为人类服务。
动物克隆将成为新的产业
不久前,美国《科学》周刊上发表意大利卡拉布里亚大学Sgaramella
和美国纽约洛克费勒大学Zinder联合撰写的文章,对“多莉”羊的身世提出了质疑,他们首先对Wilmut等人使用的供体细胞是不是绵羊乳腺上皮细胞提出怀疑,认为可能是绵羊的干细胞,也可能是胚胎细胞。这种有人欢呼,有人惊惶失措,也有人怀疑的事,似乎是每一个新生事物出现之初的必然现象,这在科学上也是合乎情理的。
今年1月21日,日本《产经新闻》报道农水省畜产试验场宣布用成年牛耳朵的体细胞进行核移植,并将重组卵移植母牛体内,预计今年夏天克隆牛将会成批诞生。因此,“多莉”是真是假,等到Wilmut等人公布检测结果和重复试验结果出来以后,再作结论,为时也不晚。
中国虽然对体细胞克隆研究刚刚开始,但对于显微授精技术和胚胎细胞核移植技术已经积累了丰富的经验,有着雄厚的研究基础,并具备很好的实验设备条件。动物克隆将是21世纪的一个重要的产业,希望人类善待动物克隆,建立和发展动物克隆技术,让动物克隆技术早日为人类服务。
陈大元:中国科学院动物研究所研究员、受精生物学家、中国大熊猫繁殖技术委员会顾问。