有什么在克隆羊“多利”,之前的克隆成果

小编:优质农业网   人气:0℃   发布时间:2025-02-22 12:17:30
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同一克隆的所有成员的遗传构成是完全相同的,例外仅见于有突变发生时。自然界早已存在天然植物、动物和微生物的克隆,例如:同卵双胞胎实际上就是一种克隆。然而,天然的哺乳动物克隆的发生率极低,成员数目太少(一般为两个),且缺乏目的性,所以很少能够被用来为人类造福,因此,人们开始探索用人工的方法来生产高等动物克隆。这样,克隆一词就开始被用作动词,指人工培育克隆动物这一动作。

有什么在克隆羊“多利”,之前的克隆成果

目前,生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。克隆羊“多莉”,以及其后各国科学家培育的各种克隆动物,采用的都是细胞核移植技术。所谓细胞核移植,是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核,经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中,重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。与胚胎分割技术不同,细胞核移植技术,特别是细胞核连续移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。由于细胞核移植是产生克隆动物的有效方法,故人们往往把它称为动物克隆技术。

采用细胞核移植技术克隆动物的设想,最初由汉斯·施佩曼在1938年提出,他称之为“奇异的实验”,即从发育到后期的胚胎(成熟或未成熟的胚胎均可)中取出细胞核,将其移植到一个卵子中。这一设想是现在克隆动物的基本途径。

从1952年起,科学家们首先采用青蛙开展细胞核移植克隆实验,先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年,我国童第周教授领导的科研组,首先以金鱼等为材料,研究了鱼类胚胎细胞核移植技术,获得成功。 1964年,英国科学家格登(J.Gurdon)将非洲爪蟾未受精的卵用紫外线照射,破坏其细胞核,然后从蝌蚪的体细胞——场上皮细胞中吸取细胞核,并将该核注入核被破坏的卵中,结果发现有1.5%这种移核卵分化发育成为正常的成蛙。格登的试验第一次证明了动物的体细胞核具有全面性。

哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡尔·伊尔门泽和彼得·霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。1984年,施特恩·维拉德森用取自羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活产羊,其他人后来利用牛、猪、山羊、兔和猕猴等各种动物对他采用的实验方法进行了重复实验。1989年,维拉德森获得连续移核二代的克隆牛。1994年,尼尔·菲尔斯特用发育到至少有120个细胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年,在主要的哺乳动物中,胚胎细胞核移植都获得成功,包括冷冻和体外生产的胚胎;对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验,也都做了尝试。但到1995年为止,成体动物已分化细胞核移植一直未能取得成功。

克隆羊“多利”的意义和引起的反响

以上事实说明,在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊“多利”培育成功之前,胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上,“多利”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程,但这并不能减低“多利”的重大意义,因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物,是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着:在理论上证明了,同植物细胞一样,分化了的动物细胞核也具有全能性,在分化过程中细胞核中的遗传物质没有不可逆变化;在实践上证明了,利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的,将有无数相同的细胞可用来作为供体进行核移植,并且在与卵细胞相融合前可对这些供体细胞进行一系列复杂的遗传操作,从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。

在理论上,利用同样方法,人可以复制“克隆人”,这意味着以往科幻小说中的独裁狂人克隆自己的想法是完全可以实现的。因此,“多利”的诞生在世界各国科学界、政界乃至宗教界都引起了强烈反响,并引发了一场由克隆人所衍生的道德问题的讨论。各国政府有关人士、民间纷纷作出反应:克隆人类有悖于伦理道德。尽管如此,克隆技术的巨大理论意义和实用价值促使科学家们加快了研究的步伐,从而使动物克隆技术的研究与开发进入一个高潮。

“多利”是如何诞生的?

1996年7月,在英国苏格兰爱丁堡市郊外的一个羊圈中,随着一阵阵“咩咩”的叫声,一只惹人喜爱的小绵羊落地了。尽管主人立即给它命名为“多利”,然而,对它的降临讯息,主人却保持了约有7个月的沉默,因此世人对它一无所知。直到给“多利”办完必要的登记手续——专利申请后的1997年2月23日,主人才对外宣布:“多利”是世界上首次采用一头6岁成年母绵羊已完全分化成熟的乳腺细胞无性繁殖成功的小绵羊。它的主人就是英国罗斯林研究所以伊恩?维尔穆特和基思?坎贝尔为首的研究小组。这一消息不胫而走,立即引起了全世界的广泛关注,成为近年来最具轰动效果的一项科学研究成果。

众所周知,在正常情况下,哺乳动物是以受精卵胎生的方式繁衍后代的。其中,卵子与精子结合成为受精卵是哺乳动物繁衍后代的第一个重要的环节。然而,克隆绵羊“多利”却是没有经过精子、卵子结合这个关键环节而得以诞生的。

更确切地说,克隆绵羊“多利”没有父亲,却有3个母亲。它诞生的过程是这样的:罗斯林研究所的科学家们首先从一头产于芬兰的成年多塞特母绵羊的乳腺中取出一个本身并没有繁殖功能的普通细胞,将该细胞的细胞核分离出来备用。然后,他们从一头苏格兰黑面母绵羊的卵巢内取出一个未受精的卵细胞,将这只羊卵细胞的细胞核取出,并换上从第一头母绵羊乳腺细胞中分离出来的细胞核,再将这个已被“调包”的卵细胞在电火花的作用下激活,使其开始像正常受精卵一样进行细胞分裂。这个卵细胞经过分裂形成胚胎后,再将它移植到另一头苏格兰黑面母绵羊的子宫内,使其进行正常的胚胎发育。这第三头绵羊经过正常的妊娠后产下了“多利”。

在1997年2月27日出版的英国权威科学周刊《自然》杂志上,英国罗斯林研究所以伊恩?维尔穆特和基思?坎贝尔为首的研究小组发表了他们的研究成果。维尔穆特指时:“多利”继承了其亲生母亲(提供乳腺细胞细胞核的第一头母绵羊)的遗传特征。也可以说“多利”几乎是第一头母绵羊百分之百的“复制品”。

克隆绵羊“多利”的诞生,开辟了哺乳动物无性繁殖的新时代。

自20世纪70年代以来,许多国家的科学家经过努力已获得了克隆青蛙、克隆猪、克隆山羊乃至克隆猴,但是这些克隆动物都是通过胚胎细胞进行的核移植,还算不上真正意义上的无性繁殖。因为胚胎细胞本身是通过有性繁殖产生的,其细胞核中的基因组,一半来自父本,一半来自母本。克隆绵羊“多利”是采用已高度分化的体细胞进行的核移植,它的基因组全部来自于其母本,这才是货真价实的无性繁殖。

科学家指出,“多利”顺利降生并能得以健康成长,其最重要的科学意义在于:首次采用动物巳高度分化的体细胞进行的核移植,这是前所未有的,无疑是20世纪科技领域内的又一重大突破。其最重大的理论意义在于:证明一个已完全分化成熟的体细胞还能完全恢复到早期的原始细胞状态,还能像胚胎细胞一样,完整地保存全部遗传信息,这同以往的科学结论是完全不一样的。绵羊“多利”诞生并健康成长的消息像一颗威力巨大的核弹头,将国际生物学界长期以来坚信不疑的“金科玉律”击得粉碎,开辟出了一个生物学的新时代。

“多利”羊的诞生不是一帆风顺的,它的诞生克服了许多生物技术上的难题。现在将“多利”诞生过程简单叙述如下:

①科学家们首先从一头6岁的叫芬·多塞特的母羊的乳腺中取出一个乳腺细胞(在实验中叫供体细胞),在实验室的控制下生长、分裂成300个乳腺细胞,然后再将这些细胞放在低血清营养液下培养。由于细胞缺少营养,就会进入静止状态,但同时,每个乳腺细胞的所有基因都有可能被激活。

②给另外一只“苏格兰黑面羊”注射促性腺素,促使它排卵。得到卵子后,立即用极细的吸管刺破卵细胞膜,从其中取出细胞核,这样就制备出具有活性,但没有遗传物质的卵细胞的空壳。

③用化学和物理学的方法,对母羊芬·多塞特的乳腺细胞(即供体细胞)进行细胞核分离,分离出来的细胞核带有少量细胞质,被称为核体或小细胞。

④用温合电击法使分离出来的乳腺小细胞与卵细胞壳融为一体,就如同两个小水泡融成一个大水泡一样(300多个细胞中有247个融合成功),然后用电脉冲刺激“大水泡”,使这些“组装”的细胞在试管里经历受精卵那样的分裂,从而发育形成具有32个细胞的胚胎(247个“组装”成功的细胞中只有29个发育到囊胚期)。

⑤当胚胎发育到一定的程度,科学家便将它巧妙的移植入第三只母羊的子宫内,使其怀孕。这第三只母羊扮演的是“代理母亲”的身份(实际上29个胚胎分别转移到13只待孕的黑面母羊的子宫内,每只“代理母亲”移入2~3个胚胎)。

⑥1996年7月,13只“代理母亲”中只有一只黑面羊经过148天的怀孕过程,终于生下了一只小绵羊,它就是“多利”。

到1997年2月,在“多利”出生6个多月后,科学家们才把这个隐藏了许久的秘密透露出来。首先是2月27日的《自然》首先刊登了这条重大消息。转眼间,《时代周刊》、《新闻周刊》等都从不同的角度为人们报导“多利”的消息。

克隆羊的诞生在世界上立即引起了震惊,它打破了千古不变的通过两性交配繁殖后代的模式——它是体细胞核通过移植“繁殖”成个体的。这个结果证明,动物细胞与植物细胞一样具有全能性,因此,“多利”一出世就受到全世界传媒的关注。

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