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高新科技的开发
1.2.3 无性繁殖技术——克隆

无性繁殖技术——克隆

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克隆羊多莉

古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事,表达了人类对复制自身的幻想。1938年,德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的思想,1996年,体细胞克隆羊“多莉”出世后,克隆迅速成为世人关注的焦点。

克隆简介

克隆是英文“clone”一词的音译,在台湾与港澳一般意译为复制或转殖,是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组之后代的过程。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术,其本身的含义是无性繁殖,即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系,该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。

克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”,它已经历了三个发展时期:第一个时期是微生物克隆,即用一个细菌很快复制出成千上万个和它一模一样的细菌,而变成一个细菌群;第二个时期是生物技术克隆,比如用遗传基因——DNA克隆;第三个时期是动物克隆,即由一个细胞克隆成一个动物。克隆绵羊“多莉”由一头母羊的体细胞克隆而来,使用的便是动物克隆技术。

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中国成功克隆的兔子和它的代理妈妈

英国和我国等国在20世纪80年代后期先后利用胚胎细胞作为供体,克隆出了哺乳动物。到90年代中期,我国已用此种方法克隆了老鼠、兔子、山羊、牛、猪5种哺乳动物。

1996年7月5日克隆出一只基因结构与供体完全相同的小羊“多莉”(Dolly),世界舆论为之哗然。“多莉”的特别之处在于它的生命的诞生没有精子的参与。研究人员先将一个绵羊卵细胞中的遗传物质吸出去,使其变成空壳,然后从一只6岁的母羊身上取出一个乳腺细胞,将其中的遗传物质注入卵细胞空壳中。这样就得到了一个含有新的遗传物质但却没有受过精的卵细胞。这一经过改造的卵细胞分裂、增殖形成胚胎,再被植入另一只母羊子宫内,随着母羊的成功分娩,“多莉”来到了世界。

但为什么其他克隆动物并未在世界上产生这样大的影响呢?这是因为其他克隆动物的遗传基因来自胚胎,且都是用胚胎细胞进行的核移植,不能严格地说是“无性繁殖”。另一原因,胚胎细胞本身是通过有性繁殖的,其细胞核中的基因组一半来自父本,一半来自母本。而“多莉”的基因组,全都来自单亲,这才是真正的无性繁殖。因此,从严格的意义上说,“多莉”是世界上第一个真正克隆出来的哺乳动物。

克隆是人类在生物科学领域取得的一项重大技术突破,反映了细胞核分化技术、细胞培养和控制技术的进步。

所有克隆的动物及克隆时间

绵羊:1996年,多莉(Dolly)

猕猴:2000年1月,Tetra,雌性

猪:2000年3月,5只苏格兰PPL小猪;8月,Xena,雌性

牛:2001年,Alpha和Beta,雄性

猫:2001年底,CopyCat(CC),雌性

鼠:2002年名不详

兔:2003年3~4月分别在法国和朝鲜独立地实现

骡:2003年5月,爱达荷Gem,雄性;6月,犹他先锋,雄性

鹿:2003年,Dewey

马:2003年,Prometea,雌性

狗:2005年,韩国首尔大学实验队,史努比(Snoopy)

猪:2005年8月8日,中国第一头供体细胞克隆猪

近年来克隆研究的重要成果

克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究热潮,随后,有关克隆动物的报道接连不断。1997年3月,即“多利”诞生后近1个月的时间里,美国、中国台湾和澳大利亚科学家分别发表了他们成功克隆猴子、猪和牛的消息。不过,他们都是采用胚胎细胞进行克隆,其意义不能与“多莉”相比。同年7月,罗斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造过的胎儿成纤维细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊“波莉”(Polly)。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。

1998年7月,美国夏威夷大学Wakayama等报道,由小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠,其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代,这是继“多莉”以后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。

此后,美国、法国、荷兰和韩国等国科学家也相继报道了体细胞克隆牛成功的消息;日本科学家的研究热情尤为惊人,1998年7月至1999年4月,东京农业大学、近畿大学、家畜改良事业团、地方(石川县、大分县和鹿儿岛县等)家畜试验场以及民间企业(如日本最大的奶商品公司雪印乳业等)纷纷报道了,他们采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘细胞以及初乳中提取的乳腺细胞克隆牛的成果。至1999年底,全世界已有6种类型细胞——胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管/子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞的体细胞克隆后代成功诞生。

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日本科学家成功克隆冷冻16年死亡老鼠

2000年6月,中国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊”,但其中一只因呼吸系统发育不良而早夭。据介绍,所采用的克隆技术为该研究组自己研究所得,与克隆“多莉”的技术完全不同,这表明我国科学家也掌握了体细胞克隆的尖端技术。

在不同种间进行细胞核移植实验也取得了一些可喜成果,1998年1月,美国威斯康星一麦迪逊大学的科学家们以牛的卵子为受体,成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎,这一研究结果表明,某个物种的未受精卵可以同取自多种动物的成熟细胞核相结合。虽然这些胚胎都流产了,但它对异种克隆的可能性作了有益的尝试。1999年,美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎;我国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎,这些成果说明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危动物的一条新途径。