克隆是英文"clone"的音译,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织后代的过程。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,含义是无性繁殖。克隆技术在现代生物学中被称为"生物放大技术"。
克隆技术,是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。无性生殖是指未经两性生殖细胞结合的生殖方式或者自然的无性生殖方式(如植物)。一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一个生物完全一样。
克隆技术的设想是由德国胚胎学家于1938年首次提出的,由于该项技术几乎没有取得进展,研究工作在80年代初期一度进入低谷。目前,克隆技术,已经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“多利”由一头母羊的体细胞克隆而来,使用的便是动物克隆技术。
在生物学上,克隆通常用在两个方面:克隆一个基因或是克隆一个物种。但对于高级动物,在自然条件下,一般只能进行有性繁殖,所以要使其进行无性繁殖,科学家必须经过一系列复杂的操作程序。1952年,小小的蝌蚪改写了生物技术发展史,成为世界上第一种被克隆的动物。美国科学家罗伯特·布里格斯和托玛斯·金用一只蝌蚪的细胞创造了与原版完全一样的复制品。
1972年·基因复制 克隆技术精细到以单个基因复制为单位。科学家将某种特定基因单离出来,将它与某有机体(最初是一种酵母)结合,有机体将新基因融入自己的DNA结构后再繁殖,产生出理想基因的复制品。
1996年7月5日,第一只基因结构与供体完全相同的克隆羊“多利”出生,世界舆论为之哗然。“多利”的特别之处在于它的生命的诞生没有精子的参与。多利是苏格兰罗斯林研究所和PPL医疗公司的共同作品。它的基因母亲是一种芬•多塞特品种的白绵羊,在多利出生之前3年就已死去。苏格兰的汉纳研究所在这头母羊怀孕时提取了它的一些乳腺细胞进行冷冻保存,后来又把这些细胞提供给PPL公司进行克隆研究。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,“多利”来到了世界。
多莉的诞生证明高度分化成熟的哺乳动物乳腺细胞,仍具有全能性,还能像胚胎细胞一样完整地保存遗传信息,这些遗传信息在母体发育过程中并没有发生不可回复的改变,还能完全恢复到早期胚胎细胞状态。最终仍能发育成与核供体成体完全相同的个体。以往的遗传学认为,哺乳动物体细胞的功能是高度分化了的,不可能重新发育成新个体。与这一理论相反,多莉终于被克隆出来了。它的诞生推翻了形成了上百年的上述理论,实现了遗传学的重大突破,为开发新的哺乳动物基因操作提供了动力,是一个了不起的进步。
克隆羊多莉的诞生也让科学家成功地找到了供体核与受体卵细胞质更加相容的方法。过去对高度分化细胞的核移植不能成功的原因,是供体核与受体卵细胞周期的不兼容性,因而发生染色体异常、细胞核可能发生额外的DNA复制和早熟染色体聚合成非整倍体或者发生异常。克隆多莉的实验解决了高度分化了的体细胞核移植成功的关键性技术,居于世界领先地位。
1998年,克隆批量化 美国夏威夷大学的科学家用成年细胞克隆出50多只老鼠,并接着培育出3代遗传特征完全一致的实验鼠。与此同时,其它几个私立研究机构也用不同的方法成功克隆出小牛。1998年7月 5日,日本石川县畜产综合中心与近畿大学畜产学研究室的科学家宣布,他们利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。这两头克隆牛的诞生表明克隆成年动物的技术是可重复的。
2000年,人类近亲被克隆 美国俄勒冈的研究者用与克隆多利羊截然不同的方法克隆出猴子,科学家将一个仅包含8个细胞的早期胚胎分裂为4份,再将它们分别培育出新胚胎,惟一成活的只有Tetra。
克隆牛
蓬勃发展的克隆技术会给人类带来极大的好处,例如,英国PPL公司已培育出羊奶中含有治疗肺气肿的a-1抗胰蛋白酶的母羊。这种羊奶的售价是6千美元一升。一只母羊就好比一座制药厂,用什么办法能最有效、最方便地使这种羊扩大繁殖呢?最好的办法就是“克隆”。同样,荷兰PHP公司培育出能分泌人乳铁蛋白的牛,以色列LAS公司育成了能生产血清白蛋白的羊,这些高附加值的牲畜如何有效地繁殖?答案当然还是“克隆”。
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。 虽然动物克隆技术的重大突破带来了广泛的争议,但是如果运用得当,克隆技术一定将在造福人类上起到不可估量的作用。
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