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羊多利是怎样被制造出来的

作者: 信息来源:儿童学习网整理 点击: 次

  1997年2月英国科学杂志《自然》报道用无性繁殖技术产生一只取名为“多利”的“克隆羊”以来,此事引起了世界各国上至总统,下至公众的广泛讨论,我国的新闻媒介也都有介绍和评论。本文将介绍产生“多利”的运作原理。
  哺乳类和我们人类的卵细胞最先是由卵巢中的卵原细胞发生而来的。卵原细胞与我们身体的其他细胞(称为体细胞,以别于生殖细胞)一样具有双倍的遗传物质,即为二倍体细胞。它经过数次分裂,最终成为只含体细胞的一半的染色体(故称单倍体)的成熟卵细胞。当然,这种卵细胞是不可能发育成为一个新个体的,它必须与含有同样只有单倍染色体的精子结合(即受精),重新成为双倍体的受精卵(即合子)才能继续发育下去,形成一个新生命。从上述我们也就不难理解,这个新生命已分别接受母方(卵细胞)与父方(精子)各一半的遗传特性了。因此哺乳类的这种繁殖方式称为有性繁殖。
  “克隆羊”或是其他克隆哺乳动物的“制造”,首先要取得上述的成熟卵细胞。科学家们为了一次实验获得更多的卵,利用一种称之为“超数排卵”技术,即给成年母羊注射孕马血清促性腺激素及人绒毛膜促性腺激素。这样在它们的卵巢中一次便会有更多的卵成熟与排放。当排卵时,科学家们即可借手术或腹腔镜取出这种成熟的卵细胞备用。
  卵细胞很小,主要由细胞核及细胞质两大部分组成,一般只在 80至100微米之间。因此,科学家必须依靠一种称为显微注射仪的帮助,在放大几十倍的条件下,用特制的极细玻璃管刺入卵内,将卵细胞核吸出。这样该卵便成为一个无核的细胞了,决不是如有的文章所说的它只是一个“空壳”,也就是说该卵已无核遗传物质了。
  下一步要进行的是“核移植”,这是最关键的一步。以往用于核移植的细胞核多为胚胎分裂球的细胞核,分裂球是指受精卵经过数次分裂而形成的极早期的胚胎细胞。按照发育生物学的观点与实践,认为这种细胞本身是“全能性”的,意思是只要有一个这样的细胞,它便可以发育成一个完整的胚胎。譬如说一个早期胚胎由八个细胞组成,此时若将细胞一个个地分开,它们便可发育成为八个胚胎。这表明分裂球的每个细胞核本来就具有分裂与增殖的能力。为此科学家们对用早期胚胎细胞核进行移植而产生新个体不以为奇。另外,在这里我们还顺便提一句,用上述细胞的分离或是称胚胎切割所得到的个体不能称为 “克隆个体”。
  “多利”的新奇之处在于:第一,不用并挑出胚胎细胞的细胞核,而“装入”体细胞(乳腺细胞)的细胞核,进行核移植,它也照样可以分裂并发育成个体。按照发育生物学的观点,成年体细胞是一种“定向”了的,一定程度上分化了的细胞,即这种细胞的性质已经定型,是哪种类型的细胞和组织就是哪种类型的细胞和组织,正如乳腺细胞只能发育成乳腺组织一样,不可能“再回头”,重新获得“全能性”。然而,“多利”的成功依然说明,即使“方向已明”的体细胞在一定的条件下,仍然具有“全能性”。第二,由于移入卵内的是体细胞,不仅含有双倍的染色体,而且由此产生的后代细胞的染色体均是该体细胞的遗传拷贝,因而由此发育而成的个体的遗传物质与核供体的亲本是一致的。另外,由于“多利”的产生未经过精子与卵细胞结合的受精过程,属于无性繁殖,故此称为“克隆羊”,意思是“无性繁殖的羊”。
  核移植完成后,接着要将这种“核质融合”的卵置于体外培养,在它发育成早期胚胎(一般待它分裂至4~8个细胞),然后将它移植至子宫已可接受胚胎植入的另一只母羊体内,直至羊羔出生。在这过程中,科学家要找一头合适的母羊,进行人工激素处理,使子宫内膜增厚,以便上述胚胎的“着床”与发育。
  从上描述不难看出,克隆羊的过程步骤很多,每步不慎都可能导致失败。“多利”的产生固然是医学生物学的一项重大突破,但仍有许多问题有待科学家们去探索。例如,卵细胞质在这种合子杂交中起什么作用?它是如何调控或刺激细胞分裂的,即用科学家们的语言说,它是如何重新程序性的开启细胞核基因表达的?是否身体任何一种类型的体细胞,或是一个处于任何细胞周期的细胞核均可在卵细胞质中发育分裂?既然细胞质对细胞核有一定的影响,那么“多利”是否在各方面只与供核亲本一致,还是有些不同?克隆动物固然可保持供核亲本的优点,是否带来单亲繁殖的更多缺点,如对疾病的抵抗力低,有更多的发生遗传性疾病的可能性,甚至种属的退化?
  当然,“多利”的问世无论如何是对生物学与医学的又一次冲击,人们应该借此契机更好地把握物种发育与遗传的规律,在限制克隆技术不适当、甚至违背了伦理的同时,让它更好的为人类造福。

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