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第11章 当代科技新手段:克隆羊与克隆人

从胚胎学角度来看,胚胎均由两性生殖细胞经受精卵分裂发育而成。人工授精和试管婴儿也需要由精子卵细胞在体外授精后,待发育到一定阶段再植入到母体子宫内而完成的。50年代我国著名生物学家朱洗用无性繁殖技术培育出“没有外祖父的癞蛤蟆(蟾蜍)”,即用物理方式代替精子刺激卵细胞发育成蟾蜍,再由此蟾蜍的生殖细胞经受精而发育成新一代蟾蜍,但这一技术不适用于哺乳动物的胚胎发育。此后,世界上许多生物科学家尝试用无性繁殖技术复制各种动物胚胎,培育出基因复制的克隆动物,以期改良品种,但他们都没有使用成熟体细胞做研究材料。

(1)热门话题克隆羊

自从1997年2月22日英国胚胎学专家维尔穆特宣布克隆多莉羊获得成功以来,“克隆羊”成了整个社会最热门的话题,“多莉”克隆羊让维尔穆特一夜成名。从科学家到一般人士,从政府官员到普通百姓,从古稀老人到少年儿童,从学术、专业刊物到各家电视、电台、报刊等新闻媒介,无不把克隆羊作为近年来科学界乃至整个社会最引人注目的话题,但是不同的人对此事的态度和看法却大相径庭。

“多莉”克隆羊是从A羊的乳腺细胞中取出细胞核移植到B羊的去核的卵细胞中,经过电刺激使重组的卵细胞在体外培养,而后移植到C羊的子宫内发育,最终由C羊生出小羊羔“多莉”。“多莉”具有和A羊几乎一模一样的遗传物质,可以说是A羊的复制品,因而称为“多莉”克隆羊。

自克隆羊研究成果报道以来,在世界上掀起了克隆生物的热潮,最近日本宣布体细胞克隆牛获得成功,美国获得了连续三代的克隆复克隆老鼠50只。同时,克隆技术也在发展,克隆成功率提高了5~10倍。可以相信,要是克隆人的话在技术上是可行的,但是,克隆人决不仅仅是一个技术问题。

我国广西农大动物繁殖教研室也早于1995年无性繁殖出一头雄克隆牛。他们把体外受精后发育到16个细胞的胚胎进行细胞分离,每个细胞植入到一个成熟的去核卵细胞中,待体外发育到囊胚阶段时,再移植到母牛子宫内,经过大量实验,1995年7月,一头未经雌雄交配的母牛生下一头雄性克隆牛。

(2)克隆技术的基础及其成功的关键

克隆技术的基础是细胞核移植。1938年,德国胚胎学家史匹曼首先提出他的“奇异实验”设想,即将一个卵细胞的细胞核取出,并换入另一个细胞的细胞核的办法来诞生一个新的生命,但这种细胞核移植术由于当时技术条件不足而没有进行。1952年有人用青蛙卵进行实验,因为青蛙卵比哺乳类动物的卵要大得多,操作较容易。70年代,英国剑桥大学科学家戈登利用这种细胞移植技术将蛙的成熟细胞核植到卵细胞内,但当时只能发育成蝌蚪,而不能发育成青蛙。

英国学者维尔穆特于1973年在英国剑桥大学完成博士研究论文,并首次成功地从冷冻胚胎中培育出牛来。他在胚胎学研究中虽有20多年的实践经验,但在利用一个成熟体细胞进行复制动物的实验方面却遇到技术上的很大困难。有两位著名的科学家甚至发表文章声称要复制一个成熟体细胞克隆的动物是绝对不可能的,因为成熟体细胞的一些基因已经关闭,遗传物质不能在卵细胞中发育。维尔穆特研究组中的一位成员坎培尔首先想到,成熟细胞中的遗传物质不能在卵细胞中发育,或许是因为这两个细胞的发育周期步调不同,因此他们考虑采取一种“饥饿”手段,使成熟体细胞静止不活动,以有利于和卵细胞的融合。恰在此时,美国一位胚胎学家利用早期胚胎细胞成功地复制出4只牛来,其技术成功的关键是因为其研究成员忘记给胚胎细胞加营养液,无意间使细胞处于“饥饿”或“催眠”状态,细胞暂停分裂。后来,维尔穆特研究小组利用“饥饿”技术,经历许多细致复杂的操作程序,包括当成熟乳腺细胞和卵细胞融合时,还要用电脉冲刺激,终于使它重新进行分裂活动。由于技术上的突破,他们成功地培育出世界上第一只复制克隆羊——多莉。

其实,在多莉出生前,维尔穆特实验室已利用细胞核移植技术将羊的胚胎细胞无性繁殖出12只复制羊,这次多莉的诞生是利用功能已彻底分化的成年动物体细胞无性繁殖而成,因此意义更加重大。

(3)世界性争论:克隆人类的利与害

从科学本身而言,多莉克隆羊的成功是发育生物学中的一个里程碑,其科学意义极大,对于研究细胞的生长、分化、分化发育,对于研究细胞核和细胞质的相互作用有着重要的指导意义。克隆羊的技术将会应用于良种保存、珍稀动物拯救、器官移植、疾病动物模型、药用蛋的生产等各大生物应用领域,对人类生活产生重大影响。因此,生物学家,特别是发育遗传学家,胚胎学家对此是给予高度评价的。

但是,社会上不少人关注多莉羊并不是从上述角度去看的,由于多莉克隆羊是从成体羊的乳腺细胞中取出细胞核移植到去核的卵细胞中培育成功的,美国科学家随后又用胚胎细胞培育克隆猴成功,这使人联想到无性复制克隆人的可能性。由此又引发了对多莉羊带来的冲击波,在让人兴奋、激动之余,又使人感到担忧和惊恐,也由此引发了人们对道德、伦理、法律等问题的思考。

最先反对克隆人研究的是美国总统克林顿,他下令禁止联邦政府机构资助这类试验。其后,英联邦、欧盟、世界卫生组织、日本等国家和组织纷纷表态,禁止进行人体克隆试验。我国卫生部日前也公开表示不支持、不赞成进行人的克隆研究。

老百姓对克隆羊的态度并不完全相同,一部分人认为克隆羊是一件好事,克隆人也未尝不可,因为希特勒即使克隆成功,由于没有同等的环境,也不会再次导致世界大战。而更多的人对克隆羊技术的应用提出了自己的担忧,担心一旦克隆用于人类,将会导致社会的混乱。

对待克隆人的研究,世界各国科学家的态度几乎是一致都反对进行克隆人研究,但是也有例外,美国一位科学家锡德表示将开展克隆人的研究。无论如何,克隆人即使技术上成功,但是由此产生的道德伦理问题太让人提心吊胆了。一位美国科学家警告说,克隆技术一旦被滥用,社会将陷入无穷的罪恶之中。

美国曾对是否需要克隆出孩子做过调查,结果是有85%的人还是希望自己自然生出孩子,9%的人希望从自己身上克隆出孩子,6%的人希望从自己的家庭成员中克隆出孩子。

联合国科教文组织大会于1997年11月1日在巴黎通过了指导基因研究的道德准则文件“人类基因宣言”,要求禁止克隆人等“损害人类权利和尊严的科研行为”。宣言认为,每个人身上的基因物质都是人类的共同遗产,不应成为赢利的手段。宣言称:只有在对可能导致的利弊进行透彻分析,并得到当事人同意后才能开展有关人类基因的研究,同时当事人有权知道研究试验的结果。

目前虽然克隆羊已获得成功,然而,克隆人的技术要比克隆羊更为复杂困难,加上各国政府明确表示禁止资助克隆人的研究经费、社会舆论对克隆人在伦理道德上的谴责,克隆人的可能性将会降到最小。科学家一直努力研制能具有人类思考能力的电脑。虽然,目前人类已能大量制造各种类型的电脑,但相信在人工智能电脑面世之前,科学家还要面对一大堆棘手的问题。

所谓人工智能,就是“让机器模仿人的思维”。而人工智能研究本身却是探索人的智能活动这个未知领域的,现在的人工智能是试图探明人脑的一个科学领域,这种探明是大有可为的。但是,这个未知领域什么时候才能被探明,尚是一个未解之谜。

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