克隆技術是如何發現的?爲何叫做“克隆”呢?
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克隆是英文“clone”一詞的音譯,是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因組之後代的過程。科學家把人工遺傳操作動物繁殖的過程叫克隆,這門生物技術叫克隆技術,其本身的含義是無性繁殖,即由同一個祖先細胞分裂繁殖而形成的純細胞系,該細胞系中每個細胞的基因彼此相同。克隆技術在現代生物學中被稱爲“生物放大技術”,它已經歷了三個發展時期:第一個時期是微生物克隆,即用一個細菌很快複製出成千上萬個和它一模一樣的細菌,而變成一個細菌羣;第二個時期是生物技術克隆,比如用遺傳基因——DNA克隆;第三個時期是動物克隆,即由一個細胞克隆成一個動物。
克隆綿羊“多莉”由一頭母羊的體細胞克隆而來,使用的便是動物克隆技術。在生物學上,克隆通常用在兩個方面:克隆一個基因或是克隆一個物種。克隆一個基因是指從一個個體中獲取一段基因,然後將其插入另外一個個體中。
在動物界也有無性繁殖,不過多見於非脊椎動物,如原生動物的分裂繁殖、尾索類動物的出芽生殖等。但對於高級動物,在自然條件下,一般只能進行有性繁殖,所以要使其進行無性繁殖,科學家必須經過一系列複雜的操作程序。在20世紀50年代,科學家成功地無性繁殖出一種兩棲動物——非洲爪蟾,揭開了細胞生物學的新篇章。英國和我國等國在80年代後期先後利用胚胎細胞作爲供體,“克隆”出了哺乳動物。到90年代中期,我國已用此種方法“克隆”了老鼠、兔子、山羊、牛、豬5種哺乳動物。
1996年7月5日克隆出一隻基因結構與供體完全相同的小羊“多莉”,世界輿論爲之譁然。“多莉”的特別之處在於它的生命的誕生沒有精子的參與。研究人員先將一個綿羊卵細胞中的遺傳物質吸出去,使其變成空殼,然後從一隻6歲的母羊身上取出一個乳腺細胞,將其中的遺傳物質注入卵細胞空殼中。這樣就得到了一個含有新的遺傳物質但卻沒有受過精的卵細胞。這一經過改造的卵細胞分裂、增殖形成胚胎,再被植入另一隻母羊子宮內,隨着母羊的成功分娩,“多莉”來到了世界。但爲什麼其他克隆動物並未在世界上產生這樣大的影響呢?因爲其他克隆動物的遺傳基因來自胚胎,且都是用胚胎細胞進行的核移植,不能嚴格地說是“無性繁殖”。另一方面,胚胎細胞本身是通過有性繁殖的,其細胞核中的基因組一半來自父本,一半來自母本。而“多莉”的基因組,全都來自於單親,這纔是真正的無性繁殖。因此,從嚴格的意義上說,“多莉”是世界上第一個真正克隆出來的哺乳動物。其特點就在於它與爲它提供遺傳物質的供體——那頭6歲母羊具有完全相同的基因,可謂是它母親的複製品。
“多莉”的誕生,意味着人類可以利用動物的一個組織細胞,像翻錄磁帶或複印文件一樣,大量生產出相同的生命體,這無疑是基因工程研究領域的一大突破。
克隆技術是科學發展的結果,它有着極其廣泛的應用前景。在園藝業和畜牧業中,克隆技術是選育遺傳性質穩定的品種的理想手段,通過它可以培育出優質的果樹和良種家畜。在醫學領域,目前美國、瑞士等國家已能利用“克隆”技術培植人體皮膚進行植皮手術。這一新成就避免了異體植可能出現的排異反應,給病人帶來了福音。克隆是人類在生物科學領域取得的一項重大技術突破,反映了細胞核分化技術、細胞培養和控制技術的進步。
動物克隆技術的重大突破,也帶來了廣泛的爭議。利用克隆技術可以在搶救珍奇瀕危動物、擴大良種動物羣體、提供足量試驗動物、推進轉基因動物研究、攻克遺傳性疾病、研製高水平新藥、生產可供人移植的內臟器官等研究中發揮作用,但如果將其應用在人類自身的繁殖上,將產生巨大的倫理危機。
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