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对于“克隆”,绝大部分人都是知其然而不知其所以然。
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克隆,一项无性繁殖技术的代称,音译自英文clone,词源是希腊文κλών,本意乃是幼苗、嫩枝的扦插。简而言之,便是不经交配产生后代,亲子间的遗传物质几乎一样。
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在大自然中,克隆并不罕见:细菌一分为二,这是克隆;插在土中的柳条长成参天大树,这是克隆;甚至人类的同卵双生子,两个娃娃也是彼此的克隆。不过,由于动物的体细胞缺乏植物细胞那样的逆分化能力,要靠克隆造一个动物后代,并不像植物扦插那么容易,而是需要对卵细胞进行一番人工改造,改造的素材便是亲代的体细胞。
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体细胞克隆的关键,在于核移植技术。众所周知,细胞核几乎囊括了细胞中所有的遗传信息。取出体细胞的细胞核,将其置入去核的卵细胞中,在一场移花接木的“戏法”后,亲代的遗传信息就尽收于新合成的细胞之中了。
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但最令人挠头之处却不在此。须知,体细胞早已高度分化,已不像受精卵那般有着分化的无限可能。怎么才能逆天而行,让一切从头再来?人们束手无策。
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直到英国科学家约翰·戈登想出了怪招儿。
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1964年,体细胞核移植重编程技术横空出世。在戈登的摆弄下,非洲爪蟾体细胞核“鸠占鹊巢”,成了卵细胞中的新主人。这不过是常规操作,然而,接下来,奇迹出现了。
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在电流和化学药物刺激之下,这个移花接木的卵细胞陡然转型。它突然“逆生长”,载着本已分化的体细胞的细胞核,却开始像受精卵一样发育,长成一个合格的胚胎。如同修改计算机程序一般,重编程完成了。
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近半个世纪后,这项奇异的发明为戈登带来了一份诺贝尔奖的荣耀。然而,真正令“克隆”二字口口相传的,还是哺乳动物的克隆。
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1996年出生于爱丁堡的绵羊多莉彻底颠覆了旧有的遗传学常识。如果此前的遗传学理论是正确的,哺乳动物的体细胞不像胚胎细胞那样有全能性,没法完整保存遗传的信息,它本不该重新发育成新的个体。然而多莉的诞生扭转了一切成见。
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在哺乳动物的序列中,克隆技术遍地开花。克隆牛、克隆猪、克隆兔、克隆小鼠……现在,克隆猴也不在话下了。对灵长类动物的成功克隆,使得一个新的名词——“克隆人”受到社会各界的广泛关注。
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然而,克隆人的世界,恐怕暂时还只能存在于科幻电影之中。
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效果图:克隆人是科幻电影中经常出现的元素
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克隆人的障碍
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虽然克隆哺乳动物已经成功,但这并不代表克隆人就是水到渠成的事,技术的实现并不那么乐观。
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出于医疗目的,科学家早已开始尝试克隆人类胚胎干细胞。一旦技术成熟,这种细胞就能派上用场,分化产生绝大多数组织、器官,将大量苦苦等待器官移植的患者带离苦海。
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知易行难。没过多久,人们就被现实狠狠地打了脸:哪怕只是克隆人类胚胎干细胞,难度也非常大。
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最先出问题的是体细胞核,被迫移居卵细胞,被强行摊派反自然的逆分化任务,人类体细胞核挑起大梁的能力比爪蟾乃至其他哺乳动物弱得多。核移植后的重编程往往停滞,克隆的胚胎能完成发育的也是寥寥无几。
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作为承载容器的卵细胞也不太够用。如果是搞动物实验,科学家很容易就能收集到成百乃至上千的卵细胞,将它们统统用于核移植。只要数量够多,哪怕成功率再低,也总有几个能侥幸成功。然而人类的卵子每月仅产1颗,弥足珍贵,试验量也就很难提上去。
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奇怪的是,面对如此艰巨的任务,早在10多年前就已经有科学家宣称解决了这个问题。
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说这话的是黄禹锡。2004年,当他的研究成果发表在《科学》上时,这位韩国科学家震撼了世界:在对多达242颗人类卵细胞进行核移植的尝试后,他的研究团队成功克隆出了人类胚胎干细胞。
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这一成果曾被认为有希望获得诺贝尔奖,后来却发现这是一桩造假事件,黄禹锡的研究被调查者认为存在伦理和结果造假问题。但有意思的是,经调查发现,黄禹锡的团队在这场闹剧里无意间培养了首批单性生殖的人类胚胎——单单这个重大技术突破就足以让他名垂青史。
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诱导性多能干细胞(iPSC)技术的崛起,曾一度使克隆技术的研究备受冷落。直到2013年,在一味神奇“佐料”的帮助下,人类胚胎干细胞克隆才取得重大进展。上文提到的科学家米塔利波夫领导的团队首次成功实现了对人类胚胎干细胞的克隆。
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永远不会有人明白,为什么米塔利波夫会突发奇想,在人类体细胞核移植的过程中加点咖啡因。然而,一次脑洞大开的尝试,却收获了令人叹为观止的奇迹。
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