克隆羊多莉

克隆羊多莉

世界上第一頭克隆綿羊
1996年7月5日,英國科學家伊恩·維爾穆特博士用一個成年羊的體細胞成功的克隆出了一隻小羊。這隻小羊與它的“母親”一模一樣。動物的繁衍一般都要經過有性繁殖過程,要使它們能夠無性繁殖,必須經過複雜的操作程序。1997年2月22日,英國生物遺傳學家維爾穆特成功地克隆出了一隻羊。克隆羊“多莉”的誕生震驚了世界。克隆是英語Clone的音譯,指人工誘導的無性繁殖。動物克隆試驗的成功在細胞工程方面具有劃時代的意義。
    中文名: 拉丁學名: 别名: 界:動物界 門:脊索動物門 亞門:脊椎動物亞門 綱:哺乳綱 亞綱:真獸亞綱 目:偶蹄目 亞目:反刍亞目 科:牛科 亞科:羊亞科 族: 屬:羊屬 亞屬: 種:羊 亞種:基因克隆綿羊 分布區域: 命名者及年代: 保護級别: 中文學名:克隆羊多莉 中文别名:多莉、多利 英文名:Sheep Dolly 二名法:Ovis aries

基本内容

名字:Dolly(Dolly Parton)

名字來源:美國鄉村音樂女歌手多利·帕頓(Dolly Parton)

性别:雌

編号:6LL3

出生日期:1996年7月5日

出生地點:英國愛丁堡市羅斯林研究所

創造者:基思·坎貝爾

死亡日期:2003年2月14日

死亡原因:被确診患進行性肺病後處以安樂死

詞條名稱解釋

克隆是英文"clone"或"cloning"的音譯,而英文"clone"則起源于希臘文"Klone",原意是指以幼苗或嫩枝插條,以無性繁殖或營養繁殖的方式培育植物,如扡插和嫁接。在大陸譯為“無性繁殖”在台灣與港澳一般意譯為複制或轉殖或群殖。中文也有更加确切的詞表達克隆,“無性繁殖”、“無性系化”以及“純系化”。克隆是指生物體通過體細胞進行的無性繁殖,以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的後代個體組成的種群。通常是利用生物技術由無性生殖産生與原個體有完全相同基因組織後代的過程。

家族成員

基因父親:無

基因母親:一隻芬蘭多塞特白面綿羊

線粒體母親:一隻蘇格蘭黑臉羊

生育母親:另一隻蘇格蘭黑臉羊

子女:生育6名,存活5名

誕生

1997年2月27日英國愛丁

1997年2月27日英國愛丁堡羅斯林(Roslin)研究所的伊恩·維爾莫特科學研究小組向世界宣布,世界上第一頭克隆綿羊“多利”(Dolly)誕生,這一消息立刻轟動了全世界.。

“多利”的産生與三隻母羊有關。一隻是懷孕三個月的芬蘭多塞特母綿羊,兩隻是蘇格蘭黑面母綿羊。芬蘭多塞特母綿羊提供了全套遺傳信息,即提供了細胞核(稱之為供體);一隻蘇格蘭黑面母綿羊提供無細胞核的卵細胞;另一隻蘇格蘭黑面母綿羊提供羊胚胎的發育環境——子宮,是“多莉”羊的“生”母。其整個克隆過程簡述如下:

從芬蘭多塞特母綿羊的乳腺中取出乳腺細胞,将其放入低濃度的營養培養液中,細胞逐漸停止了分裂,此細胞稱之為供體細胞;給一頭蘇格蘭黑面母綿羊注射促性腺素,促使它排卵,取出未受精的卵細胞,并立即将其細胞核除去,留下一個無核的卵細胞,此細胞稱之為受體細胞;利用電脈沖的方法,使供體細胞和受體細胞發生融合,最後形成了融合細胞,由于電脈沖還可以産生類似于自然受精過程中的一系列反應,使融合細胞也能象受精卵一樣進行細胞分裂、分化,從而形成胚胎細胞;将胚胎細胞轉移到另一隻蘇格蘭黑面母綿羊的子宮内,胚胎細胞進一步分化和發育,最後形成一隻小綿羊。出生的“多莉”小綿羊與多塞特母綿羊具有完全相同的外貌。

從理論上講,多莉繼承了提供體細胞的那隻芬蘭多塞特母綿羊的遺傳特征,它是一隻白臉羊,而不是黑臉羊。分子生物學的測定也表明,它與提供細胞核的那頭羊,有完全相同的遺傳物質(确切地說,是完全相同的細胞核遺傳物質。還有極少量的遺傳物質存在于細胞質的線粒體中,遺傳自提供卵母細胞的受體),它們就像是一對隔了6年的雙胞胎。

理論意義

與以往的胚胎移植培養不同,維爾穆特從6歲母羊乳腺細胞建立的細胞系培育出世界上第一隻用成體細胞發育成的哺乳動物,具有深遠的意義。

①多莉的誕生證明高度分化成熟的哺乳動物乳腺細胞,仍具有全能性,還能像胚胎細胞一樣完整地保存遺傳信息,這些遺傳信息在母體發育過程中并沒有發生不可回複的改變,還能完全恢複到早期胚胎細胞狀态。最終仍能發育成與核供體成體完全相同的個體。以往的遺傳學認為,哺乳動物體細胞的功能是高度分化了的,不可能重新發育成新個體。與這一理論相反,多莉終于被克隆出來了。它的誕生推翻了形成了上百年的上述理論,實現了遺傳學的重大突破,為開發新的哺乳動物基因操作提供了動力,是一個了不起的進步。

②成功地找到了供體核與受體卵細胞質更加相容的方法。過去對高度分化細胞的核移植不能成功的原因,是供體核與受體卵細胞周期的不兼容性,因而發生染色體異常、細胞核可能發生額外的DNA複制和早熟染色體聚合成非整倍體或者發生異常。克隆多莉的實驗解決了高度分化了的體細胞核移植成功的關鍵性技術,居于世界領先地位。

③以往用于基因移植的方法比較原始的,僅能插入一個基因并且很不精确。而克隆多莉方法可使移植的細胞在成為核供體之前誘發精确的遺傳變化,又能精确地植入基因。然後選擇技術幫助準确地挑選出那些産生令人滿意變化的母細胞來作為核供體,這樣就能用同一個體的許多細胞繁殖出遺傳表現完全相同的動物個體。克隆技術成功的實踐意義①應用克隆技術,繁殖優良物種。常規育種周期長還無法保證100%的純度;用克隆這種無性繁殖,就能從同一個體中複制出大量完全相同的純正品種,且花時少、選育的品種性狀穩定,不再分離。

②建造動物藥廠,制造藥物蛋白。利用轉基因技術将藥物蛋白基因轉移到動物中并使之在乳腺中表達,産生含有藥物蛋白的乳汁,并利用克隆技術繁殖這種轉基因動物,大量制造藥物蛋白。

③建立實驗動物模型,探索人類發病規律。

④克隆異種純系動物,提供移植器官。采用克隆技術,可先把人體相關基因轉移到純系豬中,再用克隆技術把帶有人類基因的特種豬大量繁殖産生大量适用器官,且能同時改變器官的細胞表面攜帶人體蛋白和糖分特性,當豬的器官植入病人體内時,免疫排異反應減弱,成功率提高,用起來也更加安全。

⑤拯救瀕危動物,保護生态平衡。克隆技術的應用可望人為地調節自然動物群體的興衰,使之達到平衡發展。

反響

1997年2月英國羅斯林研究所維爾穆特博士科研組公布體細胞克隆羊“多莉”培育成功之前,胚胎細胞核移植技術已經有了很大的發展。實際上,“多莉”的克隆在核移植技術上沿襲了胚胎細胞核移植的全部過程,但這并不能減低“多利”的重大意義,因為它是世界上第一例經體細胞核移植出生的動物,是克隆技術領域研究的巨大突破。這一巨大進展意味着:在理論上證明了,同植物細胞一樣,分化了的動物細胞核也具有全能性,在分化過程中細胞核中的遺傳物質沒有不可逆變化;在實踐上證明了,利用體細胞進行動物克隆的技術是可行的,将有無數相同的細胞可用來作為供體進行核移植,并且在與卵細胞相融合前可對這些供體細胞進行一系列複雜的遺傳操作,從而為大規模複制動物優良品種和生産轉基因動物提供了有效方法。

在理論上,利用同樣方法,人可以複制“克隆人”,這意味着以往科幻小說中的獨裁狂人克隆自己的想法是完全可以實現的。因此,“多莉”的誕生在世界各國科學界、政界乃至宗教界都引起了強烈反響,并引發了一場由克隆人所衍生的道德問題的讨論。各國政府有關人士、民間紛紛作出反應:克隆人類有悖于倫理道德。盡管如此,克隆技術的巨大理論意義和實用價值促使科學家們加快了研究的步伐,從而使動物克隆技術的研究與開發進入一個高潮。

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10年前的7月,一隻名叫“多莉”的小羊羔在蘇格蘭首府愛丁堡以南幾英裡的一個小山村誕生了,單從外表看,它與周圍農場裡每個夏天出生的、成千上萬隻綿羊沒什麼不同。但“多莉”的确與衆不同,它從一隻成年母羊的單一乳房細胞被克隆而來,這在生物學上曾被視為不可能,因此它一下成為全世界最著名的小羊羔。

它的出生在全球引發了一場實驗室中的競争,那就是争相進行克隆技術方面的突破。但是,多莉的誕生也引起了人們的恐懼和疑慮——人類離自身的克隆還有多遠?

在克隆的“多莉羊”誕生10年後,科學家們逐漸認識到,克隆并不是完美的。克隆過程中會産生一些缺陷,甚至帶來一些危險。

克隆并非完美複制

人們一向認為,克隆是對原來動物的一種完美複制,從每一根毛發到性情都将完全相同。這樣的想法

的确十分誘人。但事實并非如此。有人在花費了數千美元克隆了自己的寵物貓後,卻發現克隆出來的小動物與自己的寵物大相徑庭:克隆小貓無論是外表還是性情,都和原來的完全不同——皮毛的顔色不同,對主人的态度也不同。

事實上,科學家現在才開始發現,這一過程在克隆動物的染色體中留下了一些小缺陷。科學家對克隆多利的過程越是了解,他們就越是覺得,這隻羊能存活下來純屬僥幸。伊恩·威爾莫特領導了克隆多利的科學小組,他說:“到現在,我們還為能克隆成功感到驚訝。”

克隆的成功率很低

即使經過了10年,并有15種哺乳動物被克隆,但克隆的效率并不比多利誕生時高多少:克隆的卵子中隻有2~5%最後能成功地誕生出能存活的動物。每克隆成功一個動物,就會有成百上千的克隆動物在出生後幾天或幾周後就死亡。

哺乳動物的克隆非常複雜,最關鍵的過程被稱為“核移植”:第一步是去掉卵子的細胞核,然後把來自一個成熟細胞的核移植進去,在克隆多莉時,用的是一個母羊的乳房細胞。這兩種成分有機地結合在一起,使混合細胞像一個胚胎一樣進行分裂。

這個過程并非總能成功,威爾莫特說:“我稱之為抽獎法,即使你用一直使用的方法,也有可能得到有嚴重缺陷或畸形的克隆動物,有一些動物會很快死去。”

缺陷不可避免

在正常的發育過程中,被稱為甲基的分子會按正确的時間模式附着在DNA上,該模式控制着什麼時間傳遞何種基因。在克隆過程中,這種時間模式卻并非總能被準确重建。

打個比方,把一部長篇小說打亂,拆成無數的單詞,然後用它們重新拼出原來的小說,每一句話、每一頁、每一章都與原小說相同,這非常難,克隆過程也同樣如此。

你無法把打亂的分子結構準确地重新排列出來,要做到百分之百的準确率很難,這也能解釋為什麼克隆的成功率會如此低。

所幸,哺乳動物的身體經常能修補因重新排列而造成的小錯誤。

盡管克隆過程中産生的缺陷也許很小,而且哺乳動物能承受,但隻要克隆就會産生缺陷,這卻是不争的事實,這就是科學家反對進行人類克隆的原因。

與多莉羊的制造者交談

伊恩·威爾莫特領導的研究小組10年前克隆出了“多莉”綿羊,後來他與别人合寫了《人類對多莉的濫用和使用》,美國《時代》周刊對他進行了訪問:

《時代》:你如何會想到克隆一隻哺乳動物?

威爾莫特:這種事情可不是來自“我發現了(相傳是阿基米德根據比重原理測出金子純度時所說的話)!”這樣的時刻,不是坐在浴缸裡突然産生的想法,産生這種想法至少經過了一年左右的時間。

《時代》:在現代科學史上,多莉即使不能算是最重要的科學裡程碑,也應該算是最重要的之一,這麼重大的事件是如何發生在蘇格蘭一個小山村裡的?

威爾莫特:聰明的回答也許是我們太聰明!嚴肅的回答應該是,我們在正确的地方實現了一個突破,我們是幸運的。我們做了一個特别的試驗,讓我們能改變傳統方法,很幸運我們首先做到了這一點。

《時代》:在多莉出生前,你已經制造出了數十個胚胎,但都沒有存活,你擔心過多莉也會失敗嗎?

威爾莫特:我們非常擔心。我們隻有一次機會,生出了一隻羊羔,以前的試驗顯示,生出一隻健康羊羔的機會非常小。

《時代》:如果是安全的話,你有興趣克隆你自己嗎?

威爾莫特:不止一次地有人問我,我的孩子能否進入這種研究領域,這是人們一種下意識的期待。但要說到克隆,壓力要大得多,人們總是希望克隆能跟原來的一樣,這就不可避免地增加一些期待和限制,這是我不願意使用這種技術的原因。我想,人應該是獨一無二的。

重生

世界首隻克隆羊“多利”的誕生和去世都曾引起舉世關注,英國媒體近日又披露說,當初參與克隆“多利”的一名研究人員利用保存下來的組織又克隆出四隻“多利”,它們的基因與原版“利”完全相同,如同“多利”重生且一化為四。

據英國《每日郵報》2010年11月30日報道,這些“多利”已經誕生三年多,但直到它們的擁有者基思坎貝爾最近在一次報告中提及它們才為人所知。坎貝爾是英國羅斯林研究所在1996年克隆“多利”的團隊成員之一,他現在是英國諾丁漢大學教授,克隆出四隻新的“多利”後便把它們放在校園裡作為寵物飼養。

原版“多利”的基因物質來源于一隻母羊的乳腺細胞,當時取樣後剩下的組織一直被冷凍保存,坎貝爾正是利用這些來自同一隻母羊的組織,克隆出四隻新的“多利”,從基因角度看它們與原版“多利”和這隻母羊都完全相同。

坎貝爾說:“"多利"仍然活着并過得不錯,因為從基因上講它們都是"多利"。”他還表示,這些克隆羊的健康狀況都處于密切觀察中,目前它們還沒有表現出“多利”曾患上的關節炎和肺部疾病的症狀。

由于過去克隆技術不成熟,“多利”先是患上關節炎,2003年又患上難以治愈的肺病,導緻研究人員對其實施了安樂死。“多利”曾遭受的這些痛苦,也是不少動物保護者批評克隆動物的原因之一。

坎貝爾表示,克隆技術的日趨成熟是新一批“多利”身體狀況較好的原因,他正在對此進行比較研究,并計劃發表相關論文。他還聲明,他并沒有試圖隐藏這些“多利”的存在,此前已經和一些科學界同行交流過相關信息。

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