多利

多利

克隆羊
多利羊誕生于1996年7月5日,1997年首次向公衆披露。它被美國《科學》雜志評為1997年世界十大科技進步的第一項,也是當年最引人注目的國際新聞之一。科學家認為,“多利”的誕生标志着生物技術新時代的來臨。
    中文名: 外文名: 别名: 中文學名:多利 别稱:多莉 屬:羊屬 種:羊 亞種:基因克隆綿羊 英文名稱:Dolly 出生地:英國愛丁堡羅斯林研究所 出生日期:1996年7月5日 逝世日期:2003年2月14日 地位:世界上第一隻克隆羊

簡介

“克隆”是英文單詞“Clone”的音譯,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為“生物放大技術”,它已經曆了三個發展時期:第一個時期是微生物克隆,即用一個細菌很快複制出成千上萬個和它一模一樣的細菌,而變成一個細菌群;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“多利”由一頭母羊的體細胞克隆而來,使用的便是動物克隆技術。

誕生

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。

多利的父母

基因母親:一頭白綿羊,Finn Dorset種,6歲

“養母”:兩頭黑臉母羊

“養父”:(制造者)伊恩·威爾默特(Ian Wilmut)【也有報道說基思·坎貝爾(Keith Campbell)是多利的主要培育者】

父親的争議:對于多利的制造者在2006年3月7日有新的結論。被譽為“多利羊之父”的蘇格蘭科學家伊恩·威爾默特(Ian Wilmut)承認,他不是多利羊的主要培育者,他的同事基思·坎貝爾(Keith Campbell)博士才是這一成果的主要締造者,多利真正的“父親”。

多利的生活

多利一生都待在羅斯林研究所。她與一隻威爾士山羊交配,先後産下六個羊羔。1998年産下羊羔Bonnie,1999年産下兩隻羊羔Sally和Rosie,2000年産下三隻羊羔Lucy,Darcy和Cotton。2001年多利患上了關節炎,後來用抗炎藥物治好了。

死亡

2003年2月,獸醫檢查發現多利患有嚴重的進行性肺病,這種病在目前還是不治之症,于是研究人員對它實施了安樂死。據羅斯林研究所透露,在被确診之前,多利已經不停地咳嗽了一個星期。多利的屍體被制成标本,存放在蘇格蘭國家博物館。

綿羊通常能活12年左右,而多利隻活了6歲,它的早夭再次引起了人們對克隆動物是否會早衰的擔憂。就多利本身而言,它剛一出生時是6歲還是0歲或者是中間的某個歲數,這這是多利留下的一個很難回答的問題,這樣的問題還有許多,被統稱為多利羊難題。正值壯年的多利死于肺部感染,而這是一種老年綿羊的常見疾病。據維爾穆特透露,以前多利還被查出患有關節炎,這也是一種老年綿羊的常見疾病。

多利的早夭有三種可能性:

①克隆動物确實存在早衰現象,它們從一出生起身體的衰老程度就類似于被克隆個體,所以它們的壽命被縮短。就多利事件而言,數字上也比較符合這個推測。但是克隆動物是否存在不可避免的早衰問題,還缺乏有力的證據,根據以後許多克隆實驗表明,早衰問題并不普遍。

②克隆技術過程中的一些物理化學傷害導緻了多利的健康隐患,使得它容易患病。克隆動物的健康問題十分普遍,就世界各地的報道來看,克隆動物畸形、流産等等的幾率是相當高的。

③第三種,多利屬于普通患病死亡。關節炎和肺部感染是綿羊的常見疾病,特别是對于室内飼養的綿羊來說患病的可能更大。

總之很難得出一個确切的結論,多利的死可能反映了克隆動物的普遍規律,也可能隻是一個個案。

多利羊患肺病死亡

2003年2月14日,經獸醫診斷,多利患有嚴重的進行性肺病。所謂“進行性”疾病是指患者病情不斷發展惡化,生命危在旦夕。鑒于這種情況,研究所決定為多利實施“安樂死”,他們實在不忍眼睜睜地看着多利郁郁而終,希望這隻曾經享受過生命的快樂、并且為全世界帶來過無數驚喜的可愛的小綿羊平靜安詳地離開人世。

早夭引發的争論

多利的死亡再次引發了關于克隆動物是否會“早衰”的争論。多利由羅斯林

研究所的伊恩·威爾莫特教授等人通過體細胞克隆法培育問世。伊恩·威爾莫特教授說,他在大約一年前已經發現多利羊的左後腿患上了關節炎,而這種典型的“高齡病症”對當時還年輕的多利而言,很可能意味着目前的克隆技術尚不完善。

繼多利問世之後,克隆技術在近年來得到了一定的發展,各國科學家相繼克隆出牛、鼠、豬等動物,但與此同時也陸續有科學家發現一些克隆動物表現出“早衰”迹象,這被認為是克隆技術自身不完善而對克隆動物的健康造成的危害。但是,科學界對此還沒有最後的結論。

威爾莫特說,他們将對多利屍體進行仔細檢查,以進一步确定其死因。他同時表示:“重要的是,不僅僅是我們,而應該是那些所有克隆出動物的科學家們,都對克隆動物整個生命期間的健康狀況進行持續觀察。”

多利早逝各方觀點

多利的早逝,使人們對于克隆動物的真實年齡和克隆動物是否會提前衰老等問題産生了新的争議。培育多利的威爾穆特博士說,去年初,多利患上關節炎,證實了其他科學家早先的懷疑。但科學家還不能确定這是克隆過程導緻的遺傳疾病、還是純屬偶然。當時,曾領導克隆多利的研究的伊恩·威爾穆特教授曾表示,多利患有關節炎可能意味着克隆技術“效率低”,需要進一步研究。

曾就人類克隆與道德問題發表過文章的帕特裡克.德克遜博士說,多利的死亡,将對人類的克隆産生巨大影響。現在需要弄清的是,多利之死是否與提前衰老有關。英國皇家學會幹細胞研究與生殖性克隆工作組負責人裡查德.迦德納說,隻有對多利的屍體全面解剖後,才能判定它的早逝是否與克隆有關。如确有聯系,将再次為生殖性克隆所固有的風險提供新的證據,同時也證明,試圖從事克隆人研究的人是不負責任的。為了紀念人類在克隆技術上的重大突破,多利的遺體将制成标本,存放在蘇格蘭國家博物館。

多利不朽的貢獻

多利是人類首次利用成年動物體細胞克隆成功的第一個生命。多利的誕生揭開了分子生物學領域嶄新的一頁,它使得科學家不得不重新審視現有的胚胎發育理論,并預感到人類有一天也可能克隆自己。同時,體細胞克隆技術也為将來從培育細胞的角度治愈不治之症提供了可行的思路。多利生前曾不斷給我們帶來一個又一個驚喜。它先是與一隻名叫戴維的威爾士山羊“喜結良緣”,後來于1998年4月産下它們的第一個“愛情結晶”邦尼,從而證明了克隆動物也能生育。1999年,多利一家又迎來了三個可愛的羊寶寶。

多利難題亟待破解

世界第一隻體細胞克隆動物多利羊在給我們帶來振奮、困惑和争論之後,永遠離開了我們。如同它問世時一樣,壽命僅6歲半的多利羊壯年早逝,再次引起世人關注。作為克隆技術及其應用的象征,多利羊帶來了争論,也留下了謎團,其中最大的一個謎就是克隆動物是否早衰,有人稱之為多利羊難題。

所謂多利羊難題是指,克隆動物的年齡到底是從0歲開始計算,還是從被克隆動物的年齡開始累積計算,還是從兩者之間的某個年齡開始計算,就多利羊而言,由于它是用一隻6歲母羊的體細胞克隆的,那麼,它的終年到底是6歲半,還是12歲半,還是8歲或10歲?

這一難題自多利羊問世時就困惑着人們。最初幾年,多利羊正常生長、發育、生子,曾給第一種推測帶來了很大的希望,但2002年1月科學家發現多利羊的左後腿患上了關節炎這種典型的“高齡病症”,這一早衰現象又使第二種和第三種推測的可能性增大。現在,多利羊壯年死于老年羊常得的肺部感染疾病,無疑又加重了第二種推測的砝碼。克隆動物出現早衰到底是偶然現象,還是克隆技術不可避免的結果,還是目前的克隆技術不完善所緻?這有待于科學家進一步研究。

目前,克隆動物健康問題很多,世界各地的克隆動物流産、夭折、畸形現象都非常嚴重。多利羊在目前問世的大批克隆動物中算是健康長壽的,它經曆了出生、發育、生子和死亡的全過程。科學家們關于克隆動物的争論很多,但有一點卻是普遍認同的,那就是克隆技術遠未成熟,應用克隆技術時需格外慎重,多利羊難題需要盡快破解。

多利是世界上第一隻用成年體細胞克隆的哺乳動物。當時,科學家把從一隻6歲綿羊身上提取的乳腺細胞核,植入一個抽去細胞核的山羊卵子中,從而創造了多莉。據稱,科學家是經過276次失敗之後,才最終獲得成功的。多利的出生是人類生命科學的一個裡程碑。1998年,多莉首次産下一隻羊羔,次年又産下三隻小羊,表明克隆動物具有正常的生殖能力。

多利的“複活”

解凍

1996年克隆“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,科學家在最近的試驗中找到了從基因着手降低克隆動物罹患疾病的方法,于是就将冷凍的組織解凍,進行再克隆。

“多利四羊組”誕生

據英國《每日郵報》2010年12月1日(北京時間)報道,随着克隆技術的進步,最初成功克隆多利羊的科研小組利用克隆多利時所剩的乳腺細胞,又成功克隆出了四隻“多利”,科學家将它們稱為“多利四羊組”。

科學家将克隆多利時使用的乳腺組織中的其他樣本冷凍保存下來,坎貝爾正是利用這些來自同一隻母羊的組織,克隆出“多利四羊組”。克隆多利時,科學家總共用了277個卵子,得到了29個胚胎。而随着技術的進步,“多利四羊組”中的每一隻羊隻需要5個胚胎。坎貝爾稱,從基因角度來看,這4隻羊和多利以及提供乳腺細胞的母綿羊一模一樣,這意味着“多利複活了”。他們正密切關注“多利四羊組”的健康狀況。目前,“多利四羊組”已誕生3年多,還沒有表現出多利患有的關節炎症狀,這意味着克隆技術的進步或可提高克隆動物的成活率和健康水平。

隐身三年

“多利四羊組”已經成功克隆三年了,3年多來,坎貝爾一直将“多利四羊組”放在校園中當作寵物飼養,直到最近他在一次報告中提及它們才為人所知。坎貝爾聲明,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。他還表示,克隆技術的日趨成熟是新一批“多利”身體狀況較好的原因,“複活”的四隻多利健康狀況一直很好,并且在進一步觀察中。

10年前的7月,一隻名叫“多利”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。

與多利羊的制造者交談

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。

克隆技術的應用與法律問題

在多利之後許多多别的哺乳動物的克隆也獲得了成功,如馬、牛、狗、猴。因為技術的缺陷,克隆胚胎的死亡率極高,多利是277個胚胎中唯一存活下來的,黃禹錫的克隆狗實驗中3000多顆受精卵隻有三顆成功長成胚胎,最終隻有一隻狗存活。因此在許多國家,克隆技術,尤其是與人類有關的克隆被嚴格管制。

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