什么是克隆?
克隆是英文单词clone的音译,源于希腊语klon,原意是通过无性繁殖或营养繁殖来培育植物,如茎切、嫁接等。
现在的克隆是指生物通过体细胞的无性繁殖,以及通过无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的群体。克隆也可以理解为复制、复制,即从原型生产出相同的复制品,其外观和遗传基因与原型完全相同。
1997年2月,绵羊多莉诞生的消息立刻吸引了全世界的目光。这种由英国生物学家通过克隆技术培育出来的克隆羊,意味着人类可以利用一种动物体内的一个体细胞,制造出和这种动物一样的生命,打破了永恒的自然法则。
如何评价克隆技术?
无论如何挑刺,如何美化他的行为,世界上许多著名的科学家都有类似的看法:“勒里安”进行克隆人实验没有任何科学目的,一句话,不是为了科学进步。
许多科学家认为,在评论克隆人事件时,重要的是首先要弄清楚:人类需要克隆人吗?
莫斯科谢尔盖诺夫医学院遗传学系阿里?阿萨诺夫教授评论说,技术和科技的可能性远远超过我们对“人类需要什么”的理解。
克隆人支持者的论点是,这项技术可以帮助不育的人拥有自己的后代。
其实这个要求可以通过其他更安全有效的方式来满足。因此可以得出结论,利用克隆技术传宗接代只是一个借口,克隆人实验的背后隐藏着不科学的商业目的。
阿萨诺夫教授认为,目前,克隆人类没有前景,也没有意义。值得指出的是,现在没有人能预测克隆人的后果,所以现在进行克隆人实验是不道德的。
修复患病的器官是克隆的未来。
阿萨诺夫教授表示,俄罗斯科学界坚信,克隆技术的未来应该是在医学治疗方面的应用,即“医学治疗克隆”。但存在的问题是,这一术语的表述仍然极不准确。
“医学治疗性克隆”本质上是一种建立移植细胞材料的方法,与现在的克隆毫无共同之处。它是一种可以培养健康器官的细胞技术,患病的器官可以被这种技术部分或全部替代。
根据阿萨诺夫教授的解释,科学家们只是触及了发生在人体内部的过程,只有肤浅的了解。不久前,科学家们解读了人类基因组图谱,但他们仍然不能很好地应用获得的知识来揭开人体的奥秘。为此,科学家们要进行数年的深入研究,才能改进和掌握克隆技术。
现在,99%的克隆人都会很丑。
阿萨诺夫教授说,俄罗斯科学家不止一次警告说,克隆实验的产品99%都是丑陋的。
他们的例子是:著名的克隆羊多莉是经过300次失败才获得的。不幸的是,多莉不是一只健康的羔羊。她患有关节炎和其他疾病,并有早衰的症状。此外,在所有其他克隆动物中发现了各种发育畸形。包括阿萨诺夫教授在内的俄罗斯科学家认为,在这种情况下进行人类克隆实验至少是不负责任的。克隆人的生活将是一场噩梦。到了30岁,他们就会变成老人。
古龙水能有什么?
应该说所有生物都是可以克隆的。
现在克隆了什么?
青蛙:1962,不成功。
鲤鱼:1963年,中国科学家童第周早在1963年就通过将一只雄性鲤鱼的DNA插入一只雌性鲤鱼的卵子中,成功克隆出一只雌性鲤鱼,这比多莉的克隆早了33年。但由于相关论文发表在一份中国科技期刊上,没有翻译成英文,因此在国际上并不知名。(来自:公共广播公司)
绵羊:1996,多莉
猕猴:Tetra,雌性,5438年6月+2000年10月。
猪:2000年3月,5头苏格兰PPL仔猪;奥古斯特,谢轩,女
牛:2001年,阿尔法和贝塔,男。
猫:2001结尾,抄袭者(CC),女。
老鼠:2002年
兔子:2003年3-4月在法国和韩国独立实现;
骡子:2003年5月,爱达荷州Gem,男;六月,犹他州先锋,男
鹿:2003年的杜威。
马:Prometea,女,2003。
狗:韩国首尔大学实验小组,Snaby,2005。
尽管克隆研究取得了巨大进展,但克隆的成功率仍然相当低:在多莉出生之前,研究人员经历了276次失败的尝试;9000次尝试后诞生了70头小牛,其中三分之一幼年夭折。Prometea也进行了328次尝试才成功出生。对于一些物种,如猫和猩猩,还没有克隆成功的报道。狗的克隆实验也是上百次重复实验的结果。
多莉出生后的年龄测试显示,她出生时已经老了。她6岁时得了老年常见的关节炎。这种老化被认为是由端粒的磨损引起的。端粒是末端的染色体。随着细胞分裂,端粒在复制过程中不断磨损,这通常被认为是衰老的原因。然而,在成功克隆奶牛后,研究人员发现它们实际上更年轻。对它们端粒的分析表明,它们不仅回到了出生时的长度,而且比出生时的端粒还长。这意味着他们可以比普通牛活得更长,但他们中的许多人因为过度生长而过早死亡。研究人员认为,相关研究最终可以用来改变人类的寿命。
人类克隆
由于可能的伦理和实践后果,克隆人一直是一个有争议的话题。许多人认为试图克隆人类是不道德的,但一些科学家公开声称试图克隆人类。一些团体声称他们正在进行人类克隆研究或已经克隆了人,但没有独立的消息来源证实这一点。
克隆是英文clone的音译,简单来说就是人工诱导的无性繁殖方式。但是克隆不同于无性繁殖。无性生殖是指没有雌雄生殖细胞结合,只有一种生物产生后代的生殖方式。常见的繁殖方式有孢子繁殖、出芽繁殖和分裂繁殖。通过植物的根、茎、叶分层或嫁接产生新的个体,也叫无性繁殖。羊、猴、牛等动物没有人工操作是无法无性繁殖的。科学家把人工基因操纵动物繁殖的过程称为克隆,这种生物技术称为克隆技术。
克隆的基本过程是将一个含有遗传物质的供体细胞的细胞核移植到一个没有细胞核的卵细胞中,然后通过微电流刺激使两个细胞融合为一,再促使新细胞分裂繁殖,发育成胚胎。当胚胎发育到一定程度后,将其植入动物的子宫,使动物怀孕,然后就可以诞生与细胞供体基因相同的动物。在这个过程中,如果对供体细胞进行基因改造,无性动物后代的基因也会发生同样的变化。
“克隆”是英文单词“clone”的音译,在生物学领域有三种不同的含义。
1.在分子水平上,克隆一般是指DNA克隆(也叫分子克隆)。它是指通过重组DNA技术将特定的DNA片段插入到载体(如质粒和病毒)中,然后在宿主细胞中复制,获得大量相同的DNA片段“群”。
2.在细胞层面,克隆本质上是单个祖先细胞分裂形成的细胞群。这些细胞都有相同的基因。例如,将一个细胞在体外培养基中分裂几代而形成的具有相同遗传背景的细胞群就是细胞克隆。再比如,在脊椎动物中,当外来物质(如细菌或病毒)入侵时,会通过免疫反应产生特异性识别抗体。所有产生特定抗体的浆细胞都是由B细胞分裂形成的,这样的浆细胞群也是细胞克隆。细胞克隆是一种低级的生殖方式——无性生殖,即子代与亲代具有相同的遗传性,无需有性结合。生物进化水平越低,越有可能采用这种繁殖方式。
3.在个体层面,克隆是指两个或两个以上具有相同基因型的个体组成的群体。比如两个同卵双胞胎就是一个克隆!因为他们来自同一个卵细胞,所以他们的遗传背景完全相同。按照这个定义,“多莉”不能说是克隆体!因为“多莉”只是孤独的一个。那些英国胚胎学家只有把两个以上相同的细胞核移植到两个以上相同的去核卵子中,得到两个以上遗传背景完全相同的“多莉”,才能用克隆这个词来形容。因此,在65438年至0997年2月发表在《自然》杂志上的那篇耸人听闻的论文中,作者并没有将多莉描述为克隆体。
此外,克隆也可以作为动词使用,指的是上面提到的获得DNA、细胞或个体群体的过程。
第二,克隆技术
1.DNA克隆
目前DNA克隆的方法多种多样,基本流程如下图所示(不按比例)。
由此可见,如此获得的DNA可以应用于生物学研究的许多方面,包括特定DNA的碱基序列的分析和处理,以及生物技术工业中有价值的蛋白质的大量生产。
2.生物个体的克隆
(1)植物个体的克隆
在20世纪50年代,植物学家使用胡萝卜作为模型材料,研究遗传物质是否在分化的植物细胞中丢失。令他们惊讶的是,他们发现从一个高度分化的胡萝卜细胞中,
可以发育成完整的植物!因此,他们认为植物细胞是全能的。由一个胡萝卜中两个以上的体细胞发育而成的胡萝卜群体具有相同的遗传背景,所以是无性系。这种植物的克隆过程是一个完整的无性繁殖过程!
(2)动物个体的克隆
(1)“多莉”的诞生
1997年2月27日英国爱丁堡罗斯林研究所的伊恩?威尔莫特的科研团队向世界宣布世界上第一只克隆羊多莉诞生,立即在全世界引起轰动。
多莉与三只母羊有亲缘关系。一只是怀孕三个月的芬兰多塞特母羊,一只是苏格兰黑脸母羊。芬兰的多塞特母羊提供了一套完整的遗传信息,即提供了细胞核(称为供体);苏格兰黑脸母羊提供没有细胞核的卵细胞;另一只苏格兰黑脸母羊提供了绵羊胚胎的发育环境——子宫,是多利羊的“亲生”母亲。整个克隆过程简述如下:
从芬兰多塞特母羊乳腺中取出乳腺细胞,放入低浓度营养培养基中,细胞逐渐停止分裂,称为供体细胞。给苏格兰黑脸母羊注射促性腺激素,诱导其排卵,取出未受精的卵细胞,立即去核,留下一个无籽卵细胞,称为受体细胞;使用电脉冲的方法,供体细胞和受体细胞融合,最终形成融合细胞。因为电脉冲也能产生一系列类似于自然受精过程的反应,融合细胞也能像受精卵一样分裂分化,从而形成胚胎细胞。将胚胎细胞移植到另一只苏格兰黑脸母羊的子宫中,胚胎细胞进一步分化发育,最终形成了一只小绵羊。出生的多莉羊与多塞特母羊的外貌完全一样。
一年后,另一组科学家报道,将小鼠卵丘细胞(卵母细胞外围高度分化的细胞)的细胞核移植到无细胞核的卵母细胞中,获得了20多只发育完全的小鼠。如果多莉不足以被称为克隆羊,因为只有一只,这些老鼠
是名副其实的克隆鼠。
②核移植克隆小鼠的基本过程。
本实验通过以下过程获得卵丘细胞:通过连续多次注射绒毛膜促性腺激素,诱导雌性大鼠进入高产蛋状态。然后从雌性大鼠的输卵管收集卵丘细胞和卵母细胞的复合物。透明质酸处理使卵丘细胞分散。选择直径为10-12微米的卵丘细胞作为核供体(以前的实验表明,如果使用直径更小或更大的卵丘细胞核,核移植后的卵母细胞很少发育到8细胞期)。将挑选出的卵丘细胞保存在一定的溶液环境中,3小时内进行核移植(与此不同的是,在获得多莉时,用作核供体的乳腺细胞先在培养液中繁殖3-6次)。
通过与上述类似的方法从不同的雌性小鼠收集卵母细胞(通常在减数分裂中期II)。在显微镜下用直径约7微米的细管小心取出卵母细胞的细胞核,尽量不要取出细胞质。还要小心去除卵丘细胞的细胞核,尽量去除细胞质(通过在玻璃管中往复几次去除的细胞核,去除少量细胞质)。取核后5分钟内,直接注射到去核后的卵母细胞中。将核移植的卵母细胞置于特殊溶液中1-6小时,然后加入二价锶离子(Sr2+)和细胞松弛素B。前者激活卵母细胞,后者抑制极体的形成和染色体的消除。然后取出处理过的卵母细胞,放入不含锶和细胞松弛素B的特殊溶液中,使细胞分裂成胚胎。
将不同阶段(从2-细胞期到胚泡期)的胚胎植入几天前与结扎的雄性小鼠交配的假孕雌性小鼠的输卵管或子宫中进行发育。大约19天后,通过手术取出发育完全的胎鼠。
目前,通过胚胎细胞核移植克隆的动物包括小鼠、兔、山羊、绵羊、猪、牛和猴子。在中国,除了猴子之外都有克隆动物,山羊也可以通过连续核移植进行克隆。这项技术比胚胎分割技术更进一步,将会克隆出更多的动物。因为胚胎分裂的次数越多,每个部分的细胞就越少,发育出来的个体能力就越差。体细胞核移植克隆的动物只有一种,就是多莉羊。
第三,克隆技术的福音
1.克隆技术与遗传育种
在农业方面,人们利用“克隆”技术培育了一大批抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种,使粮食产量大幅提高。在这方面,中国已经进入世界最先进的前列。
2.克隆技术与濒危物种保护
克隆技术对于保护物种,尤其是珍稀濒危物种是一个福音,具有巨大的应用前景。从生物学的角度来看,这也是克隆技术最有价值的地方之一。
3.克隆技术和医学
目前,医生几乎可以对所有人体器官和组织进行移植。但就科学技术而言,器官移植中的排斥反应仍然是最令人头疼的。排斥的原因是组织不匹配导致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供给“原人类”进行器官移植,完全不用担心排斥,因为两者的基因和组织是匹配的。问题是,用“克隆人”做器官捐献者是否人道?合法吗?经济合算吗?
克隆技术也可以用来大量繁殖有价值的基因。比如在医学上,人们就是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、让侏儒症患者重新长高的生长激素、能抵抗各种病毒感染的纤溶酶等等。
简单来说,克隆被定义为一个独立的细胞繁殖系,即后代完全由一个细胞复制,具有完全相同的遗传物质。这是一种特殊的生物操作。
一个细菌大约20分钟后可以一分为二;一根葡萄枝切成十段,可能变成十颗葡萄;仙人掌切成几块,每块落地就生根;一颗草莓依靠其匍匐在地面的匍匐茎,一年可以长出数百棵草莓苗...所有这些都是一个有机体通过把自己一分为二或者扩大自己的一小部分来繁殖后代,这种繁殖叫做无性繁殖。无性繁殖的英文名是“Clone”,音译为“克隆”。实际上,英语中的“克隆”一词来源于希腊语中的“克隆”。今天,“克隆”的含义已经不仅仅是“无性繁殖”,而是指从一个祖先开始,经过无性繁殖的一群个体。
这种来自一个祖先的无性后代群体也叫“无性克隆”,简称克隆。自然界中的很多动物,在正常情况下,都是依靠父亲产生的雄性细胞(精子)和母亲产生的雌性细胞(卵子)融合(受精)成受精卵(合子),然后受精卵通过一系列细胞分裂成胚胎,最后形成新的个体。这种依靠父母双方提供性细胞,通过两性细胞融合产生后代的生殖方式,称为有性生殖。如果我们通过手术把一个胚胎分成两块、四块、八块,最后让一个胚胎长成二块、四块、八块...有机体通过特殊的方法,这些有机体是克隆的个体,而这两个,四个和八个...个体被称为无性克隆体(也称克隆体)。