克隆簡(jiǎn)史：從不缺少爭(zhēng)議

蒲琳

目前，已被克隆的高等物種有20多種，其中克隆牛和鼠誕生于1997年，和人類相近的獼猴“泰特拉”在1999年，被美國(guó)科學(xué)家利用胚胎分裂的方式克隆成功，克隆豬出現(xiàn)于2000年，克隆兔、騾子、鹿和馬則在2003年成功，克隆狗、果蠅在2005年誕生，2009年，克隆駱駝在迪拜誕生。

都知道咱們的“美猴王”孫悟空擅長(zhǎng)“七十二變”，拔一把毫毛，念一句咒語(yǔ)“變”，即可變成千百只小猴與妖怪打斗，讓眾路神仙羨慕不已。在吳承恩創(chuàng)作《西游記》五百年后，一群熱衷于探索生命發(fā)育的科學(xué)家讓孫悟空的“超能力”變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)，一種被稱為“克隆”的神奇技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生命的復(fù)制。

“克隆”一詞早在1903年便被引入園藝學(xué)，之后逐漸應(yīng)用于植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)和醫(yī)學(xué)等方面。廣泛意義上的“克隆”非常普遍，幾乎每個(gè)人都曾在日常生活中見(jiàn)過(guò)，只是沒(méi)叫它“克隆”而已。比如，春天里，人們剪下植物枝條，扦插到土里，不久就會(huì)發(fā)芽，長(zhǎng)出新的植株，這些植株是遺傳物質(zhì)組成完全相同的植株;還有將馬鈴薯等植物的塊莖切成許多小塊進(jìn)行繁殖……所有這些都是植物的無(wú)性繁殖，或稱為“克隆”。在動(dòng)物界當(dāng)然也有無(wú)性繁殖，不過(guò)多見(jiàn)于非脊椎動(dòng)物，如原生動(dòng)物的分裂繁殖、尾索類動(dòng)物的出芽生殖等。

但對(duì)于高級(jí)動(dòng)物，在自然條件下，一般只能進(jìn)行有性繁殖，所以要使其進(jìn)行無(wú)性繁殖，科學(xué)家必須經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的操作程序，即現(xiàn)在人們常說(shuō)的“克隆”——在分子生物學(xué)上主要是指DNA的復(fù)制，在細(xì)胞學(xué)上指培養(yǎng)一群同基因組的細(xì)胞，在動(dòng)物學(xué)上指獲得同基因組的生物個(gè)體。

而這一科學(xué)的靈感最早來(lái)源于一縷剛出生的嬰兒頭發(fā)。

一縷頭發(fā)與“細(xì)胞重編程”

一縷新生嬰兒的頭發(fā)，在發(fā)育生物學(xué)和核移植動(dòng)物克隆研究的歷史上扮演了非常重要的角色。

20世紀(jì)二三十年代，著名的德國(guó)發(fā)育生物學(xué)家漢斯·斯皮曼（Hans Spemann）設(shè)計(jì)了一個(gè)精巧的實(shí)驗(yàn)。他利用嬰兒的頭發(fā)完成了試驗(yàn)過(guò)程。第一步，他用這縷頭發(fā)把一個(gè)兩棲類動(dòng)物的早期受精卵從中間巧妙地系起來(lái)，形成一個(gè)啞鈴形狀，受精卵的細(xì)胞質(zhì)部分保持連通狀態(tài)，但細(xì)胞核不可以通過(guò)，結(jié)果是，有細(xì)胞核的這一部分可以發(fā)育成一個(gè)正常的個(gè)體，而沒(méi)有細(xì)胞核這部分不能繼續(xù)發(fā)育，這個(gè)結(jié)果說(shuō)明在早期胚胎發(fā)育過(guò)程里，細(xì)胞核是決定性的因素、具有決定個(gè)體發(fā)育所需的重要物質(zhì)。

試驗(yàn)的第二步是在胚胎發(fā)育到十六細(xì)胞時(shí)把頭發(fā)絲的環(huán)松開(kāi)一點(diǎn)，讓有細(xì)胞核一端的細(xì)胞核進(jìn)入到另一端的細(xì)胞質(zhì)中，然后再把頭發(fā)絲環(huán)系起來(lái)，結(jié)果發(fā)絲兩邊各自發(fā)育成兩個(gè)正常的個(gè)體。這一步又說(shuō)明，至少在十六細(xì)胞的時(shí)候，每一個(gè)細(xì)胞核還具有發(fā)育成一個(gè)個(gè)體的能力，這類似于人的多卵或同卵的多胞胎。但在完成這個(gè)試驗(yàn)之后會(huì)產(chǎn)生一種疑問(wèn)，再往后發(fā)育的胚胎細(xì)胞是不是還具有發(fā)育能力，比如從皮膚或頭發(fā)取來(lái)的一個(gè)細(xì)胞，能不能再變成一個(gè)個(gè)體，這是一個(gè)很重要的科學(xué)問(wèn)題。

1938年，斯皮曼建議用成年的細(xì)胞核植入卵子的辦法進(jìn)行哺乳動(dòng)物克隆。

隨后，各國(guó)科學(xué)家爭(zhēng)相利用多個(gè)物種對(duì)克隆發(fā)起了挑戰(zhàn)。1952年，德國(guó)科學(xué)Briggs和King等，首先采用青蛙開(kāi)展細(xì)胞核移植克隆實(shí)驗(yàn)，先后獲得了蝌蚪和成體蛙。1958年，英國(guó)科學(xué)家約翰·格登（J.Gurdon）將非洲爪蟾未受精的卵用紫外線照射，破壞其細(xì)胞核，然后從蝌蚪的體細(xì)胞——場(chǎng)上皮細(xì)胞中吸取細(xì)胞核，并將該核注入核被破壞的卵中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有1.5%這種移核卵分化發(fā)育成為正常的成蛙。格登的實(shí)驗(yàn)首次證明了動(dòng)物的體細(xì)胞核具有發(fā)育成完整生命個(gè)體的能力，揭開(kāi)了細(xì)胞生物學(xué)的新篇章。

著名生物學(xué)家童第周則是中國(guó)在這一領(lǐng)域的先驅(qū)。1963年，他應(yīng)用細(xì)胞核移植技術(shù)，把金魚(yú)的細(xì)胞核移植到去細(xì)胞核的角皮魚(yú)卵內(nèi)，發(fā)現(xiàn)移核后幼魚(yú)的早期性狀似乎是根據(jù)細(xì)胞質(zhì)的。隨后，他將鯉魚(yú)細(xì)胞核移植到去細(xì)胞核的鯽魚(yú)受精卵內(nèi)，并獲得了成功。這是我國(guó)科學(xué)家在細(xì)胞核移植領(lǐng)域做出的重要貢獻(xiàn)。

英國(guó)和中國(guó)等國(guó)在上世紀(jì)80年代后期先后利用胚胎細(xì)胞作為供體，“克隆”出了哺乳動(dòng)物。如1984年，斯蒂恩·威拉德森用胚胎細(xì)胞克隆出一只羊，這是第一例得到證實(shí)的克隆哺乳動(dòng)物。到了上世紀(jì)90年代中期，中國(guó)已用此種方法“克隆”了老鼠、兔子、山羊、牛、豬5種哺乳動(dòng)物。

多莉的身世之謎

1997年2月23日，英國(guó)蘇格蘭羅斯林研究所的科學(xué)家宣布，他們的研究小組利用山羊的體細(xì)胞成功地“克隆”出一只基因結(jié)構(gòu)與供體完全相同的小羊“多莉”（Dolly），世界輿論隨即為之嘩然。《時(shí)代》雜志稱其為“世界上最出名的羊”。

究其原因，此前其他克隆動(dòng)物的遺傳基因來(lái)自胚胎，且都是用胚胎細(xì)胞進(jìn)行的核移植，不能嚴(yán)格地說(shuō)是“無(wú)性繁殖”。而“多莉”的基因組，全都來(lái)自單親，它沒(méi)有父親，卻有三個(gè)“母親”。一只母羊（Scottish Blackface羊）是卵細(xì)胞的供體，一只母羊（Finn-Dorset羊）是細(xì)胞核（DNA）的供體——由于提供了遺傳物質(zhì)，它才是真正的“母親”，最后一只母羊（Surrogate羊）則是最接近“母親”的——它孕育了多莉的胚胎細(xì)胞，并產(chǎn)下多莉。因此，從嚴(yán)格的意義上說(shuō)，“多莉”才是世界上第一只真正克隆出來(lái)的哺乳動(dòng)物。

據(jù)了解，研究小組最初的研究目的是為了利用動(dòng)物的產(chǎn)奶系統(tǒng)來(lái)制造治療性蛋白質(zhì)藥物。然而，這個(gè)想法隨著廉價(jià)的化學(xué)合成物的崛起而落空。據(jù)一些業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，培育出多莉的開(kāi)銷（不包括之前的基礎(chǔ)研究，如細(xì)胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)）在50萬(wàn)-75萬(wàn)美元左右。盡管技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)了成本的降低，如今克隆牲畜的花費(fèi)仍在10萬(wàn)美元以上。endprint

最終，在經(jīng)歷277次核移植，產(chǎn)生29個(gè)胚胎，放入13個(gè)代孕母羊后，有且只有多莉幸運(yùn)地出生了。

然而，十分不幸的是，多莉只在這個(gè)世界停留了6年半（綿羊的壽命一般在12年左右）。2003年2月14日，由于長(zhǎng)期罹患肺部感染和嚴(yán)重的關(guān)節(jié)炎，研究人員為了減輕它的痛苦，被迫為它實(shí)行了安樂(lè)死。多莉死后，研究人員還發(fā)現(xiàn)它患有一種被稱作Jaagsiekte的肺癌——這是一種在綿羊中很常見(jiàn)的癌癥。但是，研究人員并不認(rèn)為，多莉患有多種疾病，與它的克隆羊身份有關(guān)。此外，從1998年起，多莉共有三次生育，產(chǎn)生6個(gè)后代。

在一些科學(xué)家看來(lái)，多莉帶來(lái)最大的影響，莫過(guò)于對(duì)干細(xì)胞研究的促進(jìn)作用。因干細(xì)胞研究而獲得2012年諾貝爾獎(jiǎng)的中山伸彌表示，正是多莉的誕生，促使他投身干細(xì)胞研究，并最終獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。他在郵件中寫(xiě)道：“多莉的故事告訴了我，即使在哺乳動(dòng)物中，細(xì)胞核重編程（reprogramming）也是可行的。這鼓勵(lì)了我開(kāi)始自己的項(xiàng)目。”他的研究利用重編程手段（與多莉的細(xì)胞重編程的技術(shù)是相同的），使成體細(xì)胞回歸到干細(xì)胞的狀態(tài)，即誘導(dǎo)全能干細(xì)胞（iPS）。正是中山彌伸的這項(xiàng)技術(shù)，奠定了現(xiàn)代干細(xì)胞研究的基礎(chǔ)。

威爾穆特也表示，如果沒(méi)有多莉的研究基礎(chǔ)，iPS技術(shù)“至少要再花20年”。飛速發(fā)展的干細(xì)胞研究，不僅可以推動(dòng)基礎(chǔ)研究的進(jìn)步，還可以為治療疾病提供新的方法，這對(duì)于醫(yī)療來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是巨大的飛越。

當(dāng)然，多莉的誕生更證明了克隆高等動(dòng)物的可行性，它們還能正常生活和生育。

爭(zhēng)議聲中發(fā)展

目前，已被克隆的高等物種有20多種，其中克隆牛和鼠誕生于1997年，和人類相近的獼猴“泰特拉”在1999年，被美國(guó)科學(xué)家利用胚胎分裂的方式克隆成功，克隆豬出現(xiàn)于2000年，克隆兔、騾子、鹿和馬則在2003年成功，克隆狗、果蠅在2005年誕生，2009年，克隆駱駝在迪拜誕生。

值得注意的是，中國(guó)科學(xué)家也曾利用體細(xì)胞核移植技術(shù)成功獲得多種克隆動(dòng)物，其中騾子、大鼠和雪貂均為國(guó)際上首次報(bào)道，為體細(xì)胞核移植的機(jī)理研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這些在動(dòng)物克隆領(lǐng)域的研究成果也讓我國(guó)科學(xué)家在生命科學(xué)研究領(lǐng)域首次站在了世界科研舞臺(tái)上。

但每一項(xiàng)具有跨時(shí)代意義的新科技，都在爭(zhēng)議中成長(zhǎng)，克隆也不能例外。多莉就曾引發(fā)科學(xué)界及民間關(guān)于倫理道德的廣泛討論。這一次，作為與人類最為相近的非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物，猴的體細(xì)胞克隆技術(shù)突破，更加令人浮想聯(lián)翩，疑慮重重。

作為科幻倫理電影的常用素材，“克隆人”可謂是長(zhǎng)盛不衰。比如，站在本體視角的《第六日》，講述克隆人取代本體的陰謀故事;又如，站在克隆人視角的《逃出克隆島》，克隆人淪為本體的器官農(nóng)場(chǎng)，奮起反抗。這些設(shè)定都出現(xiàn)在未來(lái)，克隆人像吃了金坷垃一樣瘋長(zhǎng)，無(wú)視生長(zhǎng)規(guī)律，剛出生就跟本體長(zhǎng)得一模一樣。

日本影片《潘多拉：永恒的生命》則相對(duì)比較樸素。片中，主角使用的手段是現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)存在的科技，仿佛就發(fā)生在身邊。這也使得影片更加富有現(xiàn)實(shí)意義，陰暗的結(jié)局叫人脊背發(fā)涼。從人工合成的“受精卵”在母體著床，到出生長(zhǎng)大，克隆人新兒幾乎和普通小朋友毫無(wú)差別。正是新兒和正常人類幾乎一樣的成長(zhǎng)設(shè)定，使本體鈴木成為無(wú)限接近神之境界的天才，也使片尾新兒的黑化更加驚心動(dòng)魄。

理查德·道金斯寫(xiě)過(guò)一本著名的科普讀物《自私的基因》，將生命的本質(zhì)，定義為DNA盡可能自我復(fù)制的本能。這種本能受到自然選擇的控制，使基因無(wú)法百分百?gòu)?fù)制自我，產(chǎn)生豐富多樣的變化。這種不可控的自然旨意，有時(shí)也被等同于神的旨意。而人類借助科學(xué)的力量違背自然規(guī)律，譬如實(shí)現(xiàn)克隆，被視作瀆神的行為，終將產(chǎn)生不容于世的惡果。由此，很多文學(xué)創(chuàng)作、科幻電影等，都從批判和擔(dān)憂的角度，看到克隆人的社會(huì)負(fù)面后果。

但人們?nèi)匀缓闷妫嚎寺∪穗x我們還有多遠(yuǎn)？“中中”和“華華”的研究者中科院孫強(qiáng)研究員近日給出權(quán)威答案：克隆人類，從理論上和技術(shù)上是可行的，但是從目前的道德倫理上是不可能的。

早在1998年，美國(guó)農(nóng)業(yè)部法案就禁止了克隆人。即使有人突破了技術(shù)障礙并且不顧道德法律束縛，考慮到高昂的研究成本（包括招募人類志愿者），也難以承受這樣一筆上百萬(wàn)美元的研究經(jīng)費(fèi)。

在道德和法律的雙重約束下，人類漸漸掌握了克隆技術(shù)的正確打開(kāi)方式，克隆技術(shù)也越來(lái)越接近每個(gè)人的生活。

在園藝業(yè)和畜牧業(yè)中，克隆技術(shù)是選育遺傳性質(zhì)穩(wěn)定的品種的理想手段，通過(guò)它可以培育出優(yōu)質(zhì)的果樹(shù)和良種家畜。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，目前美國(guó)、瑞士等國(guó)家已能利用“克隆”技術(shù)培植人體皮膚進(jìn)行植皮手術(shù)。這一新成就避免了異體植可能出現(xiàn)的排異反應(yīng)，給病人帶來(lái)了福音。克隆技術(shù)可用來(lái)大量繁殖許多有價(jià)值的基因，如治療糖尿病的胰島素、有希望使侏儒癥患者重新長(zhǎng)高的生長(zhǎng)激素和能抗多種疾病感染的干擾素等等。

近幾年來(lái)，隨著科學(xué)的發(fā)展，克隆的應(yīng)用更加廣泛并開(kāi)始走向商業(yè)。2009年，一種已滅絕的庇里牛斯山羊（Pyrenean ibex）被克隆成功，這是人類第一次將已滅絕的物種克隆出來(lái)，雖然它僅活了7分鐘，但為滅絕動(dòng)物的再生打開(kāi)了一扇亮窗。

2014年，深圳華大基因報(bào)道稱，每年生產(chǎn)500只克隆豬，成功率在70%-80%，但遭到了來(lái)自科學(xué)以及公眾方面的強(qiáng)大壓力。

2015年，一家中國(guó)公司計(jì)劃每年生產(chǎn)10萬(wàn)頭克隆牛，用于滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)牛的需求，同樣地，該計(jì)劃遭到了眾人的猛烈批評(píng)，認(rèn)為不具可操作性。

結(jié)合目前熱門(mén)的基因編輯技術(shù)，2017年，一只基因編輯狗在另一家中國(guó)公司誕生。endprint