正確答案:
1997年2月英國科學雜誌《自然》報道用無性繁殖技術產生一隻取名為「多利」的「克隆羊」以來,此事引起了世界各國上至總統,下至公眾的廣泛討論,我國的新聞媒介也都有介紹和評論。本文將介紹產生「多利」的運作原理。
哺乳類和我們人類的卵細胞最先是由卵巢中的卵原細胞發生而來的。卵原細胞與我們身體的其他細胞(稱為體細胞,以別於生殖細胞)一樣具有雙倍的遺傳物質,即為二倍體細胞。它經過數次分裂,最終成為只含體細胞的一半的染色體(故稱單倍體)的成熟卵細胞。當然,這種卵細胞是不可能發育成為一個新個體的,它必須與含有同樣只有單倍染色體的精子結合(即受精),重新成為雙倍體的受精卵(即合子)才能繼續發育下去,形成一個新生命。從上述我們也就不難理解,這個新生命已分別接受母方(卵細胞)與父方(精子)各一半的遺傳特性了。因此哺乳類的這種繁殖方式稱為有性繁殖。
「克隆羊」或是其他克隆哺乳動物的「製造」,首先要取得上述的成熟卵細胞。科學家們為了一次實驗獲得更多的卵,利用一種稱之為「超數排卵」技術,即給成年母羊注射孕馬血清促性腺激素及人絨毛膜促性腺激素。這樣在它們的卵巢中一次便會有更多的卵成熟與排放。當排卵時,科學家們即可借手術或腹腔鏡取出這種成熟的卵細胞備用。
卵細胞很小,主要由細胞核及細胞質兩大部分組成,一般只在80至100微米之間。因此,科學家必須依靠一種稱為顯微注射儀的幫助,在放大幾十倍的條件下,用特製的極細玻璃管刺入卵內,將卵細胞核吸出。這樣該卵便成為一個無核的細胞了,決不是如有的文章所說的它只是一個「空殼」,也就是說該卵已無核遺傳物質了。
下一步要進行的是「核移植」,這是最關鍵的一步。以往用於核移植的細胞核多為胚胎分裂球的細胞核,分裂球是指受精卵經過數次分裂而形成的極早期的胚胎細胞。按照發育生物學的觀點與實踐,認為這種細胞本身是「全能性」的,意思是只要有一個這樣的細胞,它便可以發育成一個完整的胚胎。譬如說一個早期胚胎由八個細胞組成,此時若將細胞一個個地分開,它們便可發育成為八個胚胎。這表明分裂球的每個細胞核本來就具有分裂與增殖的能力。為此科學家們對用早期胚胎細胞核進行移植而產生新個體不以為奇。另外,在這裡我們還順便提一句,用上述細胞的分離或是稱胚胎切割所得到的個體不能稱為「克隆個體」。
「多利」的新奇之處在於:第一,不用並挑出胚胎細胞的細胞核,而「裝入」體細胞(乳腺細胞)的細胞核,進行核移植,它也照樣可以分裂並發育成個體。按照發育生物學的觀點,成年體細胞是一種「定向」了的,一定程度上分化了的細胞,即這種細胞的性質已經定型,是哪種類型的細胞和組織就是哪種類型的細胞和組織,正如乳腺細胞只能發育成乳腺組織一樣,不可能「再回頭」,重新獲得「全能性」。然而,「多利」的成功依然說明,即使「方向已明」的體細胞在一定的條件下,仍然具有「全能性」。第二,由於移入卵內的是體細胞,不僅含有雙倍的染色體,而且由此產生的後代細胞的染色體均是該體細胞的遺傳拷貝,因而由此發育而成的個體的遺傳物質與核供體的親本是一致的。另外,由於「多利」的產生未經過精子與卵細胞結合的受精過程,屬於無性繁殖,故此稱為「克隆羊」,意思是「無性繁殖的羊」。
核移植完成後,接著要將這種「核質融合」的卵置於體外培養,在它發育成早期胚胎(一般待它分裂至4~8個細胞),然後將它移植至子宮已可接受胚胎植入的另一隻母羊體內,直至羊羔出生。在這過程中,科學家要找一頭合適的母羊,進行人工激素處理,使子宮內膜增厚,以便上述胚胎的「著床」與發育。
從上描述不難看出,克隆羊的過程步驟很多,每步不慎都可能導致失敗。「多利」
的產生固然是醫學生物學的一項重大突破,但仍有許多問題有待科學家們去探索。例如,卵細胞質在這種合子雜交中起什麼作用?它是如何調控或刺激細胞分裂的,即用科學家們的語言說,它是如何重新程序性的開啟細胞核基因表達的?是否身體任何一種類型的體細胞,或是一個處於任何細胞週期的細胞核均可在卵細胞質中發育分裂?既然細胞質對細胞核有一定的影響,那麼「多利」是否在各方面只與供核親本一致,還是有些不同?克隆動物固然可保持供核親本的優點,是否帶來單親繁殖的更多缺點,如對疾病的抵抗力低,有更多的發生遺傳性疾病的可能性,甚至種屬的退化?
當然,「多利」的問世無論如何是對生物學與醫學的又一次衝擊,人們應該借此契機更好地把握物種發育與遺傳的規律,在限制克隆技術不適當、甚至違背了倫理的同時,讓它更好的為人類造福。