克隆一詞來自於英文單詞clone的音譯,意思是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因組之後代的過程,在植物界很普遍,比如扦插與壓條繁殖等都是屬於克隆,但在動物方面的突破還是二十世紀末期,1996年英國農業部支持下的綿羊多莉克隆成功,成為轟動世界的新聞!
植物克隆很簡單,但動物克隆就不是那麼容易了,早在1938年德國胚胎學家史匹曼就提出一個「奇異實驗」,將一個卵細胞的細胞核取出,然後換入另一個細胞的細胞核來誕生一個新的生命,這似乎就是克隆的最早想法,但當時條件不足而沒有進行,到了1970年,英國劍橋大學科學家戈登利用這種細胞移植技術用青蛙卵做實驗,因為青蛙卵超級大,很容易操作,但最終只能發育到蝌蚪而不能發育成青蛙!
到了1973年英國學者維爾穆特提出利用成熟體細胞克隆非常困難,因為成熟體細胞的發育基因已經關閉,不可能再分分裂發育成身體的各個器官!但美國一位胚胎學家無意中突破了這個限制,而個中的關鍵恰恰是體細胞在培育時不小心處在了飢餓狀態,然後細胞暫停發育,後又利用靜電刺激將其重新激活,這個過程讓體細胞「忘記」了自己已經是體細胞的事實,又重新開始分裂!
這個過程真的很像巴斯德發明疫苗的過程,他也是將疫苗給遺忘了,結果反而發現了滅活疫苗,科學的大發現就是賜予準備好了的人!多莉的出生的過程就是現代生物技術的突破巧合和頂級傑作,它的培育需要有如下幾個過程:
需要有DNA的提供者:芬蘭多塞特母綿羊被稱之供體;
需要有卵子的提供者:蘇格蘭黑面母綿羊被稱為受體;
還要有提供子宮孕育的代孕母羊:另一隻蘇格蘭黑面母綿羊;
主配角全部到場,好戲開始了!首先從供體取出乳腺細胞,將其放入低濃度培養液,處理成功體細胞,然後在受體中取出卵細胞,去除細胞核後放入處理後的供體細胞,用電脈衝刺激以模擬受精過程的一系列反應,待分裂和分化後植入代孕母羊!
最終誕下一隻與供體一模一樣的綿羊,被創造它的團隊命名為多莉!
克隆羊的缺陷
儘管美國一位胚胎學家無意中突破了體細胞無法在分化分裂的這個限制,但有一點是無法繞開的,就是克隆羊多莉來自於一隻6歲的母羊,它的體細胞DNA端粒已經消耗的差不多了,所以從理論上來看多莉出生時開始就已經6歲了,羊的壽命一般為10-15年,她一出生就進入了老齡化,所以它患有多種疾病,大概在這個世界上存在了7年不到!
克隆猴「中華」!
很多朋友認為克隆羊成功了,克隆其它動物應該照葫蘆畫瓢,但顯然是想錯了,在靈長類動物的克隆上困難重重,此前在中國克隆猴成功之前,最接近的是2010年,美國俄勒岡靈長類研究中心的著名科學家米塔利波夫率領團隊成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎發育到81天流產!此後進展一直比較低迷!
2017年11月,中國在靈長類動物猴的克隆上取得突破,兩隻猴子相隔十天先後誕生,它們的意義非常巨大,因為靈長類的猴子與人體非常接近,所以可以建立起可有效模擬人類疾病的動物模型,此前的大鼠模型特別是大腦模型上和人體差異巨大,因此在神經類學科研究上,大鼠並不能替代人體,而克隆猴的成功,可以培育大批遺傳背景相同的模型猴。能滿足腦疾病和腦高級認知功能研究!
其實克隆羊壽命短並不會影響人類的對恐龍的熱情,即使它只能活一年,那麼門票收入將會讓運營方一夜之間暴富,所以克隆恐龍的誘惑力比任何可能都大!但人類可能無法完成這一工作,主要有如下幾個原因:
需要有恐龍的體細胞供體、受體以及代孕的母體子宮!受體和代孕母體子宮可能比較容易解決,比如現代幹細胞研究通常借用其他體內環境相似的動物,比如去年日本展開的體細胞研究借用了老鼠和豬的子宮,因此恐龍也可以藉助其他相似的動物比如:巨蜥或者鱷魚?
但這裡有一個供體難以跨越,這必須由恐龍來提供,但現在能找到的也就化石了!天無絕人之路,《侏羅紀公園》中用的是琥珀化石中蚊子吸食的恐龍的血液,這確實是一個好主意,從理論上來看血液細胞也能發育成恐龍,但難度比體細胞可能要高上百倍!不過至少還是有!
在好萊塢大片中,這個邏輯確實是自洽的,蚊子最早出現在2.37億年,幾乎和恐龍同時代,侏羅紀時代琥珀中的蚊子有恐龍的血液也不奇怪,但問題是距今上億年前的血液,保持到現在還能提取出完整的DNA嗎?
影片中,科學家們從一隻吸了恐龍血、又被琥珀選中的蚊子體內,提取到珍貴的DNA。
很遺憾,紐西蘭科學家的一項研究告訴我們,這是不可能的事情,因為DNA也存在「半衰期」,每隔521年,脫氧核糖核苷酸之間的化學鍵就會斷裂一半,再下一個521年又是一半,大約只需要過680萬年,這些化學鍵終將蕩然無存!而事實上人類找到的最早的DNA也就78萬年的,封存在加拿大永久凍土層裡的馬!
劇中的恐龍DNA不完整,使用多種兩棲類動物的DNA修復
所以並不是美國人不想啊,而是不能,就像侏羅紀公園中的哈蒙德博士召集大批科學家一樣,有那麼大個發財機會,相信再多的法律都無法約束那些瘋狂的科學家克隆出恐龍,但很可惜,連科學理論都不支持,巧婦實在是難為無米之炊啊!