細胞的無性繁殖

2020-12-20 大河網

  ——2012年諾貝爾生理學醫學獎通俗解讀

  □本報評論員  康平

  

  有性繁殖盡人皆知:精子是個細胞,卵子是個細胞,精子進入卵子,即卵子受精,然後一分為二、二分為四……幾天後發育成胚胎,繼而發育成生物體。動物、植物皆然。

  植物的無性繁殖很普遍,如無心插柳柳成蔭,紅薯、土豆育苗移栽等等。無性繁殖的英語單詞音譯為克隆,克隆這個詞頻頻出現於媒體,多指動物的無性繁殖,最著名的是1996年誕生,1997年報導的取名為多莉的一隻英國綿羊,它是人類克隆的第一隻哺乳動物。隨後,克隆兔、克隆豬、克隆牛紛紛誕生。若不是倫理、法律所限,完全可以克隆出人。

  植物的克隆,是體細胞直接繁殖,而動物的克隆還不能這樣,它是把體細胞(身體的細胞)的細胞核,放進卵細胞內,當然,之前要把卵細胞的細胞核取出,然後,把「體細胞核﹢卵細胞質」放進子宮,發育成個體,生下來。其機理的核心是:體細胞的細胞核必須利用卵細胞的細胞質,而不能把一個完整的體細胞直接克隆。

  2007年,日本科學家山中伸彌和他的研究生們通過反反覆覆的小白鼠實驗,終於發現4個基因決定體細胞的克隆。小白鼠的體細胞不能克隆,但從小白鼠的胚胎中提取4個基因,轉入一個體細胞,這個體細胞就可以克隆了,可是並非克隆出小白鼠,僅僅是克隆出一堆細胞。即使這樣,也了不起,所以他獲得了2012年諾貝爾生理學醫學獎。

  科學在於突破,突破以後就簡單了。多莉綿羊突破了,於是克隆兔、克隆豬、克隆牛紛紛誕生。山中伸彌突破以後,其他科學家又發現轉入別的基因也可以讓體細胞克隆。轉入胚胎基因而讓體細胞克隆的機理是什麼呢?只能推測:轉入的基因使體細胞核裡所有基因的連結重新調整,調整後的基因鏈促使細胞質裡的蛋白質組成發生了改變。怎麼改變?還不知道。但基因決定蛋白質則是常識:在細胞核裡,一個基因可以複製出自己的一半,假如基因的結構是個「日」字,那麼它的一半就是一個「E」,E可以從細胞核裡出來,作為催化物,催化蛋白質的合成;不同的E,催化的蛋白質,結構是不一樣的;細胞質裡每時每刻都在合成各種蛋白質。

  山中伸彌實驗的意義,在於把體細胞變成了幹細胞。幹細胞是哺乳動物的原始細胞,幹,可以理解為骨幹。幹細胞分為胚胎幹細胞、成體幹細胞。胚胎幹細胞可以一步步分化、發育成組織、器官、活體,當發育成器官時,就可以把這個器官移植到別的活體身上,三隻耳朵的老鼠就是這種實驗的成果,但是人體器官移植不能這樣做,人的胚胎發育成器官,你把器官取出移植,那等於殺人,倫理、法律嚴格禁止。成體幹細胞不能最終發育成活體,但可以分化、發育成器官,則可進行器官移植,可是難度相當大,不如胚胎幹細胞那麼容易。在人的臨床上應用的,目前只有取於骨髓的造血幹細胞。

  山中伸彌除了小鼠實驗,還給人的體細胞轉入胚胎細胞的基因,從而使其變成胚胎幹細胞,但是並沒有最終發育成活體,只是分化、發育成了皮膚組織、心臟血管,這就可以用於移植。山中伸彌實驗的價值,在於可以不受倫理、法律所限,不用胚胎,只用體細胞就可以了。雖然提取了人的胚胎基因,但是並沒有殺死胚胎。

  2012年諾貝爾生理學醫學獎也授給了英國科學家格登,他在1962年把蝌蚪的體細胞核植入蝌蚪卵細胞,當然之前也去掉卵細胞核,最終培育出青蛙。這是首次動物克隆,比多莉綿羊早34年,科學價值大於多莉綿羊。多莉綿羊之所以新聞性更大,是因為羊屬於哺乳動物,與人更接近,而青蛙屬於兩棲動物,在進化上與人較遠。

  山中伸彌與克隆青蛙同歲,也是1962年生,他把動物無性繁殖從「體細胞核﹢卵細胞質」提升到「胚胎基因﹢體細胞」階段。什麼時候才能用體細胞直接克隆動物呢?會有這一天的。

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