极限克隆

2009-09-06 06:36
科学大众(中学) 2009年8期
关键词:卵细胞细胞核猛犸象

倪 云

当今,生物克隆技术已不是什么新鲜事物了。但是,如果克隆一只已经冷冻长达16年的动物,那无疑会对人类能否克隆地球上早已灭绝的诸如猛犸象、恐龙等生物群体带来了曙光。

一位日本生物学家及其领导的研究小组,凭借坚定的意志和过硬的技术,成功地克隆了死于16年前的一只老鼠。这一科学创举重新界定了极限克隆的范围。

日本神户发育生物学研究中心的实验室里,一只由老鼠尸体克隆而来的小东西在实验台上活蹦乱跳。早在16年前,一只死去的老鼠被冷冻起来,接下来的16年中,它的尸体一直被保存在研究中心冷:东柜的一个纸盒中,周遭温度为-20℃。医学研究人员一直渴望实现科学上的一项创举:对经过冷冻的尸体进行克隆。16年后,研究小组找到了它。

这个研究小组早在1998年,便以利用多利羊的克隆方法成功克隆老鼠而声名远播,如今更是作为“极限克隆者”而留名克隆史。而且,研究小组的这一成就还推翻了曾经的一些定论,其中最令人深信不疑的就是克隆冷冻尸体的不可行性,特别是在未采取任何特别措施对细胞进行保护的情况下。这项研究还在不知不觉中重新激发了一些奇思妙想。例如我们是否能重新目睹那些早已消失的巨大物种如猛犸象、恐龙?斥巨资在专门的公司利用致冷技术保存猛犸象尸体是否还有必要?即使这些异想天开的想法在技术或伦理层面上暂无实现可能,但这项克隆冷冻尸体的技术的确开启了科学未知领域的大门。

找不到完好的细胞

早先科学家们普遍认为,细胞在冷冻时形成的冰结晶会撕裂细胞膜和脆弱的细胞内部构成。在解冻时,细胞全部破裂,生物物质也就无法使用。克隆技术遵循的原理很简单,将供体的细胞核植入一个不含细胞核的卵细胞,但要求生物物质必须处于很完美的状态。冷冻保护剂可以阻止冰结晶的形成,常用在体外受精实验室中,用以保护冷冻的精子和胚胎。但是研究小组并不满足于克隆一只经过冷冻保护的老鼠,他们的目标是克隆一只“天然”冷冻鼠!

为了测试这一想法的可行性,研究小组利用了一只在冷冻柜里存放了16年的普通老鼠。不出所料,收集到的细胞组织已经被破坏,没有一个细胞存活,甚至没有一个完好无损。在传统的克隆技术中,人们一般是使去除了细胞核的卵细胞与供体细胞的细胞膜通过弱电流相结合,但这次这种方法行不通。于是研究小组选择了另一种方法,即将供体细胞核直接注射进卵细胞内。为了提高成功的概率,细胞所处的操作环境要比通常情况下温和一些,而且吸管的直径也要更大一些,为的是避免进一步损坏残存物质。研究小组从不同的维织诸如大脑、血液等提取了大量细胞,进行多方位的尝试。

悬念之一,这些胚胎能发育长大吗?答案是肯定的,而且如果被克隆的细胞核取自脑组织,效果会更好。这算得上是一个很大的惊喜,因为大脑被认为是最难克隆的组织。研究小组至今仍对此感到惊讶。唯一的解释是,脑细胞中通常富含葡萄糖,而糖类是天然的冷冻保护剂。然而,尽管有了完美的开始,却没有一个胚胎坚持到了最后。

研究小组于是开始了对“间接克隆”的探索。他们从这些发育不完全的胚胎中提取细胞进行培植,从而得到胚胎干细胞。然后以此为基础进行克隆。这一次,成功如约而至。13只克隆老鼠诞生了!

这项研究所取得的成果让生物学界一片哗然。染色体怎么能够如此顺利地茁壮成长?因为表面上看起来,无论是细胞还是细胞核都无需完整,起决定作用的是DNA分子。在无任何保护的情况下,它经受住了冷冻柜里的低温。

因此,克隆封存在西伯利亚永久冻土里的猛犸象似乎突然不那么遥远了,出现这样的想法也不稀奇。但在这样做之前,必须先要找到完好无损的DNA。

然而,虽然猛犸象的基因组排序已几乎完成,但那是基于一些样本,研究人员分析的并不是一个完整的DNA分子。当然,永久冻土里也可能隐藏着巨大的惊喜。但即使找到了DNA分子,也必须利用能够与猛犸象胚胎发育相容的卵细胞。不过,这样看来大象的卵细胞应该是最适合的,但要得到数以千计的样本却绝非易事,而几千个样本是这项复杂的生物操作想要成功所必备的最低数量。

冷冻为了克隆

这样看来,对于那些选择低温保存、希望有朝一日能重获新生的人而言,克隆方法是否会有效呢?很难讲。人类克隆迄今从未取得过成功,即使用来克隆的细胞很“新鲜”。而克隆出来的孩子也不会是“母版”的完美复制,更何况他们的出生是被国际伦理法律所禁止的。

但这并不意味着日本研究小组的成果无法获得实际应用。在被冷冻保存的老鼠中,有一部分是发生了基因突变因而在拥有繁殖能力之前就已不幸死亡的个体。我们的成功为它们提供了再生的机会。科学界看重这项技术主要是在保护濒危物种上的应用。在自然界中,假如你碰到了一具正濒临灭绝的动物的尸体,可以提取它的组织,却未必有冷冻保护的条件,但日本研究小组的成功也许在今后可以帮助它们把后代留下来。

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