克隆簡史：從不缺少爭議

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“七十二變”，拔一把毫毛，念一句咒語“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，一種被稱為“克隆”的神奇技術(shù)實現(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，幾乎每個人都曾在日常生活中見過，只是沒叫它“克隆”而已。比如，春天里，人們剪下植物枝條，扦插到土里，不久就會發(fā)芽，長出新的植株，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行繁殖……所有這些都是植物的無性繁殖，或稱為“克隆”。在動物界當然也有無性繁殖，不過多見于非脊椎動物，如原生動物的分裂繁殖、尾索類動物的出芽生殖等。

但對于高級動物，在自然條件下，一般只能進行有性繁殖，所以要使其進行無性繁殖，科學(xué)家必須經(jīng)過一系列復(fù)雜的操作程序，即現(xiàn)在人們常說的“克隆”——在分子生物學(xué)上主要是指DNA的復(fù)制，在細胞學(xué)上指培養(yǎng)一群同基因組的細胞，在動物學(xué)上指獲得同基因組的生物個體。

而這一科學(xué)的靈感最早來源于一縷剛出生的嬰兒頭發(fā)。

一縷頭發(fā)與“細胞重編程”

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

20世紀二三十年代，著名的德國發(fā)育生物學(xué)家漢斯·斯皮曼（Hans Spemann）設(shè)計了一個精巧的實驗。他利用嬰兒的頭發(fā)完成了試驗過程。第一步，他用這縷頭發(fā)把一個兩棲類動物的早期受精卵從中間巧妙地系起來，形成一個啞鈴形狀，受精卵的細胞質(zhì)部分保持連通狀態(tài)，但細胞核不可以通過，結(jié)果是，有細胞核的這一部分可以發(fā)育成一個正常的個體，而沒有細胞核這部分不能繼續(xù)發(fā)育，這個結(jié)果說明在早期胚胎發(fā)育過程里，細胞核是決定性的因素、具有決定個體發(fā)育所需的重要物質(zhì)。

試驗的第二步是在胚胎發(fā)育到十六細胞時把頭發(fā)絲的環(huán)松開一點，讓有細胞核一端的細胞核進入到另一端的細胞質(zhì)中，然后再把頭發(fā)絲環(huán)系起來，結(jié)果發(fā)絲兩邊各自發(fā)育成兩個正常的個體。這一步又說明，至少在十六細胞的時候，每一個細胞核還具有發(fā)育成一個個體的能力，這類似于人的多卵或同卵的多胞胎。但在完成這個試驗之后會產(chǎn)生一種疑問，再往后發(fā)育的胚胎細胞是不是還具有發(fā)育能力，比如從皮膚或頭發(fā)取來的一個細胞，能不能再變成一個個體，這是一個很重要的科學(xué)問題。

1938年，斯皮曼建議用成年的細胞核植入卵子的辦法進行哺乳動物克隆。

隨后，各國科學(xué)家爭相利用多個物種對克隆發(fā)起了挑戰(zhàn)。1952年，德國科學(xué)Briggs和King等，首先采用青蛙開展細胞核移植克隆實驗，先后獲得了蝌蚪和成體蛙。1958年，英國科學(xué)家約翰·格登（J.Gurdon）將非洲爪蟾未受精的卵用紫外線照射，破壞其細胞核，然后從蝌蚪的體細胞——場上皮細胞中吸取細胞核，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。格登的實驗首次證明了動物的體細胞核具有發(fā)育成完整生命個體的能力，揭開了細胞生物學(xué)的新篇章。

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

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

多莉的身世之謎

1997年2月23日，英國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，此前其他克隆動物的遺傳基因來自胚胎，且都是用胚胎細胞進行的核移植，不能嚴格地說是“無性繁殖”。而“多莉”的基因組，全都來自單親，它沒有父親，卻有三個“母親”。一只母羊（Scottish Blackface羊）是卵細胞的供體，一只母羊（Finn-Dorset羊）是細胞核（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胞，并產(chǎn)下多莉。因此，從嚴格的意義上說，“多莉”才是世界上第一只真正克隆出來的哺乳動物。

據(jù)了解，研究小組最初的研究目的是為了利用動物的產(chǎn)奶系統(tǒng)來制造治療性蛋白質(zhì)藥物。然而，這個想法隨著廉價的化學(xué)合成物的崛起而落空。據(jù)一些業(yè)內(nèi)人士估計，培育出多莉的開銷（不包括之前的基礎(chǔ)研究，如細胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)）在50萬-75萬美元左右。盡管技術(shù)的進步帶來了成本的降低，如今克隆牲畜的花費仍在10萬美元以上。endprint

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

然而，十分不幸的是，多莉只在這個世界停留了6年半（綿羊的壽命一般在12年左右）。2003年2月14日，由于長期罹患肺部感染和嚴重的關(guān)節(jié)炎，研究人員為了減輕它的痛苦，被迫為它實行了安樂死。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的癌癥。但是，研究人員并不認為，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個后代。

在一些科學(xué)家看來，多莉帶來最大的影響，莫過于對干細胞研究的促進作用。因干細胞研究而獲得2012年諾貝爾獎的中山伸彌表示，正是多莉的誕生，促使他投身干細胞研究，并最終獲得了諾貝爾獎。他在郵件中寫道：“多莉的故事告訴了我，即使在哺乳動物中，細胞核重編程（reprogramming）也是可行的。這鼓勵了我開始自己的項目?！彼难芯坷弥鼐幊淌侄危ㄅc多莉的細胞重編程的技術(shù)是相同的），使成體細胞回歸到干細胞的狀態(tài)，即誘導(dǎo)全能干細胞（iPS）。正是中山彌伸的這項技術(shù)，奠定了現(xiàn)代干細胞研究的基礎(chǔ)。

威爾穆特也表示，如果沒有多莉的研究基礎(chǔ)，iPS技術(shù)“至少要再花20年”。飛速發(fā)展的干細胞研究，不僅可以推動基礎(chǔ)研究的進步，還可以為治療疾病提供新的方法，這對于醫(yī)療來說，無疑是巨大的飛越。

當然，多莉的誕生更證明了克隆高等動物的可行性，它們還能正常生活和生育。

爭議聲中發(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，中國科學(xué)家也曾利用體細胞核移植技術(shù)成功獲得多種克隆動物，其中騾子、大鼠和雪貂均為國際上首次報道，為體細胞核移植的機理研究打下了堅實的基礎(chǔ)。這些在動物克隆領(lǐng)域的研究成果也讓我國科學(xué)家在生命科學(xué)研究領(lǐng)域首次站在了世界科研舞臺上。

但每一項具有跨時代意義的新科技，都在爭議中成長，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類動物，猴的體細胞克隆技術(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，奮起反抗。這些設(shè)定都出現(xiàn)在未來，克隆人像吃了金坷垃一樣瘋長，無視生長規(guī)律，剛出生就跟本體長得一模一樣。

日本影片《潘多拉：永恒的生命》則相對比較樸素。片中，主角使用的手段是現(xiàn)實中已經(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，到出生長大，克隆人新兒幾乎和普通小朋友毫無差別。正是新兒和正常人類幾乎一樣的成長設(shè)定，使本體鈴木成為無限接近神之境界的天才，也使片尾新兒的黑化更加驚心動魄。

理查德·道金斯寫過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，使基因無法百分百復(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，看到克隆人的社會負面后果。

但人們?nèi)匀缓闷妫嚎寺∪穗x我們還有多遠？“中中”和“華華”的研究者中科院孫強研究員近日給出權(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美元的研究經(jīng)費。

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

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，通過它可以培育出優(yōu)質(zhì)的果樹和良種家畜。

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

近幾年來，隨著科學(xué)的發(fā)展，克隆的應(yīng)用更加廣泛并開始走向商業(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，雖然它僅活了7分鐘，但為滅絕動物的再生打開了一扇亮窗。

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

2015年，一家中國公司計劃每年生產(chǎn)10萬頭克隆牛，用于滿足市場對高品質(zhì)牛的需求，同樣地，該計劃遭到了眾人的猛烈批評，認為不具可操作性。

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