吉野千秋场合漫画:关于克隆的知识！

“克隆”是从英文“clone”音译而来，在生物学领域有3个不同层次的含义。

1．在分子水平，克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含义是将某一特定DNA片断通过重组DNA技术插入到一个载体(如质粒和病毒等)中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片断的“群体”。

2．在细胞水平，克隆实质由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。其中每个细胞的基因都相同。比如，使一个细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。又如，在脊椎动物体内，当有外源物(如细菌或病毒)侵入时，会通过免疫反应产生特异的识别抗体。产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由一个B细胞分裂而成，这样的一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。细胞克隆是一种低级的生殖方式－无性繁殖，即不经过两性结合，子代和亲代具有相同的遗传性。生物进化的层次越低，越有可能采取这种繁殖方式。

3．在个体水平，克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。比如，两个同卵双胞胎即为一个克隆！因为他（她）们来自同一个卵细胞，所以遗传背景完全一样。按此定义，“多利”并不能说成是一个克隆！因为“多利”只是孤单的一个。只有当那些英国胚胎学家能将两个以上完全相同的细胞核移植到两个以上完全相同的去核卵细胞中，得到两个以上遗传背景完全相同的“多利”时才能用克隆这个词来描述。所以在那篇发表于1997年2月出版在《Nature》杂志上的轰动性论文中，作者并没有把“多利”说成是一个克隆。

另外，克隆也可以做动词用，意思是指获得以上所言DNA、细胞或个体群体的过程。

二、克隆技术

1．DNA克隆

现在进行DNA克隆的方法多种多样，其基本过程如下图所示(未按比例)

可见，这样得到的DNA可以应用于生物学研究的很多方面，包括对特异DNA的碱基顺序的分析和处理，以及生物技术工业中有价值蛋白质的大量生产等等。

2．生物个体的克隆

(1)植物个体的克隆

在20世纪50年代，植物学家用胡萝卜为模型材料，研究了分化的植物细胞中遗传物质是否丢失问题，他们惊奇地发现，从一个单一已经高度分化的胡萝卜细胞

可以发育形成一棵完整的植株!由此，他们认为植物细胞具有全能性。从一棵胡萝卜中的两个以上的体细胞发育而成的胡萝卜群体的遗传背景完全一样，故为一个克隆。如此的植物的克隆过程是一个完全的无性繁殖过程!

(2)动物个体的克隆

① “多利”的诞生

1997年2月27日英国爱丁堡罗斯林(Roslin)研究所的伊恩·维尔莫特科学研究小组向世界宣布，世界上第一头克隆绵羊“多利”(Dolly)诞生，这一消息立刻轰动了全世界。

“多莉”的产生与三只母羊有关。一只是怀孕三个月的芬兰多塞特母绵羊，两只是苏格兰黑面母绵羊。芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息，即提供了细胞核（称之为供体）；一只苏格兰黑面母绵羊提供无细胞核的卵细胞；另一只苏格兰黑面母绵羊提供羊胚胎的发育环境——子宫，是“多莉”羊的“生”母。其整个克隆过程简述如下：

从芬兰多塞特母绵羊的乳腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的营养培养液中，细胞逐渐停止了分裂，此细胞称之为供体细胞；给一头苏格兰黑面母绵羊注射促性腺素，促使它排卵，取出未受精的卵细胞，并立即将其细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞；利用电脉冲的方法，使供体细胞和受体细胞发生融合，最后形成了融合细胞，由于电脉冲还可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能象受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞；将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成一只小绵羊。出生的“多莉”小绵羊与多塞特母绵羊具有完全相同的外貌。

一年以后，另一组科学家报道了将小鼠卵丘细胞(围绕在卵母细胞外周的高度分化细胞)的细胞核移植到去除了细胞核的卵母细胞中得到20多只发育完全的小鼠。如呆“多利”因为只有一只，还不够叫做克隆羊的话，这些小鼠

就是名副其实的克隆鼠了。

② 通过细胞核移植克隆小鼠的基本过程

在本实验中，卵丘细胞是经如下过程得到的：通过连续几次注射绒毛膜促性腺激素，使雌鼠诱导成高产卵量状态。然后从雌鼠输卵管中收集卵丘细胞与卵母细胞的复合体。经透明质酸处理使卵丘细胞散开。选择直径为10－12微米的卵丘细胞用作细胞核供体（前期实验表明，若用直径更小或更大的卵丘细胞的细胞核，经过细胞核移植的卵母细胞很少发育到8细胞期）。所选择的卵丘细胞保持在一定的溶液环境中，在3小时内进行细胞核移植（与此不同的是，在获得“多利”时用作细胞核供体的乳腺细胞先在培养液中传代了3－6次）

卵母细胞（一般处于减数分裂中期 II ）通过与上面描述类似的方法，从不同种的雌鼠中收集。在显微镜下小心地用直径大约7微米的细管取出卵母细胞的细胞核，尽量不取出细胞质。同样小心取出卵丘细胞的细胞核，也尽量去除所带的细胞质（通过使取出的细胞核在玻璃管中往复运动数次，以去除所带的少量的细胞质）。在细胞核被取出后5分钟之内，直接注射到已经去除了细胞核的卵母细胞中。进行了细胞核移植的卵母细胞先放在一种特制的溶液中1－6小时，然后加入二价的锶离子（Sr2+）和细胞分裂抑素B。前者使卵母细胞激活，后者抑制极体的形成和染色体的排除。再取出处理过的卵母细胞，放在没有锶和细胞分裂抑素B的特制的溶液中使细胞分裂形成胚胎。

不同阶段的胚胎（从2细胞期到胚泡期）被分别植入几天前与已经结扎雄鼠交配过的假孕母鼠的输卵管或子宫中发育。发育完全的胎儿鼠在大约19天后通过手术取出。

目前胚胎细胞核移植克隆的动物有小鼠、兔、山羊、绵羊、猪、牛和猴子等。在中国，除猴子以外，其他克隆动物都有，也能连续核移植克隆山羊，该技术比胚胎分割技术更进一步，将克隆出更多的动物。因胚胎分割次数越多，每份细胞越少，发育成的个体的能力越差。体细胞核移植克隆的动物只有一个，就是“多利”羊。

三、克隆技术的福音

1． 克隆技术与遗传育种

在农业方面，人们利用“克隆”技术培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种，大大提高了粮食产量。在这方面我国已迈入世界最先进的前列。

2． 克隆技术与濒危生物保护

克隆技术对保护物种特别是珍稀、濒危物种来讲是一个福音，具有很大的应用前景。从生物学的角度看，这也是克隆技术最有价值的地方之一。

3． 克隆技术与医学

在当代，医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言，器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事。排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”，作器官移植之用，则绝对没有排斥反应之虑，因为二者基因相配，组织也相配。问题是，利用“克隆人”作为器官供体合不合乎人道？是否合法？经济是否合算？

克隆技术还可用来大量繁殖有价值的基因，例如，在医学方面，人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干挠素，等等。

1997年2月22日，英国罗斯林研究所的科学家维尔穆特等人宣布用体细胞克隆绵羊获得成功，在世界上引起巨大震动。一时间，克隆绵羊“多利”成为动物界最耀眼的“明星”，其“咩咩”的叫声迅速响遍全球。

“克隆”是英文单词“Clone”的音译，其本身的含义是无性繁殖，即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。

克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”，它已经历了三个发展时期：第一个时期是微生物克隆，即用一个细菌很快复制出成千上万个和它一模一样的细菌，而变成一个细菌群；第二个时期是生物技术克隆，比如用遗传基因――DNA克隆；第三个时期是动物克隆，即由一个细胞克隆成一个动物。克隆绵羊“多利”由一头母羊的体细胞克隆而来，使用的便是动物克隆技术。

在自然界，有不少植物具有先天的克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等的插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术，则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。

早在20世纪50年代，美国的科学家以两栖动物和鱼类作研究对象，首创了细胞核移植技术。1986年，英国科学家魏拉德森用胚胎细胞克隆出一只羊，以后又有人相继克隆出牛、鼠、兔、猴等动物。这些克隆动物的诞生，均是利用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植而获得成功的。

而克隆绵羊“多利”是用乳腺上皮细胞（体细胞）作为供体细胞进行细胞核移植的，它翻开了生物克隆史上崭新的一页，突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方式，使克隆技术有了长足的进展。

克隆绵羊“多利”没有父亲，却有三位母亲。整个克隆过程如下：

首先，科学家从一只产自芬兰的6岁成年多塞特母绵羊A（“多利”的亲生母亲）的乳腺中取出一个本身并没有繁殖能力的普通细胞，将这个细胞的基因分离出来备用。

然后，科学家在取出另一只母绵羊B（“多利”的借卵母亲）的未受精的卵细胞，将这个卵细胞中的基因取出，换上母绵羊B的乳腺细胞的基因，形成一个含有新遗传物质的卵细胞，再将这个基因已被“调包”的卵细胞放电激活，促使它分裂发育成胚胎。

最后，当胚胎生长到一定程度时，将它植入第三只母绵羊C（“多利”的代孕母亲）的子宫中，经过正常的妊娠产下“多利”。

多利完全继承了其亲生母亲――多塞特母绵羊的全部DNA基因特征，是多塞特母绵羊百分之百的“复制品”。
无性繁殖现象在低等植物中是存在的，而按照哺乳动物界的规律，动物的繁衍要由两性生殖细胞来完成，由于父体和母体的遗传物质在后代体内各占一半，因此后代绝对不是父母的复制品。而克隆绵羊的诞生，意味着人类可以利用哺乳动物的一个细胞大量生产出完全相同的生命体，完全打破了亘古不变的自然规律。这是生物工程技术发展史中的一个里程碑，也是人类历史上的一项重大科学突破。

克隆技术被誉为“一座挖掘不尽的金矿”，它在生产实践上具有重要的意义，潜在的经济价值十分巨大。首先，在动物杂种优势利用方面，较常规方法而言，哺乳动物克隆技术费时少、选育的种畜性状稳定；其次，克隆技术在抢救濒危珍稀物种、保护生物多样性方面可发挥重要作用，即使在自然交配成功率很低的情况下，科研人员也可以从濒危珍稀动物个体身上选择适当的体细胞进行无性繁殖，达到有效保护这些物种的目的。

动物克隆技术的重大突破，也带来了广泛的争议。克隆技术对人类来说，是一把“双刃剑”。一方面，它能给人类带来许多益处――诸如保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等；另一方面，它将对生物多样性提出挑战――生物多样性是自然进化的结果，也是进化的动力，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。

更让人不寒而栗的是，克隆技术一旦被滥用于克隆人类自身，将不可避免地失去控制，带来空前的生态混乱，并引发一系列严重的伦理道德冲突。世界各国政府和科学界已对此高度关注，采取立法等措施明令禁止用克隆技术制造“克隆人”，以保证克隆只用于造福人类，而绝非复制人类。

克隆技术大事记

1938年：德国科学家首次提出克隆设想。

1952年：科学家开始用青蛙进行克隆实验。

1970年：克隆青蛙实验取得突破，青蛙卵发育成了蝌蚪，但是在开始进食以后死亡。

1981年：科学家进行克隆鼠实验，据称用鼠胚胎细胞培育出了正常的鼠。

1984年：第一只胚胎克隆羊诞生。

1997年2月24日：英国罗斯林研究所宣布克隆羊培育成功。科学家用取自一只6岁成年羊的乳腺细胞培育成功一只克隆羊。

1998年2月23日：英国PPL医疗公司宣布，该公司克隆出一头牛犊“杰弗逊先生”。

1998年7月5日：日本科学家宣布，他们利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。

1998年7月22日：科学家采用一种新克隆技术，用成年鼠的体细胞成功地培育出了第三代共50多只克隆鼠，这是人类第一次用克隆动物克隆出克隆动物。

1999年5月31日：美国夏威夷大学的科学家，利用成年体细胞克隆出第一只雄性老鼠。

1999年6月17日：以美藉华人科学家杨向中为首的研究小组利用一头13岁高龄的母牛耳朵上取出的细胞克隆出小牛。

2000年1月3日：美国著名华人杨向东，用体外长期培养后的公牛耳皮细胞成功克隆出6头牛犊。

2000年1月：美国科学家宣布克隆猴成功，这只恒河猴被命名“泰特拉”。

2000年3月14日：曾参与克隆小羊“多利”的英国PPL公司宣布，他们成功培育出5头克隆猪。

“克隆”是什么？克隆的概念在生物学中早已存在，但人们对其一直知之甚少。只有当克隆羊“多莉”诞生时，才引起了最广泛的关注。
克隆是英文“CLONE”的音译，源于希腊文，原意是指植物幼苗或嫩枝以“无性繁殖”或“营养繁殖”的方式培育，也就是说用除种子之外的植物体的任何一部分进行无性繁殖。现在它的范围扩大了，凡是没有精卵结合过程，而由同一个祖先细胞获得的两个以上的细胞、细胞群或生物体，或由同一个亲本遗传密码等，得到的后代就是克隆，其分化发育得到的生物体与母体的基因是完全相同的。

通俗地讲，通过这种方式得到的生物体与它们的“母体”在生物学上是同等的，它们没有父亲与母亲，只是母体的“翻版”后代，相当于计算机中的文件拷贝一样，所有拷贝中的信息应该完全相同。但克隆毕竟是比拷贝文件复杂得多的生命过程，在实际操作中，难免受到外部环境及内部条件的影响，并不容易做到完全相同，在动物克隆中尤其如此。

在植物界和低等生物中，克隆并不神秘。如从某些花枝上剪下枝条，插在花盆里就可以长成许多完全相同的植株；蚯蚓被切成两段后，每段都能再生为完整的个体。但壁虎断了尾巴会长出新的，螃蟹掉了钳子会长出比原来小些的新蟹钳，章鱼的腕足被割掉后能再长等现象，却只是断肢、器官等的再生，不能算是完全的“克隆”。除非壁虎的尾巴长成小壁虎，或是蟹钳子长成小螃蟹，才是“克隆”的范畴。

而高等动物一般都是通过有性生殖的方式繁殖后代的，因此，高等动物的“复制”成功，确实让人类大吃一惊。从理论上讲，就是人类的任何细胞都可以用来制造出同一基因的克隆人。这引发了一场世界范围的关于科学与伦理、科学与生命、科学与人类未来命运的大讨论，反对克隆人的呼声占了上风。

把一个物种通过细胞转基因技术得出的一个相同的