首只克隆羊的冲击波

2016-10-20 09:26王瑞良
科学24小时 2016年10期
关键词:多莉克隆技术绵羊

王瑞良

在上海野生动物园,有一个由近50头色彩各异的山羊和绵羊共同组成的“羊村”,其中三只通体白色的克隆山羊格外引人注目。20年前的1996年7月5日,世界上第一只用已经分化的成熟的体细胞克隆出的克隆羊多莉来到了这个世界,这不仅是科学界克隆成就的一大飞跃,也是当年最引人注目的国际新闻之一。从那时开始,克隆,这个以前只在科幻或科学研究领域出现的词语变得广为人知。

20年过去了,现在的克隆技术到底发展到了什么程度?首只克隆羊产生的冲击波究竟有多强?与此有关的科学和伦理争议仍旧存在吗?

山羊成了制药厂

在苏格兰首府爱丁堡市的郊区,有一个罗斯林村,那是一个风景优美的世外桃源。罗斯林研究所就建在那里,它是英国最大的家畜家禽研究所,也是世界著名的生物学研究中心,更是克隆羊多莉的出生地。

由伊恩·维尔穆特领导的科研小组,首先从一只成年绵羊乳腺组织中取出一个本身并没有繁殖功能的单细胞,接着分离出细胞基因,然后把这个基因注入另一只绵羊的未受精卵中,使其开始像正常的受精卵那样分裂。当细胞分裂到一定阶段形成胚胎后,再把这个胚胎植入第三只母羊的子宫内让其发育。经过正常的妊娠后,终于产下这只克隆羊。由于多莉的细胞基因里藏有“母”体绵羊的全部DNA(脱氧核糖核酸)遗传基因“密码”,所以它继承了“母”体绵羊的全部特征,也就是说,“母”体绵羊的遗传基因被百分之百地复制了。

经过几个月的精心呵护,这只身世不凡的小绵羊茁壮成长。而自它诞生后,药用转基因羊的培育技术也不断发展,日臻成熟。

2013年,美国加州大学培育出一种能产人奶的转基因山羊。这种山羊的奶中含有高浓度溶菌酶,相当于人体母乳溶菌酶含量的68%,可以帮助治疗胃肠感染(腹泻)等疾病。此外,美国科学家还把人体内的某种基因移植到了母山羊的乳房组织中,让山羊成了生物反应器。经过基因重组,他们从羊奶中获得了一种可以溶解血栓的新药TPA,它能有效治疗心脑血管疾病。

而英国的一家医药公司还培育了一头名叫“特蕾西”的转基因羊,它的奶中含有一种人体不可缺少的α-1抗胰蛋白酶(α-1-AT),人体如果缺少了这种蛋白,就会引发肝衰竭、肺气肿或肺部囊性纤维变形等疾病。在欧洲和北美,大约有10万人自身不能产生这种蛋白。在“特蕾西”这种转基因羊的羊奶中,每升含α-1-AT高达30克,市场价值达4000英镑。

为什么科学家如此热衷于将羊选为试验对象呢?这是因为羊的繁殖速度比奶牛快,而且蛋白质产量也比兔子、猴子、狗、鸡或小鼠高。研究发现,100~200头转基因山羊的产奶量就可以满足美国全年的TPA需求。

就此,随着首只克隆羊的出现,整个制药产业都发生了翻天覆地的变化,而山羊也成了一座活动的制药厂。

基因重组技术

事实上,上述科研成果的完成,依靠的都是遗传基因重组技术,这也是目前发达国家正在着力研究的一项高新技术。

基因是所有生物都含有的一种遗传物质,它的化学本质是核苷酸(DNA)。在自然界中,一种生物的基因绝对不会同它种生物的基因相组合。然而,人类却可以通过基因重组技术,将不同物种的基因加以重新组合,其实用意义不仅在于打破了所谓“物种壁垒不能超越”这个千秋万代支配生物界的基本原则,甚至只要人类愿意,还可以借此创造新的物种。

借助基因重组技术,科学家可以把健康者的正常基因引入患病者的缺陷基因中,以达到根治某些遗传病的目的。不久前,美国研究人员就曾用这种方法,首次对一名基因有缺陷、人体免疫系统不能正常工作、每天都遭受感染折磨的小女孩进行了实验性治疗,并获得巨大成功。目前这个女孩已能滑冰、跳舞,像正常人一样生活。

如果把这种技术应用在制药工业上,则可将传统的制药过程,改由动物活体取代。这种全新的制药方法,不仅无需笨重的机械设备和庞大的实验场地,还可以长久保持生产的稳定性和药品的纯度。此外,整个生产过程中也不会排出废液,不会对环境造成污染,因此是一种有着广阔发展前景的制药方法。

多莉引起的巨大震动

世界首只克隆羊多莉的问世,犹如一颗原子弹,在当年的科学界引起了巨大震动和强烈反响,预示着“21世纪——生物世纪”的提前到来。科学家高度评价了这一具有划时代意义的重大成果,认为它对改善动植物的品种和质量,挽救许多濒危生物(例如大熊猫等),无疑会有重大帮助。同时,它将使人们对目前尚未找到治疗方法的某些遗传疾病,如囊性纤维变性(一种遗传性胰腺病)、血友病、肺气肿以及癌症等增加了解,从而有可能厘清其致病机制,找到有效的治疗方法。

此外,首只克隆羊的出现,在理论上证明了,同植物细胞一样,分化了的动物细胞核也具有全能性,在分化过程中细胞核中的遗传物质没有发生不可逆变化;在实践上证明了,利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的,将有无数相同的细胞可用来作为供体进行核移植,并且在与卵细胞相融合前,就可对这些供体细胞进行一系列复杂的遗传操作,从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供有效方法。

多莉成了那几年颇受关注的社会新闻,特别是对那些无法生育的夫妇来说,克隆羊的出现无疑给了他们一丝希望。

但在充分肯定这一重大科技成果的同时,相当一部分专家也指出其不可避免的负面效应:在理论上,利用同样方法,人可以复制“克隆人”。一旦人类滥用这一技术,那科幻小说中的独裁狂人克隆自己的想法是完全可以实现的,届时将对社会产生极大冲击。因此,多莉的诞生在世界各国科学界、政界乃至宗教界都引起了强烈反响,并引发了一场由克隆人所衍生的道德问题的讨论。

不过,在部分科学家看来,“无论以什么方式企图阻止科学的进步,都是一个可怕的错误”。更有人明确指出:“(对克隆技术)的最大误解,就是它可以‘复制人。”研究人员认为,由于时代、文化、经历、环境、教养等因素的不同,就算我们真的能克隆爱因斯坦,就算克隆体会很聪明,但“他”也未必会成为伟大的物理学家。

尽管多数人都认为人类不应过度使用克隆技术,但克隆技术的巨大理论意义和实用价值还是促使科学家加快了研究的步伐,从而使动物克隆技术的研究与开发进入了一个高潮。对科学而言,有时伦理道德就像是牢牢拖住脚步的铁镣;而对于伦理道德来说,科学的进步似乎又会带来有关人伦的严重困扰。由多莉引发的科学与伦理之间的这场争论,也许会贯穿21世纪,甚至是整个科学发展史。

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