目前实验室常用的克隆化方法,实验室电脑系统克隆
1.请告诉我关于克隆的资料
2.中国克隆的技术
3.基因克隆
4.微生物克隆技术讲的是什么?
5.如果是人的话怎么克隆
反克隆人”究竟反对的是什么?人们通常所说的反对克隆人,实际上并不是去反对那个虚拟的、名词意义的“克隆人”本身,而是在动词意义上反对以人为实验对象的技术操作,继而反对从事这种实验的研究者。虽然我们无法确认所有与克隆人相关的新闻报道是否完全属实,但我们应该相信,与克隆人相关的技术实践一直都在不同程度地进行着。
反对理由:
1.克隆人研究的风险性
目前的动物体细胞克隆技术存在着难以预测和消除的技术风险,这已经成为人们在伦理学层面反对克隆人的一个重要科学依据。
克隆人将存在着较多的风险性
无论是科学家还是普通公众,始终都是从动物克隆技术发展的现况来类比克隆人研究的发展前景,并作为进一步推论的逻辑基础。也即是,目前的动物克隆实验仍然处于初始阶段,克隆技术还很不成熟。在动物克隆实验中出现的高失败率、高风险、使用了大量的重组卵细胞、大量畸形后代以及发生排斥现象等问题,将会出现在克隆人研究中。如果仅仅通过某项动物克隆的成功个案来判断克隆技术的普遍可行性是错误的,至少是不严谨的。科学家认为,要将动物(如绵羊)克隆实验得出的技术经验,应用到人类个体身上并非是一件容易的事情。当这种不成熟的技术“硬要”作用于人体时,克隆人的过程将充满各式各样的危险。例如,英国胚胎学家威尔莫特认为,有很多理由可以考虑到,由扎沃斯和安蒂诺里等人宣布的克隆人实验将会有同样高的失败率,正如试图进行动物克隆时那样。并且,现在或者在可以预见的未来,没有可行的技术方法去检查动物胚胎所有基因组的发育状态。因而,人们无法保证最后植入子宫内的胚胎是否能够发育正常,而不至于生下畸形儿或使**母体安全受到严重威胁。
另外,在上海召开的2002年国际人类基因组大会上,中国科学院副院长陈竺院士指出,最早站出来反对克隆人的正是培育出克隆羊的英国科学家,因为专家们最清楚,目前的技术离克隆人还远得很。……克隆羊“多莉”的成功,经历了277头克隆羊实验失败的波折,怪胎、畸形层出不穷,这一幕如果在克隆人时重演,谁来为277条生命的夭折负责?还有,克隆动物被发现存在早衰现象,尚无法解释。不顾这一切而匆忙进行克隆人,很可能酿成大错。从陈竺院士的言论来看,他也是以动物克隆的情况来类比未来克隆人的情况。中外科学家反复以“多莉”羊的情况来观照克隆技术的发展,这说明在此领域中没有更多的经验证据来说明问题的实质和技术风险的大小。
2.克隆人行为违背了社会伦理
对于来自社会的对克隆人行为在伦理层面的指责,科学界不可能无动于衷。受此影响的科学家就发表了类似观点,如世界医学协会主席恩里克?阿科尔西在2001年8月8日发表声明指出,把克隆技术用于人类自己“有悖于人类价值、伦理和道德原则”。他代表世界医学协会坚决反对克隆人实验计划。〔5〕从另外一个角度,威尔莫特对媒体说:“试想我的妻子与我和一个复制的‘我’三人生活在一起,那就会产生一个极不寻常的关系,对我们三个人中的每个人,尤其那个复制的‘我’都将十分尴尬。因此,必须坚决反对克隆人。”〔6〕
当然,科学家不是伦理学家、社会学家和法学家,他们不可能从伦理学、社会学和法学等层面对克隆人问题展开系统的、溯根求源式的学理分析。但是,他们作为现实的社会成员,他们在“克隆人”问题上就必然有着与其他社会成员相似的感觉。这样,科学界从社会伦理层面来反对克隆人研究就很正常了。
3.克隆人行为违背了科学道德
(1)科学道德与科技工作者的社会职责
道德属于一种社会意识,它是在一定社会条件下调整人们之间行为的规范和准则的总和。恩格斯曾经指出:“每个阶段,甚至每个行业,都各有各的道德。”〔7〕我们知道,古老的“希波克拉底誓言”(the Hippocratic Oath)作为医师团体的职业誓约书就要求从业者:应尽自己的知识与能力医治病人,不得有越分的医疗行为,并坚守品性与道德规范。那么,在科学技术的研究、开发和应用过程中,同样要求人们遵守一定的道德原则。
现代科学技术的社会功能越来越强大,对社会的渗透越来越广泛,也就越有可能引起更多的社会、伦理和法律等问题。科技工作者的社会责任比以前显得更加突出和重要。“为科学而科学”、“科学不考虑效用或利益” 等说法已经不合时宜,科技工作者必须对“应该追求何种知识”、“所追求的知识应置于何种地位”以及“如何应用这些知识”等一系列问题做出理性的分析和判断。这些问题早就引起科学界的重视了。在1955年7月15日,包括玻恩、海森堡和居里夫人在内的52位诺贝尔奖获得者在《迈瑙宣言》中,针对科学技术的社会价值反思说:“我们愉快地贡献我们的一切为科学服务。我们相信科学是通向人类幸福之路。但是,我们怀着惊恐的心情看到:也正是这个科学向人类提供了自杀的手段。”〔8〕
科技工作者有创新的自由和权利。但是,科学研究的自由永远不意味着为所欲为、肆意行事,科技工作者应对这种创新担负起相应的社会责任。科技工作者不能只关心自己的研究兴趣,更要关心科学技术的社会功能和社会影响。这既是现代社会对科技工作者的一种强烈要求,也是科技工作者应该担负的一项历史使命。其实,在1997年“多莉”羊出生之后,两大著名学术期刊Nature和Science除了报道与克隆技术研究有关的科学论文外,还连续发表大量出自科学家之手的评论文章,如“克隆:人将成为下一个”、“不要克隆人”、“风险与不确定性”、“‘多莉’的考证”以及“什么是克隆?并非你所想的那样”等。这充分表现出科学界对克隆技术发展所引起的社会风险问题的关注。今天,关心人类前途的科学家应该关注与克隆有关的伦理、法律和社会问题,保证克隆知识和技术服务于社会,而不是伤害人类社会。正如诺贝尔奖获得者、著名分子生物学家J. D. 沃森所说:“可以期待,许多生物学家,特别是那些从事无性繁殖研究的科学家,将会严肃地考虑它的含意,并展开科学讨论,用以教育世界人民。”〔9〕
在科学界已经形成如下一个规范:当一项技术在社会上有争议时,科技工作者要把社会利益放在首位来评价这项技术。还要求科技工作者在从事科学研究时要更多地考虑选题的社会价值,而不能仅仅在某种好奇心或兴趣的作用下随心所欲地从事研究,更不能从事旨在“哗众取宠”或“怪异”的研究目标,如为了“复活”死人而去克隆人或进行“人畜细胞融合”等。在2002年,威尔莫特强调指出,自从进行动物克隆试验之后,他从未考虑过进行克隆人试验,克隆人试验不仅会使被试验者冒着很大的风险,而且这种实验结果没有什么科学意义,不管从伦理道德上还是从医学上讲,都没有理由这样做。〔10〕
(2)盲目进行生物学实验是一种不负责任的行为
人们经常谈及的一个与科技工作者社会责任相关的生物技术研究案例是:在20世纪70年代初,美国斯坦福大学的伯格教授人工构成了第一个重组DNA杂交分子。不久,他的科学同行提醒他要注意重组DNA分子可能具有致癌性,带有重组分子的细菌大量增殖也有可能成为传播人类肿瘤的媒介,会在社会产生严重的不良后果。伯格教授就接受了同行建议,停止了自己的基因重组研究。他还在Nature上向全世界的科学家发出呼吁:在重组DNA分子潜在危害尚未弄清或在找到适当的防护措施之前,应自动停止有可能致癌的基因扩增实验。这些讨论导致美国政府在1976年颁布了“关于重组DNA分子研究的准则”,对转基因技术的研究、应用进行严格管制。后续的科学实践证明,伯格等人对转基因技术的危险性估计过高。只要人们在研究和实验过程中严加控制,妥善管理,认真对待,采取严密的防范措施,这些潜在危害是完全可以避免的。因此,美国政府在1979年就恢复了基因重组研究。〔11〕这种涉及生物技术社会利益与风险的科学争论具有深远的现实意义。这既是科技工作者社会责任感的自觉体现,也开创了一种应对新技术未知风险的合理程序。为避免新技术可能引起的祸害,应该制定出必要的管理计划与伦理规范,以暂时阻止那些后果尚未得到确切了解的实验。这种从人类社会整体利益出发选择科研课题的主张,既是一种科学选择,更是一种道德选择。
不少科学家认为,为了某种正当目的而进行生物学实验是没有过错的,但安蒂诺里等人的克隆人行为是不负责任的。只要体细胞核移植技术的安全性还不确定,只要人们还未充分探讨与克隆人体相关的道德问题以及不育夫妇是否还能够找到其它妊娠的方法,在明知会对当事人造成某种“伤害”和“风险”的情况下,而执意去从事这类技术活动,就是一种不负责任的行为,甚至是一种犯罪行为。
(3)与严谨的科学精神不符
人们应该如何看待克隆人研究以及有关报道呢?很多科学家批评说,安蒂诺里等人的研究,不仅无视目前动物克隆研究中出现的各种风险,没有提供令人信服的证据,也没有解释其所用的具体技术是什么,以供科学界评议。安蒂诺里等人的克隆人言行只是通过大众传媒来宣布,这与严谨、求实的科学精神是不相符的,却给人以“作秀”的感觉。美国《医学伦理通报》的编辑理查德?尼科尔森说:“我认为安蒂诺里从来没有考虑过后代的利益,他的所作所为只是为了赢得个人的声望,是为了出名才一意孤行要进行这项极有争议的实验的。”〔12〕一些科学家强烈要求安蒂诺里等人对有关消息是否属实给予切实的澄清。
事实上,在科学界有不少人对克隆人运动提出严重质疑。例如,从逻辑上讲,美国宾夕法尼亚大学的阿瑟?卡普兰教授说:“那些科学家们声称有200多对夫妻排着队,等候被带到某个偏僻的地方用克隆细胞进行人工受孕,然后他们会照料每一个成功怀孕的妇女,这一切听起来根本就不可信。”从技术上讲,纽约一家医疗中心生殖内分泌学主任马克?索尔曾针对希德要克隆人一事说道:“很难想象在门诊所那样的条件下做这件事,除了引起轰动效应还能有什么别的。”〔13〕对于最近的“克隆人”新闻而言,身为“克隆援助”公司的“首席科学家”,布瓦瑟利耶却没有医学和生物学方面的学术背景,也从来没有发表过与克隆技术相关的研究论文。此种情况下,她又该如何开展克隆人研究呢?试问,他们发布的“克隆人”出生消息的可信度又在哪里呢?〔14〕在此,我们赞同我国知名学者周国平先生说过的一席话:“我对一切太喧嚣的事业和一切太张扬的感情都心存怀疑,它们总是使我想起莎士比亚对生命的嘲讽:‘充满了声音和狂热,里面空无一物’”。〔15〕科学研究不应只是一种外表非常热闹的事业,它更需要的是寂寞、孤独和宁静。
(4)反对以克隆人牟利
克隆人运动的一个重要动力,也就是一些人想象的有关克隆人的商业化企图和潜在的巨额利润空间。目前,我们不排除那些从事克隆人实验者试图从中谋利的可能。正如世界医学协会主席阿科尔西针对安蒂诺里宣称的克隆人计划所指,现在世界上准备实验的克隆人计划涉及到许多“经济利益”,这些计划企图将克隆技术变成“大笔交易”,通过实验追求“简单的商品成果”。因此,对于打算以违背科学道德的克隆人行为作为牟利的手段,则应该予以坚决反对。
因为再好的科隆技术也会有可能失败,这也是科学研究者公认的。而进行科隆人的技术就是对这种失败可能性的放任,如果失败了,就是对科隆人的伤害,而科学研究者就是过于自信的过失,要负刑事责任。
1965年诺贝尔物理学奖获得者,美国的科学家理查德·费恩曼说过,科学是一把能够打开天堂的钥匙,但是它同样也会将地狱打开。
主要观点:克隆人具有自然人的法律主体资格 克隆人给社会带来法律主体上的混乱 克隆人研究行为是违法行为 克隆人研究者涉嫌故意及伤害罪 克隆人的受监护权被抚养权得不到保护 克隆人的生命健康权和人格权结婚权得不到保护 克隆人研究是对于进一步犯罪的引诱 克隆人的研究违背人类不变的伦理道德并且也是人类的陷阱
最近世界上一邪教组织头目甩出一个令世人惊讶的消息,公开宣称他们已经制造出了克隆人。此外2001年5月30日《南方周末》报科学版登载了一篇关于克隆人的文章,文中表达了我国的某些科学界人士支持克隆人的言论,近一年来,克隆人成为社会各界的热门话题。在众说纷纭的时候,我想由于知识所限或者是其他的原因。他们并不了解克隆人的产生在法律方面存在着什么顽疾。时到今日,长期沉积在我思索之中关于克隆人的看法,一刻也不能沉默。我想如果不以法律的名义向克隆人说不,也许好多人还会对克隆人报有迷茫、幼稚甚至无知的幻想,成为别有用心的科学狂人的被欺骗对象。就象《指环王》中魔鬼就要复活一样,当恐怖即将袭来时,村民们却在忘怀地喧闹和狂欢。这使我感到不安,因为从法律角度看,支持克隆人研究就是一个走向危险的方向,法律反对克隆人!
本文所述是从法律角度剖析克隆人研究行为的违法性、犯罪性,以及克隆人如果出现的话,其主体性质、民事法律地位是如何的状态。由于学识浅薄,未免有疏漏不足之处,但我希望以此来唤醒那些为克隆人研究摇旗呐喊的“无知”知识分子的灵魂,望广大法律界同行为此深思,为此与我共同做出抵制克隆人研究的有益努力。
克隆人是人不是物
人们愿意乐观的看待克隆人研究,很大的因素是因为有些人会把克隆人研究的基因提取对象,以及把制造产生的个体当成物的客体或是说无人权的实验体。当每一个从事克隆人研究的人对克隆人主体性质的认识轻松略过不加理会时,这种项目的研究就会显得如同在动物身上研究鼠疫疫苗一样积极。克隆人是不是人呢?我想克隆人当然是人。因为,克隆人研究只是突破了人类有性繁殖的传统,使用了无性繁殖的手段,这种研究本身是攻克无形繁殖这一手段,其目的就是创造出与人一样有智能的生命,即使其胚胎生成方式不同,但克隆人生理机能完全与人无本质差异。因此无论从一般视角还是法律视角,克隆人就是人。我们知道,即使是一个没有知觉的植物人或神志不清的精神病人,他们都是自然人主体。人的主体资格权利能力不因是否具有完整的行为能力而受到限制或剥夺,人的自然权利、社会权利、法律权利都是平等的。基于这一点,所以说克隆人都应具有象自然人同样的公民权利。即他们应当有生命权,健康权,财产权,有性不受侵犯权,工作权,受教育权,甚至应有选举权和结婚权等等。
也许会有极端者要说,克隆人不是人只是一个物种,就是幻想片中的机器人,就象美国片中的终结者一样。这种回答是极为残忍的,这会使人想起日本的七三一部队,他们不是把人称做是实验品吗。把人当作实验品,不叫而是叫做实验,这是魔鬼逻辑。如果这样,克隆人的命运与动物在人类手中的命运还会有什么区别?克隆人将因此没有生命权、健康权。克隆人会不经法律允许被擅夺生命。克隆人将成为一种基因产品被任意交易。试想,如果这样,人类社会岂不要倒退到比奴隶社会还要残忍的境界,全人类都会陷入残杀和掠夺,**中的可怕世界也必然会成为现实。因为,没有人会区别出克隆人与自然人的不同。只要有一个你是克隆人的借口,其随之遭受的命运就可以和被宰杀的牲畜一样可怕。
克隆人给社会带来法律主体上的混乱
法律所调整的主体有真实主体和虚拟主体之分,虚拟主体有若干个如国家、国际组织、企业法人、政党等都是,而真实主体只有一个,那就是自然人或者说公民。在只有一个真实主体类型的世界中,错综复杂的不公平不公正现象已经是层出不穷,试想如果出现了克隆人,这就意味着世界上出现了另一个真实主体,两个真实主体类型的世界,世界必将导致更为混乱。
克隆人研究目的无益于人类
克隆人的研究不会带来人类价值上的进步。人的价值不在于他的身体条件、肤色、身材,培养人的价值在于如何教育。一个自然人如果在后天的社会教育上不成功那么他必然不会有很高的社会价值。既然决定人类命运的是道德和社会的教育,那么的克隆人研究又有什么意义呢?
克隆人研究的逻辑矛盾
克隆人不能因其胚胎方式的不同而降低或否定他不具有人的法律地位。但这样就陷入一个矛盾,不把克隆人视为人是错误的,如果把克隆人视为人,那么在克隆人的研究中,在作为一个技术手段的进步过程中,研究者必然就要残害克隆人的生命,毫无疑问这就不是研究而是犯罪。
任何一个理性的人会支持一项以为主要代价的研究吗,更可怕的是这种研究的结果会给人类带来更大的犯罪和灾难,这就是一种让人类走向灭亡的技术进步!
克隆人研究违法
克隆人的过程对于克隆人的生命健康存在着情节严重的伤害行为,这是违背宪法、刑法精神的行为。就我国而言,国家实行计划生育,人类自然生产都在限制之列,为什么还要进行另一种人口生产的实验。何况,我国人口的自然繁衍生育能力很强,绝对没有必要通过克隆方式创造人口。因此,在我国克隆人的研究是违背《计划生育法》的做法。
克隆人研究过程的危害性
从动物克隆的实验来看,克隆物种的成活率很低。在多莉羊的克隆实验中,277个胚胎融合仅仅成活了多莉一个,成功率只有0.36%。许多有幸降生的克隆小牛,有很多很快死于心脏异常、尿毒症或呼吸困难。出生后的克隆动物部分个体表现出生理或免疫缺陷。血液的含氧量和生长因子的浓度低于正常;胸腺、脾、淋巴腺发育不正常等。
现在可以看出来,同正常生殖相比,通过克隆方式产生的生命大多存在着残疾、夭折。可以想象,在制造克隆人的过程中必定会出现各种各样的残疾的人类,或是残疾的胚胎或是残疾的婴儿。这时,疯狂的科学家难道会承担起养育这些人类生命的责任吗,恐怕任何人也不会相信。
克隆人研究者的犯罪责任
科学家创造克隆人的行为具有故意罪和故意伤害罪行为的犯罪特征。故意犯罪分直接故意和间接故意。直接故意是指明知行为结果的必然并积极追求。间接故意是指明知行为可能发生危害社会的结果,行为上放任这种结果的发生。
克隆人的研究存在着致人死亡或残疾的可能性后果,并且几乎是一种必然性。行为人在主观明知的情况下从事这种研究,由于其行为必然或极可能导致克隆人生命致死甚至致残,因此,这就是一种故意和故意伤害罪,只不过是一种特殊类型。从主观心态和对后果的预见性上看,进行克隆人研究的科学家至少是具有犯罪间接故意的。犯罪的方式有多种。比如有即时持刀毙人死命的犯罪,也有通过长期的药物毒害达到目的的犯罪。对于一个正常生育下来的残疾儿来讲,这种人体上的残疾不可能被归咎于某个人的犯罪行为,因为,正常的生育出现残疾儿是无法预见的。但对于研究克隆人的科学家来讲,正是因为其明知并使用了一种特别的行为方式而导致了新生儿的死亡或伤残夭折,因此其应当承担相同于故意和故意伤害罪的刑事责任。
克隆人给民事法律关系带来混乱
一、克隆人没有监护人
自然人正常降生后,一般有父母作为合法的监护人。当其父母逃避监护和抚养责任时,这不仅要受到道德的谴责,还应受到民事责任的追究。作为克隆人,谁是他们的父母,这是一个非常重要的问题。最初的克隆技术基本是有性繁殖的继续,有精子供体和卵子供体,理论上是存在父母的。但现在提供体细胞核的克隆技术已经出现,无性生殖基本成熟。克隆人基本是体细胞核提供者的基因翻版,但提供体细胞核者有可能与其年龄相当的人,因此从伦理上应当做父亲的体细胞提供者在年龄和行为能力上也许并不可以。
实质上无论是那一种技术,克隆人几乎都是找不到他们的父母。也许他们的父母根本不认识,他们只是研究者的一个“研究成果”。
克隆人还有另一种可能会是被某个母体**后降生的。克隆人的**母亲是否有义务成为其监护人,这也很难。因为**母亲所生的孩子也许与自己并无一点血缘关系,既然没有血缘关系,也不能要求**者承担监护抚养义务。由于克隆技术已经到了单性繁殖的水平,因此,克隆人甚至享受不了非婚生子的待遇,降生之后就是一个彻底的孤儿。
让我们想象,一个从身体机能上存在缺陷的人,同时在社会地位上同样存在缺陷,这不是一种残忍吗。谁来看护他,谁来教育他,他又能如何被塑造成一个有益于社会的人呢。也许,克隆人的生命还不如真正的动物幸运。动物和小鸟出生都有母亲来哺育,喂养,而克隆人从来到世界上就是一个牺牲品,实验品。相信,克隆人的感知力与人类是一致的,他们同样惧怕疼痛,惧怕孤独,惧怕流血,惧怕死亡;他们需要亲情,需要友情,需要爱情,但这一切他们又怎能得到呢。
由于没有监护人,**人与研究人之间完全可以是一种商业合同关系。生完了孩子,养育到一定时间,即可交“货”。这时研究者如何利用这些生命,他们可能是为委托人生产下一代,或者是复制品;但他们也完全可以为他们自身的犯罪目的或委托人的犯罪目的而自由地处置这些人类。这所有的一切将因克隆人没有父母监护显得更为随便。
二、克隆人的人格权和荣誉权
人都是社会性的,作为克隆人同样是。那些希望有一个克隆儿的父母毫无疑问也想有一个自立于社会的孩子。可是,由于克隆人的特殊背景,他的健康无法保证。由于健康及免疫力的先天问题,克隆人容易患有传染病、精神病,这一切使他的健康自生来就受到侵害,而这种侵害完全也是人为的。由于有疾病,周围的普通人自然很难接受克隆人,一个无法融入社会的克隆人又怎能实现一个正常人的价值呢。研究出来的克隆人如果连普通人应该享有的幸福都没有,连普通人被社会认可的水平都达不到,这种研究又有什么价值呢?这样的孩子难道不更是让父母担忧和痛苦吗?一个得不到社会认可的克隆人他的人格权、荣誉权又如何得到尊重呢?
请告诉我关于克隆的资料
挑战人类的双刃剑
——1997年“克隆”技术的发明“克隆”是英文单词CLONE的音译,就是动物复制的意思。英国科学家克隆绵羊的过程主要包括4个关键步骤:第一步是从一只成年绵羊的乳腺中提取细胞,在实验室条件下进行培养;第二步是从另外一只绵羊体内提取卵子,利用显微操作,去除卵子当中的遗传物质;第三步是把乳腺细胞的细胞核移植到去除了遗传物质的卵子当中,形成一个胚胎;第四步是把这个胚胎移植到另一只绵羊体内。这样就得到了一只克隆绵羊。
1997年2月23日,位于苏格兰爱丁堡附近的罗斯林研究所的扬·维尔穆特说,他利用成年绵羊的细胞培育出了一只克隆绵羊“多莉”。
设在爱丁堡的罗斯林研究所的科学家们当时曾说,这只通过把单个绵羊细胞与一个未受精卵相结合培育出来的克隆绵羊已7个月,发育状况良好。
该研究所的科学家在一项声明中说:“据我们所知,这只绵羊是用取自成年绵羊组织中的一个乳腺细胞核培育出来的第一只绵羊。”
研究小组负责人扬·维尔穆特博士说,他们在实验室采用的培育方法将使科学家们能够培育出无限多的特征相同的克隆体。
他说,他们可以把基因变化导入某些细胞并观察这种变化如何改变最终培育出来的动物。
维尔穆特博士对英国联合新闻社的记者说:“这项技术最大的用途是生产更多的保健产品。它将使我们对目前尚未找到治疗办法的遗传疾病进行研究并查明其致病机制。”
他说,下一步将是设法改变这些细胞中的基因。
有人担心这项技术将被用来克隆人。
这项技术还不够完善,无法推广使用。但是维尔穆特强调说,他的意图是把这种技术用于培育动物,而不是用于人。
美国宾夕法尼亚大学伦理学家、最近出版的《完美婴儿》一书的作者格伦·麦吉说,要想知道通过克隆绵羊技术能否制造出人类婴儿还为时过早。他说:“从道理上说,如果可以把克隆技术用于制造婴儿,那么我们不应当这样做。”
他说:“坦率地说,我认为,我们需要就遗传学和家庭问题设立一个全国委员会,这个委员会将研究家长拥有这种制造子女的新机会的方方面面。我们正在从父母生育子女的时代向父母制造子女的时代转变。”
一些科学家认为,这项技术可能适用于人类,迟早有人会作这种尝试。
达特茅斯大学的生物学家和伦理学家埃德·伯杰说:“对于一直在注视这个研究领域的人来说,培育出克隆绵羊并非完全出人意料。从科学和技术角度来讲,我们这些人早就知道这种事情总有一天会发生。”
美国明尼苏达大学生物医学伦理学中心副教授黛安娜·巴特尔斯说:“伦理学家们多年来一直在问‘如果能够复制人,将会发生什么情况?’科学家们却总是说:‘不必为此担心。’”
她说:“我们认为这是不可能的,暂时还无须为此担心。然而这种令人担心的情况却发生了。”
在美国,使用联邦政府拨给的研究经费进行人类胚胎研究在多数情况下属违法行为,而私人出资进行的此项科学研究却几乎不受限制。生物技术行业已经要求在法律上明确禁止利用克隆技术制造人。
在这方面开展的研究要追溯到70年代用青蛙和蛤蟆所作的试验,但是在伯杰看来,由此而产生的道德伦理问题太难解决而且太让人提心吊胆,因此在某种程度上推迟了对这些问题的研究。
他说:“这些问题以前从未发生,我们以前也从未提及反对克隆的重要伦理证据是什么,我们现在必须探讨这一问题。”
伯杰说:“对绵羊运用这项技术是违背自然、不可思议而且可能是令人不快的。如果把这项技术用于人类就更加不可思议了。”尽管如此,他预计这种事情会发生。
享有盛名的黑斯廷斯医学伦理研究中心的埃里克·帕伦斯说:“只有傻子才不会对此感到震惊,我们对这些科学家取得的这项研究成果感到惶恐不安。”
《医学伦理学学报》主编理查德·尼科尔森博士对《星期日电讯报》记者说,他对英国政府准许进行这项研究感到吃惊。
他问道:“从技术角度来说,这是一件令人兴奋的事情。但是,如果这项技术具有让某个疯狂的人试图克隆他自己的巨大危险,又有什么价值呢?”
《基因革命》一书的作者帕特里克·迪克森博士说,这项技术进展具有“可怕的”影响。他对《星期日电讯报》记者说:“人们很可能将能够在人死亡之前用死者的身体复制出一个人。一些父母通过这种方法可以把他们在悲惨事故中死去的子女‘再制造’出一个复制品。应当通过立法取缔这种做法。”
根据美国广播公司晚间新闻节目发表的新的民意测验,关于科学家们用克隆技术培育出一只绵羊的新闻发表后,87%的美国人说应当禁止用克隆技术育人。82%的人说,如果用克隆技术育出人类,那就有悖于伦理道德。93%的人说,他们本人不愿被人用克隆技术育出另一个同他一模一样的入。50%的人不赞成这种研究,但是53%的人说,应当允许为了医学研究而用克隆技术培育动物。
当科学家还在反复思考苏格兰研究人员成功地克隆一只成年绵羊的消息的意义时,政界人士已开始着手研究这个问题,有些人拍手称快,说这是一项重大技术突破,另一些人极力反对,认为这种做法是对神的亵渎。
在迄今为止尚无明确法律禁止用克隆技术育人的美国,比尔·克林顿总统下令成立一个专门的小组委员会来审查这一突破给伦理方面带来的影响。
与此同时,德国一个政府官员要求禁止克隆人的研究,加拿大政府下属的一个生物伦理学小组委员会的负责人则要求采取紧急行动,以便制止对人类的基因进行操纵。在德国,研究部长于尔根·吕特格斯说:“不应该而且也不会有人类克隆体出现”,他还说,有关此事的伦理学含义应该毫无疑问。
在加拿大,就新生殖技术进行质询的一个皇家委员会的负责人帕特里夏·贝尔德说:“这令人担忧,因为这是一个非常生动的例子,它可以说明,为什么在新生殖技术的整个领域我们都需要限制并且需要一个对此负责的管理体制。”
在法国,全国农业研究所说,它“坚决反对任何克隆人体的技术”,它还说,“我们能够想象出各种(由此发生的)灾祸”。法国全国生物伦理学委员会委员让弗朗索瓦·马太要求联合国就此事建立一些国际准则。
但是另外一些人坚持说,克隆技术也许可以接受,它对农业研究方面非常重要。
法国农业部长在警告遗传科学可能生产出6条腿的鸡的同时,许诺如果英国在克隆羊方面取得的突破导致对自然进行“怪异”实验的话,法国将采取新的严格的控制措施。
运用克隆技术培育出一只绵羊的英国科学家今天未能消除人们的担心,即他们已经使科学走到了利用克隆技术制造人的边缘。诺贝尔和平奖获得者约瑟夫,罗特布拉特把这项技术突破与制造出相提并论。
白宫发言人迈克·麦柯里称这是个“非常棘手的问题”,而就这个问题进行的民意调查结果突出表明了美国人的担心程度。
培育出“多莉”绵羊的研究小组负责人伊恩·维尔穆特说,这项技术并没有使他感到寝食不安,而且无论从何种角度说,遗传学还远远没有发展到可以制造人的阶段。
维尔穆特对前往位于爱丁堡附近的罗斯林研究所观看“多莉”绵羊的新闻记者说:“我们已经表明——我们看不出人们进行制造人的临床研究的理由。我的确认为我们是一个非常有道德的物种。这项技术具有巨大的潜在的效益……核武器比这项技术危险得多。”
但是,由于发起了禁止他本人曾参与研制的的运动而获得1995年诺贝尔和平奖的核物理学家罗特布拉特并没有被说服。
罗特布拉特对英国广播公司电台说:“我所担心的是,在人类科学领域取得的其他进展可能会导致比核武器更容易得到的其他大规模毁灭性手段。遗传工程很有可能就是这样的一个领域,因为它具有令人恐惧的可能性。”
罗特布拉特呼吁成立伦理学委员会,负责阻止可能危及人类的科学研究项目。
当一只克隆绵羊的培育成功使人们担心疯狂的科学家会利用基因工程制造出等的翻版时,基因疗法公司却在不声不响地研究治疗艾滋病、囊性纤维变性和癌症的方法。
专家们说,公众把克隆技术的发展与对生物技术和基因疗法的担忧联系在一起的任何看法都是没有道理的。
一位不愿透露姓名的分析家说:“这无疑是一项不可思议的成就,但目前还不清楚它与在人的身上使用基因疗法有什么关系。这项技术可能为研究遗传疾病提供一个有用的示范系统,但那还是很遥远的事情。”
中国克隆的技术
克隆是英语单词clone的音译,clone源于希腊文klone,原意是指幼苗或嫩枝,以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物,如杆插和嫁接。
如今,克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。克隆也可以理解为复制、拷贝,就是从原型中产生出同样的复制品,它的外表及遗传基因与原型完全相同。
1997年2月,绵羊“多利”诞生的消息披露,立即引起全世界的关注,这头由英国生物学家通过克隆技术培育的克隆绵羊,意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞,产生出与这个动物完全相同的生命体,打破了千古不变的自然规律。
什么东西可以科隆?
应该说有生命的都可以克隆。
现在已经克隆什么?
蛙:1962年,未成功。
鲤鱼:1963年,中国科学家童第周早在1963年就通过将一只雄性鲤鱼的遗传物质注入雌性鲤鱼的卵中从而成功克隆了一只雌性鲤鱼,比多利羊的克隆早了33年。但由于相关论文是发表在一本中文科学期刊,并没有翻译成英文,所以并不为国际上所知晓。(源自:PBS)
古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事,表达了人类对复制自身的幻想。1938 年,德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的思想,1996年,体细胞克隆羊“多利”出世后,克隆迅速成为世人关注的焦点,人们不禁疑问:我们会不会跟在羊的后面?这种疑问让所有人惶惑不安。然而,反对克隆的喧嚣声没有抵过科学家的执着追求,伴随着牛、鼠、猪乃至猴这种与人类生物特征最为相近的灵长类动物陆续被克隆成功,人们已经相信,总有一天,科学家会用人类的一个细胞复制出与提供细胞者一模一样的人来,克隆人已经不是科幻小说里的梦想,而是呼之欲出的现实。目前,已有三个国外组织正式宣布他们将进行克隆人的实验,美国肯塔基大学的扎沃斯教授正在与一位名叫安提诺利的意大利专家合作,计划在两年内克隆出一个人来。
由于克隆人可能带来复杂的后果,一些生物技术发达的国家,现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。克林顿说:“通过这种技术来复制人类,是危险的,应该被杜绝!”全国政协委员、中国科学院国家基因研究中心主任洪国藩也明确表示反对进行克隆人的研究,而主张把克隆技术和克隆人区别开来。
克隆人,真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗?
实际上,人们不能接受克隆人实验的最主要原因,在于传统伦理道德观念的阻碍。千百年来,人类一直遵循着有性繁殖方式,而克隆人却是实验室里的产物,是在人为操纵下制造出来的生命。尤其在西方,“抛弃了上帝,拆离了亚当与夏娃”的克隆,更是遭到了许多宗教组织的反对。而且,克隆人与被克隆人之间的关系也有悖于传统的由血缘确定亲缘的伦理方式。所有这些,都使得克隆人无法在人类传统伦理道德里找到合适的安身之地。但是,正如中科院院士何祚庥所言:“克隆人出现的伦理问题应该正视,但没有理由因此而反对科技的进步”。人类社会自身的发展告诉我们,科技带动人们的观念更新是历史的进步,而以陈旧的观念来束缚科技发展,则是僵化。历史上输血技术、器官移植等,都曾经带来极大的伦理争论,而当首位于1978年出生时,更是掀起了轩然大波,但现在,人们已经能够正确地对待这一切了。这表明,在科技发展面前不断更新的思想观念并没有给人类带来灾难,相反地,它造福了人类。就克隆技术而言,“治疗性克隆”将会在生产移植器官和攻克疾病等方面获得突破,给生物技术和医学技术带来革命性的变化。比如,当你的女儿需要骨髓移植而没有人能为她提供;当你不幸失去5岁的孩子而无法摆脱痛苦;当你想养育自己的孩子又无法生育……也许你就能够体会到克隆的巨大科学价值和现实意义。治疗性克隆的研究和完整克隆人的实验之间是相辅相成、互为促进的,治疗性克隆所指向的终点就是完整克隆人的出现,如果加以正确的利用,它们都可以而且应该为人类社会带来福音。
科学从来都是一把双刃剑。但是,某项科技进步是否真正有益于人类,关键在于人类如何对待和应用它,而不能因为暂时不合情理就因噎废食。克隆技术确实可能和原子能技术一样,既能造福人类,也可祸害无穷。但“技术恐惧”的实质,是对错误运用技术的恐惧,而不是对技术本身的恐惧。目前,世界各国对克隆人的态度多有“暧昧”,英国去年以超过三分之二的多数票通过了允许克隆人类早期胚胎的法案,而在美国、德国、澳大利亚,也逐渐听到了要求放松对治疗性克隆限制的声音。可以说,哪一个国家首先掌握了克隆人的技术,就意味着这个国家拥有了优势和主动,而起步晚的国家可能因此而遭受现在还无法预测的损失。如同当年美国首先掌握了原子能技术,虽然这项技术从一开始便展现着它罪恶的一面,但后来各国又不得不加紧这方面的研究和实验。单从这个角度上讲,对克隆人实验采取简单否定的态度也是值得探讨的。
至于人们担忧克隆技术一旦成熟,会有用心不良者克隆出千百个“”,或者克隆出另一个名人来混淆视听,则是对克隆的误解。克隆人被复制的只是遗传特征,而受后天环境里诸多因素影响的思维、性格等社会属性不可能完全一样,即克隆技术无论怎样发展,也只能克隆人的肉体,而不能克隆人的灵魂,而且,克隆人与被克隆人之间有着年龄上的差距。因此,所谓克隆人并不是人的完全复制,历史人物不会复生,现实人物也不必担心多出一个“自我”来。
绵羊:1996年,多利(Dolly)
猕猴:2000年1月,Tetra,雌性
猪:2000年3月,5只苏格兰PPL小猪;8月,Xena,雌性
牛:2001年,Alpha和Beta,雄性
猫:2001年底,CopyCat(CC),雌性
鼠:2002年
兔:2003年3-4月分别在法国和朝鲜独立地实现;
骡:2003年5月,爱达荷Gem,雄性;6月,犹他先锋,雄性
鹿:2003年,Dewey
马:2003年,Prometea,雌性
狗:2005年,韩国首尔大学实验队,史纳比
尽管克隆研究取得了很大进展,目前克隆的成功率还是相当低的:多利出生之前研究人员经历了276次失败的尝试;70只小牛的出生则是在9000次尝试后才获得成功,并且其中的三分之一在幼年时就死了;Prometea也是花费了328次尝试才成功出生。而对于某些物种,例如猫和猩猩,目前还没有成功克隆的报道。而狗的克隆实验,也是经过数百次反覆试验再得来的成果。
多利出生后的年龄检测表明其出生的时候就上了年纪。她6岁的时候就得了一般老年时才得的关节炎。这样的衰老被认为是端粒的磨损造成的。端粒是染色体位于末端的。随着细胞分裂,端粒在复制过程中不断磨损,这通常认为是衰老的一个原因。然而,研究人员在克隆成功牛后却发现它们实际上更年轻。分析它们的端粒表明它们不仅是回到了出生的长度,而且比一般出生时候的端粒更长。这意味着它们可以比一般的牛有更长的寿命,但是由于过度生长,它们中的很多都过早夭折了。研究人员相信相关的研究最终可以用来改变人类的寿命。
克隆人违背人类生命伦理
现代科技,特别是现代生命科技,要不要尊重伦理学原则,要不要倾听伦理的声音?有关专家针对一些科学狂人在美国秘密克隆人的做法指出——克隆人违背人类生命伦理,存在着极大的争议和难以解决的一系列法律等问题。
我国多家媒体近日转载了国外媒体报道的一条惊人消息:一群受邪教组织操纵的科学狂人,正在美国内华达州大漠深处进行着一项克隆人的秘密实验。他们根据英国科学家创造世界第一只克隆羊“多利”的同样原理,从一个今年2月份夭折的10个月大的美国女婴身上提取细胞制造克隆人。据称,“如果进展顺利的话,世界上第一个克隆人将于明年年底诞生。”
消息披露后,克隆技术及其带来的伦理学问题再一次成为人们议论的热点。如果这一消息属实的话,应当如何看待此事,如何正确地评价和思考这个问题,记者为此走访了国家人类基因组南方研究中心伦理、法律和社会部主任、上海社科院哲学研究所沈铭贤研究员。
沈教授说:自1997年英国罗斯林研究所成功地克隆出“多利”羊后,国外不断有人在名利的驱使下,提出并试图从事克隆人的研究。尽管各国政府明令禁止,但与克隆人有关的报道近两年来不止一次见诸报端。但是,这次速度这么快,又与邪教组织有关联,确实令人感到震惊。
痛失爱女的父母,希望通过克隆技术使女儿复活,这种心情是可以理解的。但如果科学家借此进行克隆人的实验,就值得讨论了。沈教授认为:即使撇开邪教不谈,这种做法也是不可取的。就“克隆人”这一个体而言,他会生活在“我是一个死去的人的复制品” 这样一个阴影中,这对他的心理会产生什么样的影响?
按照生命伦理学的观点,科学技术要从长远利益出发,造福整个人类。它必须遵循“行善、不伤害、自主和公正”这四项国际公认的伦理原则。“多利”羊的克隆成功经过了200多次的失败,出现过畸形或夭折的羊。而克隆人更为复杂,无疑会遇到更多的失败,如果制造出不健康、畸形或短寿的人,将是对人权的一种侵犯。
人类基因的多样性是人类进化的生物学基础,而那些科学狂人要制造的所谓“不朽的生命”,实际上是同一基因的翻版,这就有可能减少基因的多样性,不利于人类本身的进化。所以,无论从个体、整体,还是从社会进化、生命伦理角度看,都应该坚决反对克隆人的行为。
沈教授指出:现在科学界把克隆分为治疗性克隆和生殖性克隆两种。前者是利用胚胎干细胞克隆人体器官,供医学研究、解决器官移植供体不足问题,这是国际科学界和伦理学界都支持的,但有一个前提,就是用于治疗性克隆的胚胎不能超出妊娠14天这一界限。而对于生殖性克隆,即通常所说的克隆人,由于它在总体上违背了生命伦理原则,所以,科学家的主流意见是坚决反对的。联合国教科文组织、世界卫生组织和国际人类基因组伦理委员会和各国政府也都非常明确地表示,反对生殖性克隆。即使克隆人真的诞生了,我们还是要坚持这一基本立场。
现代科学技术是一把双刃剑,在其造福人类的同时也会带来一些负面效应。这就向我们提出了一个问题:现代科技,特别是现代生命科技,要不要尊重伦理学原则,要不要倾听伦理的声音?沈教授指出:现在有些科学家提出,只要科学上有可能做到的,就应该去做。事实上,这是错误的观点。如果技术上我们能制造出一种严重危害人类的超级生命,难道也可以去制造吗?一些科学狂人正是打着“科学自由”的旗号,去做一些危害人类的事。因此,我们要警惕现代科学技术被一些别有用心的人利用。另外,也不能把科学自由和伦理道德对立起来。现代生命科学发展的事实表明,伦理的规范和引导,并没有束缚科学的发展,倾听伦理的声音,有利于科学更健康、顺利地发展。
克隆的定义(一)
1963 年J.B.S.Haldane在题为“人类种族在未来二万年的生物可能性”的演讲上采用“克隆 (Clone)”的术语。科 克隆羊技术流程示意图
学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫“克隆”,这门生物技术叫“克隆技术”,其本身的含义是无性繁殖(中国大陆的翻译),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。 克隆也可以理解为复制、拷贝和翻倍(港澳台的意译),就是从原型中产生出同样的复制品,它的外表及遗传基因与原型完全相同,但大多行为 思想不同。时至今日,“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁殖”,凡是来自同一个祖先,无性繁殖出的一群个体,也叫“克隆”。这种来自同一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖系”,简称无性系。简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。克隆是指人工操作动物繁殖的过程,无性繁殖是指,不经过两性生殖细胞的结合由母体直接产生新个体得生殖方式的生殖方式,常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条、扦插或嫁接等方式产生新个体也叫无 克隆驴
[1]性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。——因此,高中一些练习题里将扦插排除在“克隆”之外。另外,花药离体培养成单倍体,不受精的卵细胞孤雌发育成个体如雄蜂雄蚁,叫做单性繁殖,严格来说也不算克隆。而由于有受精过程所以也不属于克隆。科学要求严谨,定义非常关键,有时候概念的内涵和外延变化了,我们大部分人还使用旧有的内容,这样就造成了混淆和混乱。 克隆羊多利是克隆的产物。关于克隆的设想,中国明代的大作家吴承恩在《西游记》中已有精彩的描述——孙悟空经常在紧要关头拔一把猴毛变出一大群猴子,这当然是神话,但用今天的科学名词来讲就是孙悟空能迅速将自己身体的一部分克隆成自己。从理论上讲,猴子毛含有的蛋白质是指导该部分毛发合成的DNA的部分表达(与其内含子和外显子有关),可以进行逆转录,也就是可以克隆,但是事实上,我们的技术没有先进到这样的地步。 克隆
[2]另外一种克隆方法是提取两个或多个人的基因细胞进行组合形成胚胎,出生后的克隆人将有提供基因的几个人的特征. 由于克隆技术是无性生殖所以它并不是根据基因重组、基因突变、染色体变异等原理而发明的技术。 虽然克隆很神奇,但是它诱人的地方也就是它最危险的地方。 简单地说,克隆的定义就是:不经过两性细胞结合而直接繁衍后代,就叫无性繁殖,也称克隆。
克隆的定义(二)
克隆(clone)是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群,即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。克隆在希腊语中是“小树枝叶”的意思,用以指无性增殖物。现在则指个体、细胞、基因等不同水平上的无性增殖物。(1)个体水平:在植物的无性增殖中,植物的发芽、插条等由同一个体通过无性生殖而增长的个体群均被视为克隆。采用组织培养方法可使植物细胞培养发育成完全的个体(愈伤组织),采用这种方法得到的具有相同基因型的个体群,也被称为克隆;在动物的无性增殖中,典型的例子是采用核移植实验方法,把分化细胞的核移植到一个事先去核的蛙卵中,让其发育并得到克隆蛙。克隆动物具有均一遗传性质,在研究环境条件对发育、分化的影响以及药物的检测方面都是重要的实验材料。在哺乳动物中,由于细胞分化,核异质化的程度加剧,因此核移植尚无成功的例子。(2)细胞水平:由一个细胞经过有丝分裂生成的细胞群叫克隆。但如果培养细胞发生转化,则很容易引起染色体变异。(3)基因水平:利用基因重组操作技术,使特定的基因与载体结合,在细菌等宿主中进行增殖,有可能得到均匀的基因群。克隆基因在基因功能与精细结构的关系等基础研究及在有用物质的生产方面,均已得到应用。 在上述3种水平上,增殖并分离获得单一的克隆群称为克隆化。此时,克隆一词也可作为动词理解。克隆是重组DNA技术的核心部分。事实上,克隆技术现已被人们用来通过营养方式繁殖病毒等微生物和植物的纯种,从而保证了这些生物基因组的准确连续性。现在,克隆这个词还包括单个自主遗传因子的分离与保存。细胞生物的克隆只需要营养培养基,而基因的克隆则需要某种载体复制子、特定的寄主细胞和营养培养基。各种类型生物的克隆技术在生物工程中均有其重要作用。
利益
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。在这方面中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。 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扰素,等等。 4.生长周期短,遗传性状稳定 5 克隆技术可解除那些不能成为母亲的女性的痛苦。 6克隆实验的实施促进了遗传学的发展,为“制造”能移植于人体的动物器官开辟了前景。 7克隆技术也可用于检测胎儿的遗传缺陷。将受精卵克隆用于检测各种遗传疾病,克隆的胚胎与子宫中发育的胎儿遗传特征完全相同。 8 克隆技术可用于治疗神经系统的损伤。成年人的神经组织没有再生能力,但干细胞可以修复神经系统损伤。 9 在体外受精手术中,医生常常需要将多个受精卵植入子宫,以从中筛选一个进入妊娠阶段。但许多女性只能提供一个卵细胞用于受精。通过克隆可以很好地解决这一问题。这个卵细胞可以克隆成为多个用于受精,从而大大提高妊娠成功率。
弊端
1.生态层面,克隆技术导致的基因复制,会威胁基因多样性的保持,生物的演化将出现一个逆向的颠倒过程,即由复杂走向简单,这对生物的生存是极为不利的。 2.文化层面,克隆人是对自然生殖的替代和否定,打破了生物演进的自律性,带有典型的反自然性质。与当今正在兴起的崇尚天人合一、回归自然的基本文化趋向相悖。 3.哲学层面,通过克隆技术实现人的自我复制和自我再现之后,可能导致人的身心关系的紊乱。人的不可重复性和不可替代性的个性规定因大量复制而丧失了唯一性,丧失了自我及其个性特征的自然基础和生物学前提。 4.血缘生育构成了社会结构和社会关系。为什么不同的国家、不同的种族几乎都反对克隆人,原因就是这是另一种生育模式,现在单亲家庭子女教育问题倍受关注,就是关注一个情感培育问题,人的成长是在两性繁殖、双亲抚育的状态下完成的,几千年来一直如此,克隆人的出现,社会该如何应对,克隆人与被克隆人的关系到底该是什么呢? 5.身份和社会权利难以分辨。假如有一天,突然有20个儿子来分你的财产,他们的指纹、基因都一样,该咋办?是不是要像汽车挂牌照一样在他们额头上刻上克隆人川A0001、克隆人川A0002之类的标记才能识别。 6.可能支持克隆人的人有一个观点:解决无法生育的问题。但一个没有生育能力的人克隆的下一代还会没有生育能力。 7.你自认为优秀,可克隆出的人除血型、相貌、指纹、基因和你一样外,其性格、行为可能完全不同,你能保证克隆人会和你一样优秀而不误入歧途吗? 8.在克隆人研究中,如果出现异常,有缺陷的克隆人不能像克隆的动物随意处理掉,这也是一个麻烦。因此在目前的环境下,不仅是观念、制度,包括整个社会结构都不知道怎么来接纳克隆人。 9. 根据信息克隆生物有早衰性,"多利"也是,因而已逝世. 10. 生命不再宝贵!!! 11. 克隆的坏处:对伦理学界来说,克隆人行为关涉到一个很严重的伦理问题,因为它侵犯了伦理学的基本原则,比如不伤害原则,自主原则,平等原则等等。
全球反对“克隆人”
2001年11月28日,美国先进细胞技术公司宣布该公司首次用克隆技术培育出人体胚胎细胞,在世界各地引起轩然大波,反对之声此起彼伏。 虽然该公司称他们的目的不是克隆人,而是利用克隆技术治疗疾病,但还是遭到众多批评。美国总统布什表示,百分之百反对任何形式的人类克隆。美国国会参议员则称,将会很快通过法案禁止所有克隆研究。巴西、德国、意大利等国和欧盟的发言人也均对此发表反对意见,认为科学研究不应超过伦理界限,有必要加强立法。 不过,美国参议院多数党领袖达施勒的态度比较中立,他建议国会应该把生殖性的克隆实验和治疗性的克隆区分开来。 世界上第一头克隆羊“多利”的创造者之一维尔穆特赞同这一建议。维尔穆特一直反对克隆人,他认为,先进技术细胞公司更可能是出于商业目的,而不是技术上的考虑,从科学成就上来说,他们取得的不过是个小突破。 在科学界内,不少生物学家对这一做法则嗤之以鼻,认为这一实验结果没有科学意义,而且是对生物伦理的严重挑衅。法国国家农艺学研究所动物克隆专家让·保罗·勒纳尔表示, 先进细胞技术公司所使用的方法实际上就是克隆多利羊的方法,而且美国科学家仅获得含有6个细胞的人类早期胚胎远不能满足需要。 美国宾夕法尼亚大学生物伦理学家麦吉博士甚至怀疑先进细胞技术公司宣布的真实性,因为实验的很多细节还没有公开。 对中国而言,制定一套既符合国际准则又适合国情的生物伦理规范才是关键。2001年中国第一个人类胚胎干细胞研究伦理指导大纲已经在沪起草完毕。在20条的指导大纲中有明确的规定:为提高疾病治疗水平、攻克疑难杂症,积极支持我国科学家开展干细胞技术研究。但前提是遵循五大基本原则:行善和救人、尊重和自主、无伤和有利、知情和同意、谨慎和保密
编辑本段中国克隆技术
规范干细胞和克隆技术研究 本报记者曾伟报道:克隆人离我们只有一步之遥,如何让克隆技术不是给人们出难题,而是在人类可以控制的范围内最大限度地造福人类?昨日,本报记者采访了北京大学干细胞研究中心首席科学家李凌松教授。 李教授说:“目前公认的国际规范有三点,一是坚决反对克隆人,二是不能将人的精原细胞与动物杂交,三是对用于实验的胚胎干细胞来源要进行限制并作出具体规定。在中国相关规定和法律没有出台之前,我们的研究将按照国际规范行事。” “对于一些国际规范模糊不清的‘灰色区域’,不同国家做法也不一样,比如信奉基督教的英国人规定,体外授精14天后的受精卵不得用于实验,而以色列则没有这样的规定,对于这些‘灰色区域’,我们要根据自己的国情具体分析。” 据了解,目前,虽然国际上普遍对克隆人即生殖性克隆持反对态度,但对治疗性克隆,也就是利用克隆技术获得人类干细胞以用于对病变组织和器官进行替代治疗,则基本认同。但专家认为,目前能用于临床的治疗性克隆技术尚处于细胞替代性治疗阶段,真正克隆出可用于移植的人类组织和器官,现在还为时尚早。 “干细胞和克隆研究需要相当的技术、先进的设备和良好的道德基础,”李教授强调说,“涉及这个领域的研究机构必须具备相当的实力和资质,否则很容易造成失控。” 据悉,目前,一个由国家有关部门召集、有生物学家和伦理学家参与的专家小组正在对中国干细胞及克隆技术研究现状进行评议,一个旨在规范中国干细胞和克隆技术研究的“审查委员会”正在酝酿之中。
绵羊:1996年,多利(Dolly)
猕猴:2000年1月,Tetra,雌性
猪:2000年3月,5只苏格兰PPL小猪;8月,Xena,雌性
牛:2001年,Alpha和Beta,雄性
猫:2001年底,CopyCat(CC),雌性
鼠:2002年
兔:2003年3-4月分别在法国和朝鲜独立地实现;
骡:2003年5月,爱达荷Gem,雄性;6月,犹他先锋,雄性
鹿:2003年,Dewey
马:2003年,Prometea,雌性
狗:2005年,韩国首尔大学实验队,史纳比
尽管克隆研究取得了很大进展,目前克隆的成功率还是相当低的:多利出生之前研究人员经历了276次失败的尝试;70只小牛的出生则是在9000次尝试后才获得成功,并且其中的三分之一在幼年时就死了;Prometea也是花费了328次尝试才成功出生。而对于某些物种,例如猫和猩猩,目前还没有成功克隆的报道。而狗的克隆实验,也是经过数百次反覆试验再得来的成果。
多利出生后的年龄检测表明其出生的时候就上了年纪。她6岁的时候就得了一般老年时才得的关节炎。这样的衰老被认为是端粒的磨损造成的。端粒是染色体位于末端的。随着细胞分裂,端粒在复制过程中不断磨损,这通常认为是衰老的一个原因。然而,研究人员在克隆成功牛后却发现它们实际上更年轻。分析它们的端粒表明它们不仅是回到了出生的长度,而且比一般出生时候的端粒更长。这意味着它们可以比一般的牛有更长的寿命,但是由于过度生长,它们中的很多都过早夭折了。研究人员相信相关的研究最终可以用来改变人类的寿命
基因克隆
是把甲的细胞中的细胞核提出植入已经去掉细胞核的乙细胞中,在植入丙的子宫中,这样生出来的就会像甲1979年春,中国科学院武汉水生生物研究所的科学家用鲫鱼囊胚期的细胞进行人工培养,经过385天59代连续传代培养后,用直径10微米左右的玻璃管在显微镜下从培养细胞中吸出细胞核,与此同时,除去鲫鱼卵细胞的核,让卵细胞留出空间作好接纳囊胚细胞核的准备,一切准备就绪后,把玻璃管吸出的核移放到空出位置的鲫鱼卵细胞内,得到了囊胚细胞核的卵细胞在人工培养下大部分夭亡了,在189个这种换核卵细胞中,只有两个孵化出了鱼苗,而最终只有一条幼鱼度过难关,经过80多天培养后长成8 厘米长的鲫鱼。这种鲫鱼并没有经过雌、雄细胞的结合,仅仅是给卵细胞换了个囊胚细胞的核,实际上是由换核卵产生的,因此是克隆。
我国著名学者童第周在1978年成功地进行了黑斑蛙的克隆试验,他将黑斑蛙的红细胞核移入事先除去了核的黑斑蛙卵中,这种换核卵最后长成能在水中自由游泳的蝌蚪。鱼类换核技术的成熟和两栖类换核的成功,使一批从事良培育工作的科学家激动不己,既然鲫鱼的囊胚细胞核取代鲫鱼卵细胞核后能得到克隆鱼,那么异种鱼换核能否得到新的杂种鱼呢?我国科学家首先提出了这个问题,也就是培养克隆鲫鱼成功的那个研究所,设法把鲤鱼胚胎细胞的核取代了鲫鱼卵细胞的核。鲤鱼细胞核和鲫鱼卵细胞质居然能相安无事,并开始了类似受精卵分裂发育的过程,最后长出有"胡须"的"鲤鲫鱼",这鱼有"胡须",生长快,完全像鲤鱼,但它的侧线鳞片数和脊椎骨的数目与鲫鱼相同,而且鱼味鲜美不亚于鲫鱼。这种人工克隆新鱼种的出现为鱼类育种开辟了新途径。
2、国家自然科学基金委的资助
国家自然科学基金委先后资助克隆动物的研究20项,并取得了很大的进展。近年来国家自然科学基金委又制定了资助克隆技术研究的对策。
1985年,国家自然科学基金委资助中科院发育生物研究所陆德裕研究员主持的“哺乳动物胚胎细胞发育能力的研究以及克隆动物的培养”,以去核卵母细胞发育作受体,移植到兔输卵管中培养,约25%发育成胚胎;利用兔的原始外胚层、胚胎外胚层、原始生殖细胞基进行实验,得到35%-100%的嵌合体兔。 1987年,资助中科院发育生物所沈立兵博士主持的“猪的嵌合体研究”,进行了15组胚胎移植,怀胎率40%,其中2号母猪于1990年10月5日产下2 头嵌合体仔猪。1987年,资助西北农业大学王建辰教授主持的“绵—山羊胚胎融合及山羊卵核移植”,在世界上获得了首批山羊卵核移植后代,有5只山羊产出5只卵核移植后代,建立了山羊留名核移植程序,实现了山羊胚胎“克隆化”的可能性。1992年,资助江苏省农科院王斌助理研究员主持的“兔胚细胞周期影响核移植重组胚核质作用”,以兔胚卵裂球作供体核,将其移入去核卵母细胞,电融合后重组成胚,获得5只移核家兔。同年,资助湖北省农科院赵浩斌副研究员等主持的“猪卵核移植的研究”,建立了实验模型,得到了移核猪。
有部分研究内容,如牛早期胚的分割和胚胎移植,以及转基因鱼的研制等,已纳入国家“863”高技术计划。
国家自然科学基金委员会特别关注和鼓励基础理论问题的探索,审慎和积极地抉择这一理论和技术的发展,并制定出基本对策:一如既往地支持对克隆技术开展系统深入地研究;重视将克隆技术应用于医学科学领域的研究;鼓励克隆动物技术为畜牧业发展、生物药物开发、珍稀动物保护做出贡献,鉴于克隆人涉及重大的社会理论问题,国家自然科学基金委决定不资助克隆人的研究。
3、中国克隆动物研究大事记:
60年代,生物学家童第周对金鱼、鲫鱼进行细胞核移植。
1990年5月,西北农业大学畜牧所克隆一只山羊。
1992年,江苏农科院克隆一只兔子。
1993年,中科院发育生物学研究所与扬州大学农学院合作,克隆一只山羊。
1995年7月,华南师大与广西农大合作,克隆一头奶牛、黄牛杂种牛。
1995年10月,西北农大克隆6头猪。
1996年12月,湖南医大克隆6只老鼠。同年中国农科院畜牧所克隆一头公牛犊。(以上为胚胎细胞克隆研究)。
1997年3月,陈大元率先提出了克隆大熊猫的设想。
1999年,中国科学院动物研究所研究员陈大元领导的小组将大熊猫的体细胞植入去核后的兔卵细胞中,成功地培育出了大熊猫的早期胚胎。克隆大熊猫面临的两个关键问题中的一个已经解决。
微生物克隆技术讲的是什么?
基因克隆(gene cloning)或分子克隆,又称为重组DNA技术,是应用酶学方法,在体外将不同来源的DNA分子通过酶切、连接等操作重新组装成杂合分子,并使之在适当的宿主细胞中进行扩增,形成大量的子代DNA分子的过程。例如,要获得人类基因组中的某个基因,我们就需要借助基因克隆技术,进行目的基因的分离、克隆和扩增。因此,接下来,我就从基因克隆工具和具体的实验流程两方面进行介绍。
( 1 )限制性内切酶
首先介绍的是限制性核酸内切酶,它是细菌的“限制-修饰系统”防御机制的重要一员。限制修饰系统(Restriction-Modification System, R-M system ),即限制酶和甲基化酶系统(图1) [1]。研究者将能识别并切断外来DNA分子的某些部位,使外来DNA失去活性,限制外来噬菌体的繁殖的酶称为 限制性核酸内切酶 (Restriction endonuclease,RE,简称限制性内切酶或限制酶)。而宿主细菌的DNA通过甲基化酶的甲基化后,DNA的酶切位点被保护起来,不会被限制酶切割。
根据限制性内切酶的结构,识别位点,切割位点等特性可以将RE分成四类(表1)[2],基因克隆中常用的是II型限制性内切酶。不过像IV型内切酶这种可以识别修饰化DNA,可以用于表观遗传学的研究。
II型限制性内切酶是目前发现的最多的一类内切酶,根据其识别位点与切割位点的特性又可以分成不同的亚型[3],例如我们常见的识别回文序列的内切酶, Eco R I,属于Type IIP类型,这种酶的切割位点在识别位点内部;而像现在在CRISPR/Cas9相关基因克隆中用到的 Bpi I等酶,则属于Type IIS型,它的切割位点离识别位点有几个到几十个碱基的距离。
既然是限制性内切酶,那么酶切DNA后就会留下不同的末端类型,这其中就包括粘性末端和平末端(图3)。所谓的粘性末端,就是酶切后有5’端或者3’端有突出碱基的末端类型,因此又分为5’ Overhang end,例如 Hin d III,和3’ Overhang end, 例如 Pst I两种。那些酶切后没有突出碱基的就属于平末端类型, 例如 Eco R V。
DNA碱基之间靠5’, 3’ 磷酸二酯键连接,限制性内切酶切割DNA后,出现的是5’-P 和3’-OH(图4)。
另外,根据限制性内切酶的功能,其又有同裂酶、异裂酶、同尾酶、可变酶和修饰敏感内切酶等类型(图5)。其中,同裂酶(isoschizomer),又称异源同工酶,即从不同原核生物中分离出来的不同的Ⅱ型酶,有相同的识别特点和切割位点,例如 Age I和 Bsh T I。异裂酶则是指可以识别相同的核苷酸序列,但会在不同的位点切割 DNA,例如 Sma I和 Xma I。同尾酶(isocaudarmer)指不同来源的酶其识别和切割序列有一定的相关性,作用后能产生相同的粘性末端,例如 Age I和 Xma I,这一类的酶酶切后的产物可以进行连接,在基因克隆中有着重要的用途。可变酶则指所识别DNA序列中的一个或几个碱基是可变的,并且识别序列往往超过6个碱基对,例如 Bst E II识别序列为:GGTNACC,其中N为一可变碱基,可以是A/T/C/G四种中的任何一个;而 Bst N I 的识别序列为CCWGG,其中的W则表示A或者T。修饰敏感内切酶是对DNA修饰(例如甲基化修饰)敏感的限制性内切酶,例如 Bcl I对甲基化的识别位点不能切割,但无甲基化的则可以进行切割; Dpn I则刚好相反,有甲基化才能切割。
限制性内切酶有那么多种,到底选择那种进行呢?
首先,我们需要进行酶切位点分析,可以使用在线( Sequence Manipulation Suite 和 analyze-sequence, Addgene )或者本地版(SnapGene)的分析工具进行序列分析。然后结合同裂酶、异裂酶、同尾酶、可变酶特性进行RE选择,并且同时要考虑所选限制性内切酶对修饰敏感性。另外,根据试剂使用中使用的酶的数量,我们将酶切反应可以分为单酶切、双酶切和分步酶切。 单酶切 :同一个体系进行一种酶切反应; 双酶切 :同一个体系进行两种酶的酶切反应(针对反应条件一致的限制性内切酶); 分步酶切 :样品进行完第一个酶切反应后进行纯化,再进行第二个酶切反应(针对反应条件不一样的限制性内切酶)。明确了以上信息后,我们就可以进行酶切反应了。一个酶切反应涉及样品类型,缓冲液,酶量以及反应温度和反应时间等。这些都可以参考限制性内切酶的产品使用说明进行操作。
( 2 ) DNA 连接酶
限制性内切酶负责将DNA切开,DNA连接酶则是用来重新连接DNA的工具。DNA连接酶是一类催化双链DNA中相邻碱基的5’磷酸和3’羟基间磷酸二酯键形成的酶(图6)。因为是双链,所以一般要求连接位点不能出现碱基错配。不过实际应用中,DNA连接酶也会将有少量错配的DNA进行连接。DNA连接酶主要有两种:T4 DNA连接酶(平末端和粘性末端均可连接),大肠杆菌DNA连接酶(只能连接粘性末端)。
( 3 ) DNA 聚合酶
之前我们介绍过PCR聚合酶链式反应,其中使用的就是DNA聚合酶。实际上,DNA聚合酶长具备三种酶活性(图7):用于新链DNA合成的DNA聚合酶活性,用于错误参入碱基校正的3’-5’核酸外切酶活性,还有5’-3’ 核酸外切酶活性,在DNA复制中用于去除RNA 引物。借助这一活性,可以进行Nick translation,用于标记核苷酸参入等。但并不是每一种DNA聚合酶都这三种酶活性,NEB官网提供了一系列DNA聚合酶及其具备的功能活性( DNA Polymerase Selection Chart-NEB )。
根据所使用的DNA聚合酶类型不同,PCR产物的末端有3’-A粘性末端和平末端两种类型。其中Taq DNA polymerase因为缺乏3’-5’ exonuclease活性,其PCR的保真度低,且PCR产物的3’端多一个粘性末端A;而 高保真DNA polymerase保留3’-5’ exonuclease活性,有很高的校正活性,其PCR产物为平末端。
( 4 )无缝克隆技术
除了上面介绍的用于传统基因克隆中国的相关工具外,研究者开发了新型的基于插入片段和线性化载体的末端进行同源重组的基因克隆技术,即无缝克隆技术(Seamless Cloning),主要包括Gibson Assembly[4]和Getway Clone两种。这里我们重点介绍其中的Gibson Assembly。
Gibson Assembly技术包含了DNA 5' 外切酶(5' Exonuclease)、DNA聚合酶(DNA Polymerase)和DNA连接酶(DNA Ligase)活性的重组酶(assembly enzyme),通过同源重组的方法可以将一个或多个DNA片段按照预定方向、快速、高效和精确地插入到线性化载体中,并且最终构建的克隆没有任何额外的碱基序列,因此被称作“无缝克隆”。如图9中Gibson Assembly所示,红色和绿色2个片段为需要连接的双链DNA片段,它们末端有相同的15-25个重叠序列(黑色),首先在50℃条件下,T5 exonuclease核酸外切酶降解5’端的一些碱基,形成3’端突出的单链,3’端单链互补退火;然后Phusion高保真聚合酶补上两条单链之间的缺口;最后Taq DNA ligase将相邻的单链切口连接补齐形成完整的DNA双链(图6)。
在Gibson Assembly基础上,研究者开发了TEDA[5],仅添加T5 exonuclease核酸外切酶同样可以实现重组克隆,它与借助细胞体内的DNA修复机制进行缺损DNA的修复(图6)。
( 5 )工具载体
接下来我们介绍基因克隆中常用的工具载体。按照功能分,载体分为克隆载体和表达载体(表2)。其中克隆载体含有能在原核细胞中复制的元件,用来克隆和扩增基因;表达载体除了具备克隆载体的基本元件外,还具有转录/翻译所必须的DNA顺式元件。以下,我们将以SnapGene或addgene分析的载体结构图进行相关功能元件的说明。
以pUC19为例,说明克隆载体中的功能元件(图10)。
复制起始位点( Origin of replication , ORI ): ORI是一段DNA序列,质粒复制的起始位置。DNA解螺旋酶可以作用于这段序列,然后DNA的双链被分开,复制随即开始。质粒必须是能够复制的,否则随着细菌的生长,质粒的数量将会被迅速稀释。 筛选标记,主要指抗生素抗性基因。 在含有抗生素的培养基中培养细菌,能够生长的就是含有目的质粒,因为,不含质粒的细菌已经被“杀死”了,原核中常用的抗性筛选基因有Amp和Kan。 Lac Z :β-半乳糖苷酶基因,也是一种筛选标记,用于蓝白斑筛选。 多克隆位点( multiple cloning site, MCS ), 这是一段短DNA片段,包括多个限制性酶切的单一位点,便于外源基因的插入。一般来说,外源DNA片段越长,越难插入,越不稳定,转化效率越低。
以pcDNA3.1为例,说明表达载体中的功能元件(图11)。
? 表达载体pcDNA3.1除了有克隆载体相关元件,如复制起始位点Ori,原核筛选标记Amp外,还有一些其他的功能元件,如表3所示。
表达载体主要用于表达蛋白或者RNA,例如现在基因编辑中常用的一个表达载体PX458(图12),可以同时表达Cas9蛋白和sgRNA。因此上面也会携带一些其他的功能元件(表4)。
上面介绍的pcDNA3.1和PX458均是瞬时表达载体并不能在人类等细胞中进行复制,随着细胞的分裂,单个细胞中的质粒不断的被稀释,因此这些载体只能起到瞬时表达的效果。而慢病毒表达载体则可以介导表达元件整合到人类细胞的基因组中,这些表达元件可以随着基因组DNA的复制而复制,因此可以实现稳定表达。
我们常用的慢病毒载体是以HIV-1(人类免疫缺陷I型病毒)为基础发展起来的基因治疗载体,携带有外源基因的慢病毒载体在慢病毒包装质粒、细胞系的辅助下,经过病毒包装成为有感染力的病毒颗粒,将其进行收集和浓缩后可直接感染宿主细胞或者动物模型,将外源基因有效地整合到宿主的染色体上,从而达到外源基因的持久性表达。我们以pGreenPuro为例说明慢病毒表达载体中一些关键的功能元件(图13,表5)。
(6)感受态细胞
感受态细胞是采用理化方法诱导过的细胞,它可以吸收周围环境中的DNA分子。实验室中我们常使用 E. coli 进行感受态细胞的制备,主要包括克隆用的感受态细胞和表达用的感受态细胞(图14)。
如果仅仅是进行质粒扩增,我们一般使用克隆感受态细胞。如果要进行原核蛋白质表达,我们则选择表达感受态细胞。并且感受态细胞的基因型也有很多类,是通过不同基因的缺失形成的,因而使细胞具有不同的特性,以满足不同的需要。例如,进行克隆载体和瞬转表达载体的扩增,常选用 E. coli DH5α,TOP10菌株;而慢病毒载体则一般选择低重组率的 E. coli Stbl3菌株。而对于非甲基化载体的扩增,则需要选择 E. c oli dam-/dcm- ?等甲基化酶缺失的菌株。
2.? 基因克隆流程
前面了解了基因克隆使用的相关工具酶和载体,接下来,我们介绍基因克隆的实验流程。细分的话,包括以下10个步骤(表6)。
下面我们以lncRNA PVT1的克隆和表达,分别采用T/A克隆,传统酶切-酶连克隆和无缝克隆进行示例。
(1)?T/A克隆
T/A克隆是把PCR片段与一个具有3’-T突出的载体DNA连接起来的方法(图15)。使用该方法进行基因克隆时不需要考虑酶切位点问题,但需要选择Taq DNA聚合酶进行PCR扩增,其产物的3’端才会多一个突出的A;此外,T/A克隆选用商业化的T载体,其为线性化的载体,在3’端有一个突出的T;并且基因片段连入T载体是没有方向性的,正反都有可能。
我们首先从NCBI上获取PVT1(human)的基因序列信息( https ://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/MG562504.1 ),然后使用SnapGene等进行PCR引物设计(图16)。以PVT1全长序列(1081nt)为模板,设计的引物正向引物的5’端与PVT1序列的5’端相同,反向引物的5’端与PVT1序列的3’端互补。然后使用Taq DNA 聚合酶,以细胞的cDNA为模板进行PCR,产物经琼脂糖凝胶电泳或割胶回收目的大小片段(图17)。
胶回收的基因片段与商业化的T载体(pMD-18T)连接,形成重组DNA载体pMD18-PVT1(图18),经转化(图19)和菌落PCR(图20)后筛选到候选阳性克隆,再使用Sanger测序(图21)进行插入序列的鉴定,获得阳性克隆。
(2) 传统酶切 - 酶连克隆
传统酶切-酶连克隆主要是采用相同的限制性内切酶(或者同尾酶)分别酶切载体和基因片段,然后使用DNA连接酶进行连接,转化。以下,我们同样以PVT1为例,将其使用传统方法克隆至pcDNA3.1表达载体上。
我们在获得PVT1的基因全长序列后,需要首先进行酶切位点分析,例如使用SnapGene进行常用6碱基识别位点的限制性内切酶位点分析(图22)。同时,我们分析pcDNA3.1中MCS中可用的酶切位点,我们排除PVT1有的限制性内切酶并排除同尾酶(避免载体的自连),即可得到可用的限制性内切酶。在这里我们选择 Nhe I和 Eco R I(图23)。
接下来,我们以PVT1的全长序列为模板设计克隆引物(SnapGene设计的引物序列与T/A克隆中一样),不过我们还要在引物的5’端添加选择好的限制性内切酶的酶切位点以及相应的保护碱基(图24)。同样使用Taq DNA 聚合酶或者其他高保真DNA聚合酶,以细胞的cDNA为模板进行PCR,产物经琼脂糖凝胶电泳或割胶回收目的大小片段。
回收的PVT1 PCR产物和pcDNA3.1载体均使用 Nhe I和 Eco R I进行双酶切,其中PVT1由于酶切后的序列为一个约1000bp的片段和一个约5bp的片段,无需进行割胶回收,直接使用PCR产物纯化柱进行酶切产物纯化即可(图25)。而pcDNA3.1的酶切由于可能存在未完全切开的质粒(在后续转化中会形成大量的假阳性克隆),需要进行琼脂糖凝胶电泳,割取线性化的载体片段进行胶回收(图25)。然后将PVT1和pcDNA3.1酶切片段使用DNA连接酶进行连接,转化。同样,使用菌落PCR和Sanger测序进行阳性克隆子pcDNA3.1-PVT1的筛选(图26)。
(3) 无缝克隆
无缝克隆的一个重要优势是不需要考虑待克隆片段中的酶切位点情况,因此直接选择相应的酶切位点将载体线性化后,根据载体的线性化末端进行同源引物的设计,PCR扩增目的基因并纯化后直接进行重组连接和转化(图27)。以下,我们同样以PVT1克隆至pcDNA3.1载体为例进行说明。
获得PVT1和pcDNA3.1的全长序列后可以使用SnapGene,CE Design(Vazyme)和In-Fusion Clone(Takara)等在线或本地软件进行同源臂引物的设计。
使用同源臂引物,以细胞cDNA为模板,使用高保真DNA聚合酶为模板进行PCR,胶回收相应片段。pcDNA3.1载体使用 Nhe I和 EcoR I进行双酶切后,割胶回收载体片段。然后添加无缝克隆试剂进行重组连接,转化后进行阳性克隆的筛选与鉴定。
而实际上,无缝克隆还有另外一个重要的优势:可以同时进行多片段的重组克隆,而这对于传统酶切-酶连克隆是一个很大的挑战。基于传统克隆技术可能需要克隆一个片段后,再在特定位置选择酶切位点,插入第二个片段,依次推进,这样不仅实验周期长,并且会在每个片段之间引入了额外的酶切位点碱基序列,可能影响到基因的完整性。不过可以通过融合PCR的方式,设计末端重叠的引物进行各个克隆片段的融合,但长的基因片段的PCR扩增本身也存在着失败率提高的问题(表8)。
总结
本部分我们主要介绍了基因克隆中使用的工具酶和载体,并以PVT1的克隆和表达载体的构建为例,分别介绍了T/A克隆、传统酶切-酶连克隆和无缝克隆技术的实验流程。
参考文献
1. ?Vasu,K. and V. Nagaraja, Diverse functions of? restriction-modification systems in addition to cellular defense.MicrobiolMol Biol Rev, 2013. 77 (1): p. 53-72.
2. Loenen, W.A., et al., Highlights of the DNA cutters: a short? history of the restriction enzymes.Nucleic Acids Res, 2014. 42 (1): p. 3-19.
3. ?Pingoud, A., G.G. Wilson, and W.Wende, Type II restriction? endonucleases--a historical perspective and more.Nucleic Acids Res, 2014. 42 (12): p. 7489-527.
4. ?Gibson, D.G., et al., Enzymatic assembly of DNA molecules up to? several hundred kilobases.Nat Methods, 2009. 6 (5): p. 343-5.
5. ? Xia, Y., et al., T5 exonuclease-dependent assembly offers a? low-cost method for efficient cloning and site-directed mutagenesis.Nucleic Acids Res, 2019. 47 (3): p.e15.
如果是人的话怎么克隆
在微生物界,克隆现象是相当普遍的,如单细胞生物和多细胞生物体中细胞的简单分裂等。微生物的克隆技术也不复杂。一般来说,微生物的生长需要大量的水分,需要较多地供给构成有机碳架的碳源,构成含氮物质的氮源,其次还需要一些含磷、镁、钾、钙、钠、硫等的盐类以及微量的铁、铜、锌、锰等元素。不同的微生物对营养物质的要求有很大的差异。有些微生物是“杂食性”的,可以用各种不同物质作为营养;有的微生物可以利用化学成分比较简单的物质,甚至可以在完全无机的环境中生长发育,从二氧化碳、氨及其他无机盐类合成它们的细胞物质。另外,有些微生物则需要一些现成的维生素、氨基酸、嘌呤碱及其他一些有机化合物才能生长。
有的微生物的生长不需要分子氧,这种微生物称为厌氧微生物,它的培养应在密闭容器中进行。如生产沼气的甲烷菌的培养,是在有盖的沼气池或不通气的发酵罐中进行的。更多的工业微生物要在有氧的环境中生长,称为好氧微生物。培养这类微生物时要采取通气措施,以保证供给充分的氧气。
微生物细胞培养的方式又分为许多类型。所谓表面培养使用的是固体培养基,细胞位于固体培养基的表面,这种培养方式多用于菌种的分离、纯化、保藏和种子的制备。表面培养法多用在微生物学家的实验室中,这是因为虽然表面培养操作简便,设备简单,但也存在一些缺点,例如不易保持培养环境条件的均一性。
一般来说,表面培养的方法是:将含有许多微生物的悬浮液稀释到一定比例后,接种到琼脂培养基的固本斜面上,经保温培养,可以得到单独孤立的菌落。这种单独的菌落可能是由单一细胞形成,因而获得纯种细胞系。生长在斜面上的菌体,在4℃下可以保藏3~6个月。青霉素最初投入工业生产的时候,就是采用这种表面培养法。
微生物细胞培养如果实行工业化,靠表面培养提供足够的生长表面是很困难的。就以青霉素来说,如果采用表面培养方法生产1千克青霉素就需要100万个容积为1升的培养瓶。这需要消耗大量的人力、能量和培育空间。所以在工业生产上,表面培养法很快被深层培养法所取代。
深层培养是一种适用于大规模生产的培养方式。采用深层培养法易于获得混合均一的菌体悬浮液,从而便于对系统进行监测控制。同时,深层培养法也容易放大到工业规模。深层培养法基本上克服了表面培养法的缺点,成为大量培养微生物的一个重要方法。在深层培养中,菌体在液体培养基中处于悬浮状态,空气中的氧气通过通气装置传入到细胞。
实验室里的小型分批深层培养,常采用摇瓶。将摇瓶瓶口封以多层纱布或用高分子滤膜以阻止空气中的杂菌或杂质进入瓶内,而空气可以透过瓶塞进入瓶内供菌体呼吸之用,摇瓶内盛培养基,经灭菌后接入菌种,然后,在摇床上保温振荡培养。摇瓶培养法是实验到获取菌体的常用方法,也用做大规模生产的种子培养。
工业上大规模培养微生物一般是在大型发酵罐中进行的。大型罐具有提高氧利用率、减少动力消耗、节约投资和人力,并易于管理的优点。目前通用的气升式发酵罐最大容积达3000立方米。现在的培养罐一般采用计算机自动化控制,自动收集和分析数据,并实现最佳条件的控制。
在微生物细胞培养中,不能不提到同步培养法。在同步培养法中,通过控制环境条件,使细胞生长处于相同阶段,使得所有细胞同时进行分裂,即保持培养中的细胞处于同一生长阶段。同步培养法有利于了解单个微生物细胞和整个细胞群的生长或生理特性。
此外,通过对微生物生长和生理的深刻了解,可以使用一个培养罐来同时培养两个或两个以上的微生物细胞。在混合培养条件下,微生物之间存在各种关系。一种是互不相干,一种微生物细胞的生长不因另一种微生物细胞的存在而改变,如链球菌和乳酸杆菌的恒化培养。另一种是互生关系,两种菌相互提供对方生长所需的营养物质或消耗其生长抑制剂。例如,一种假单胞菌依赖甲烷作为其唯一碳源和能源,在有一种生丝微菌存在时,生长更好,前者生长时产生的甲醇对其生长和呼吸有逆制作用,而生丝微菌能消耗甲醇而消除抑制。还有,如细菌可以产生酶来分解抗生素,使其同伴能够生长。还有的细菌产生的化合物为其同伴的碳源或能源,而有利于同伴的生长。
一、克隆的概念
众所周知,生物的繁衍是通过生殖完成的。生物的繁殖有两种方式:一种叫有性生殖,一种叫无性生殖。
有性生殖是通过两性生殖细胞 ( 精子和卵子 ) 的融合,并发育形成后代的生殖方式。无性生殖则不经过两性生殖细胞的结合,而是由生物体自身的分裂生殖或其体细胞生长发育形成个体。无性生殖多见于植物与某些动物 ( 如单细胞动物与低等动物 ) 。
克隆是英文“ clone ”的音译,来自希腊文 klon , 原意为苗或嫩枝,指以无性生殖或营养生殖的一些植物。随着时间的推移和科学的发展,它的含义增加了许多内容,如一个细胞在体外培养下产生的一群细胞;由“亲本”序列产生的 DNA 序列等等。概言之, 克隆是指由一个细胞或个体,通过无性繁殖手段,获得遗传上相同的细胞群或个体群。
我国古典名著《西游记》里的孙悟空,只要拔撮毫毛吹口仙气,就能“变”出许多孙悟空。因为拔一撮毫毛必须带下一群细胞,这一群细胞就能培养出一群相同的孙大圣。这也归属于无性生殖。只不过孙大圣本领高强,能在瞬间“克隆”出千百个自己而已。简而言之,克隆就是无性生殖,就是“复制”、“翻版”。
二、植物的克隆
无性生殖 ( 克隆 ) 本来是一种低级的生殖方式。生物进化的层次越低,越有可能采取这种生殖方式,进化层次越高,则越不可能采取这种生殖方式。由于低级生物,如微生物,采取自行分裂的方法繁殖,分裂后子代与亲代的遗传物质完全一样,因此在这个意义上微生物没有“个体”,它们也没有死亡。虽然在严格的意义上,微生物的亲代与子代仍然会有若干差异,因为它们的外界营养环境仍然会有差异,但从高等动物的角度看,这种差异似乎太微不足道了。在这种差异可以不计的条件下,人们可以说,对微生物来说,它们是不死的。死亡是生物进化到较高阶段的产物。现在生物医学研究中用克隆技术在体外培养的正常细胞或癌细胞,也称为“永生细胞株”,意思也是说这些细胞是“不死的”。
生物医学研究进入微观层次,运用克隆技术来培养正常或异常细胞的永生细胞株,虽然是一件难度很大的工作,但已经在各国的科学界和医学界越来越得到重视。在农业上,人们早已用插枝、压条等方法,来繁殖适合于人类需要的植物。在畜牧业上,各国都在进行用克隆技术产生更多良种动物的研究。但从高等生物成体的体细胞中发育出一个成体,这是克隆技术的一个重大发展。
早在许多年前,美国康奈尔大学研究人员将成熟的胡萝卜高速搅拌,获得单个胡萝卜细胞,然后将这些单个细胞置于生长培养基中,培养出遗传上完全一样的胡萝卜。这个试验证实了植物细胞全能性学说。所谓植物细胞全能性学说是指植物体的每一个细胞,包括体细胞,都具有发育成完整个体的潜能。
植物细胞全能性学说在植物界已经得到广泛的证明。现在我们可以植物体的任何一种活的细胞、组织、器官,经过体外人工培养获得它的完整植株,并产生许多植物。这种技术被称为组织培养。它已用于工厂化生产花卉、作物 ( 如甘蔗 ) 的试管苗。
三、动物克隆的历程
关于动物的无性生殖研究,一直是科学家探索的课题。因为人类通过有性生殖的方法,选育家畜品种已有上千年的历史,结果是产生了一些优良的个体或群体。它们比一般的个体更能满足人们的需要和愿望。譬如,一头产奶量特别高的奶牛,一群毛产量多的绵羊,一匹得奖的赛马或一只优秀的警犬。可是,有性生殖的后代,其性能不一定都同亲代一样,有的甚至不如亲代。究其原因,因为卵子或精子只携带构成亲代的、任意一半的等位基因,而等位基因几乎可以有无限的组合,因而会产生不同的后代。兄弟、姊妹、兄妹、姊弟之间都有很大的差异,便是因为极难有完全相同的基因型。
所以通过有性生殖保持一种表现型是非常困难的。如果获得一种理想的表现型如产奶量高的奶牛,再通过无性生殖保持、扩大和繁殖这种表现型,即生产许多遗传上相同的个体,从经济角度讲显然是很有价值的。
⒈卵细胞培养成成体
1951 ~ 1959 年,我国著名细胞生物学家朱冼等,用直径 10 ~ 13um 的玻璃针刺激去卵膜的蟾蜍卵细胞,在世界上首次培养出 25 只蟾蜍成体,即没有父亲的癞蛤蟆。它们最长的可活 8 个月。
在上述试验中用的是生殖细胞。体细胞能否通过培养获得动物体呢?即植物细胞具有的全能性,动物细胞是否也具有?每个动物细胞,包括体细胞都具有该物种的全套基因是不容怀疑的,但从体细胞直接培养成动物成体至今尚未成功。为了证明动物细胞也具有全能性,生物学家进行了大量的细胞核移植试验。
⒉细胞核移植试验
1939 年,科学家首次在变形虫中进行核移植试验。他们将核移到同种去核变形虫中,结果重组的变形虫可生长,并繁殖后代。
1963 年起,我国著名生物学家童第周等进行了大量的鱼类核移植试验。其中 1980 年,他们将鲤鱼囊胚期细胞核作供体核,鲫鱼的未受精去核成熟卵细胞作受体质, 2.7% 的移核卵发育到成鱼。鲤鲫移核鱼的主要性状与鲤鱼相同,但脊椎骨的数目与鲫鱼相同,而侧鳞的数目介于这两种鱼之间。这种细胞工程鱼生长速度比鲤鱼快 22% ,现已在生产上大面积推广。
1966 年,科学家用两栖类非洲爪蟾进行核移植试验。他们将蝌蚪的肠细胞的细胞核移入去核的卵细胞中,结果有 1.5% 的重组细胞发育成体。他们的试验第一次证明了动物的体细胞也具有全能性,但在哺乳动物体细胞中尚未证明。
⒊用胚胎细胞克隆哺乳动物
1986 年,英国科学家用绵羊的 8 细胞胚胎细胞 ( 在 8 细胞胚胎之前的细胞才能表现全能性 ) 做供核细胞,羊的卵细胞做供质细胞,结果重组细胞能发育成羊成体,此后又相继用胚胎细胞克隆出牛、鼠、兔、猴等动物。应该指出的是,该试验并非复制雄性或雌性绵羊,而是复制它们的后代,因此试验还存在一定的不足或缺陷。
在我国,用胚胎细胞克隆哺乳动物, 80 年代末已克隆出免; 1991 年西北农业大学和江苏农学院克隆出羊; 1993 年中国科学院发育研究所与扬州大学农学院克隆出山羊; 1995 年华南师大和广西农业大学克隆出牛。此外,湖南医学院还克隆出鼠。但是,用胚胎细胞以外的体细胞克隆出哺乳动物,则是由英国科学家维尔穆特开创的。
四、“多莉”的诞生
“多莉”是世界上第一例用体细胞——乳腺上皮细胞,通过细胞核移植技术,在复杂的人工操作下,得到的一只小绵羊。其操作过程是这样的:
⒈从苏格兰黑脸母羊 ( 甲羊 ) 取出卵子,并把卵子的遗传物质吸去,成为只有细胞质的卵子。
⒉从妊娠后期 3 个月的母羊 ( 乙羊 ) 取出乳腺上皮细胞, 在体外传代培养 3 — 6 代,并用药物处理控制细胞发育使之处于休止期。这是非常关键的一步。然后取休止期的细胞作为供体细胞。
⒊将一个供体细胞导入上述卵子的透明带内腔。然后用电脉冲刺激,使供体细胞和卵子融合,形成重构卵。
⒋把重构卵移植到黑脸母羊 ( 羊丙 ) 的输卵管里,此前将丙羊的输卵管结扎,使胚胎不能进入子宫。丙羊起到活体培养胚胎的作用,称为中间受体。
⒌重构卵移入丙羊输卵管内 6 天后,从输卵管冲出胚胎, 挑选正常发育到桑椹期和囊胚期的胚胎。
⒍将 1 — 3 个桑椹胚或囊胚,移植到苏格兰黑脸羊 ( 丁羊 ) 的子宫内。胚胎移植到子宫后 , 继续发育 , 最后生出“多莉”。这只母羊称为“代母”。
此项用了约 434 个卵子 , 获得 277 个重构卵 , 移植到中间受体 6 天后,冲出 247 个胚胎 , 其中发育到桑椹胚和囊胚的 29 个 (11.7%) 。把 29 个胚胎移植给 13 只代母,最后生出 1 只“多莉” , 产羔率仅为 3.4% 。若以重构卵数计算 , 产羔率低于 4 ‰。可见这一技术有待于完善。另外需要说明的是,克隆绵羊技术并没有做到完全复制,去核卵细胞的细胞质也会含有少量遗传物质,它对胚胎发育也能起重要甚至是决定性的作用。生物的遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果。细胞质基因也是 DNA 片段 , 其载体主要是一些细胞器,如质体、线粒体等。 细胞质基因在一定程度上是独立的,一般不受核基因的干扰。与核基因相比尽管细胞核含有 99.9% 的遗传信息,但个体的性状表达仍然会受到卵细胞质的影响。因此,从理论上分析,“多莉”羊还不是完全复制品。由于“多莉”只是孤单的一个,所以有人认为,说“多莉”是一克隆动物,并不准确。虽然目前只获得 1 只“多莉”, 但它是令世人瞩目的重大科学成就。
五、克隆技术的意义及经济价值
波澜壮阔的人类历史在很大程度上是由技术推动发展的:金属制造和改良的农业使文明脱离了石器时代; 19 世纪的工业革命又导致了大机器和大城市的兴起;到了 20 世纪,物理学戴上了王冠。物理学家们劈开原子,揭示了相对论和量子理论的奇妙世界,还开发利用了小小的硅片。他们通过、晶体管、激光和微型集成电路改变了世界。现在,许多专家相信,人类已经做好了用新的科技发展浪潮迎接未来的准备。正如 1996 年诺贝尔奖获得者、美国赖斯大学的化学家罗伯特·柯尔所说:“现在是物理学和化学的世纪,但下世纪显然将是生物学的世纪。”许多科学家认为,以克隆绵羊“多莉”诞生为标志,生物学世纪已经提前到来。
克隆技术的突破,引起世人的震惊。人们担心的是人类的自我复制,而往往忽视了其他方面的应用和意义。其实,它在基础生命科学、医学、家业科学研究与生产中,具有重大的理论价值和广泛的应用前景,并存在着巨大的潜在经济效益。在未来的 5 ~ 20 年, 将逐步形成和引起一场世界范围内新的生物技术产业革命。
⒈在基础生命科学方面,由以往进行基因功能研究主要在小鼠等少数动物身上进行到现在在多种动物身上均可得到实现,这有利于更加清晰地揭示基因功能和生命的本质;提供研究哺乳动物细胞发育全能性及核质关系最有效的手段之一;还可以克隆各种濒危动物,如国宝大熊猫、金丝猴甚至白鳍豚等。
⒉在医学科学方面,可以为医学科学研究提供核基因型完全一致的实验动物,这有利于医学家研究目前尚未找到有效治疗方 法的疾病,并揭示发病机制;对其进行去分化机制的研究,有助于抗衰老及其机制的研究。
⒊在农业科学方面,可快速培育和扩繁抗病力强、生产性能高的优良动物;可以研究动物的发病机理,寻求新的有效治疗药物。
六、如何迎接“克隆时代”的挑战
克隆技术的成功,标志着“复制”哺乳动物的最后技术障碍已被突破。随之而来,在理论上复制人类已成为可能。所以,克隆技术不仅给我们带来了益处,也向人类提出了严峻的挑战。这一技术一旦应用于人类,将会对人类社会产生极其严重的后果。
⒈人类从有性生殖回到了无性生殖,无疑是一个巨大的倒退。
⒉“克隆人”没有父母,没有亲情,社会将会变得冷酷无情。
⒊“克隆人”成年后也有可能会通过有性繁殖来繁衍后代,不知不觉地就可能造成大量的近亲结婚,其后果是不堪设想的。
⒋从社会学的观点看,人类之所以能不断发展进步,是靠每个人的不断努力和奋斗,这种力量的来源除了个人的理想外,就是人们对社会、对家庭的义务,如果没有赡养老人和抚育下一代的义务,这种力量就会大大地减少,对整个社会的发展也是不利的。
⒌科学家的“复制品”不一定能成为科学家。人的成才除了先天的原因外,后天因素也起着重要的作用。如果这些“复制品”都背上科学家的“包袱”,而不努力学习,社会岂不倒退了吗?再者,如果有人为了报复社会,大量地克隆弱智人,社会将怎么办?如果有人疯狂地“复制”像那样的狂人,加以后天的“培养”,更让人毛骨耸然……
从克隆绵羊的诞生,使我们想起了 1905 年科学巨匠爱因斯坦提出的能量关系式,预示了原子核内蕴藏着巨大的能量,他万万没有想到这一理论成为了制造的重要理论。如果克隆技术应用于人类,将是生物界的一个大倒退。因此,我们认为,科学家进行科学研究是无罪的,问题是怎样应用它。
我们应该“扬长避短”,积极利用克隆技术对人类有益的一面,造福于人类。同时,各国政府应加强立法,加强监管,禁止将克隆技术应用于人类,这样才能避免人间悲剧的发生。
总之,一次新的技术的产生与成熟,必将会带来新的挑战与问题。随着道德法律的完善,人们终将使之得到良好的应用。
克隆技术简史(小资料)
1938年,第一位现代胚胎学家、德国的汉斯?斯皮曼博士建议用成熟的细胞核植入卵子的办法进行哺乳动物克隆。
1952年,运用斯皮曼的构想,出现世界上第一只克隆青蛙。
1962年,约翰?格登宣布他用一个成熟细胞克隆出一只蝌蚪,从而引发了关于克隆的第一轮辩论。
年,斯蒂恩?威拉德森用胚胎细胞克隆出一只羊。这是第一例得到证实的克隆哺乳动物。
1995年10月,美国麻省麻醉学家维坎蒂博士利用改良组织工程,令老鼠背上长出人耳,从而使人类能在实验室培育出可向人类移植的皮肤和软骨。
1996年7月,英国苏格兰罗斯林研究所成功地用羊乳腺细胞克隆出小绵羊"多利"。
1997年10月,英国专家研制出一个无头的青蛙胚胎,令其有关技术可以制造人类器官以便作为医学移植用途。
1999年7月,日本科学家克隆出多头牛,并将其肉类推向市场出售。
2000年4月,美国先进细胞工程公司克隆出6头比它们本身实际年龄年轻的小牛。
2000年,美国科学家用无性繁殖技术成功克隆出一只猴子"泰特拉",这意味着克隆人本身已没有技术障碍。
2001年11月25日,美国马萨诸塞州的生物技术公司成功克隆出人类胚胎,在克隆技术上迈出了重要一步。不过该公司表示其目的不是为了克隆人,而是为了获得能够用于治疗帕金森综合征和青少年糖尿病等各种疾病的干细胞。
克隆是什么?
克隆一词是由clone音译而来,在音译名出现以前曾有一个意译名--无性繁殖系,指由单一细胞或共同祖先经有丝分裂得到的细胞群体或有机群体。我们通过细胞培养可以得到一个细胞克隆。在微生物实验时,通过倒平皿,我们可以得到一个个的菌落,这些菌落其实就是细菌的克隆。可见克隆原来是个名词,指一群细胞或一群个体。随着分子生物学的发展,出现了核移植与基因工程之类的操作。核移植操作可以得到重建细胞,重建细胞可以繁殖成一个无性系;基因工程操作可以将某一被选定的基因拼接到质粒的复制子上,随着复制子的复制也能得到DNA分子的无性系。于是,有人就把这类操作称作克隆,即将clone一词由名词转化成动词,并将核移植称为 nuclear cloning(核克隆),通过基因工程得到DNA分子的无性系称为molecular cloning(分子克隆)。在这里克隆是一种实现无性繁殖(asexual reproduction)的操作,是一种显微操作或分子生物学操作,而不是一般意义上的无性繁殖(或无性繁殖操作)。这也许正是克隆一词能够存在而不被无性繁殖替代的原因。
克隆羊
多利羊又称克隆羊,其实是用核克隆技术产生的羊。有人说,只有多利羊才是真正的克隆羊,其他报导,如克隆猪、克隆牛等,由于它们是由胚胎细胞发育而成的,而胚胎细胞是有性繁殖产生的,所以,不是真正意义上的克隆。这是一种误解,是由于对有性过程在时间上把握不准所造成的。有性过程到受精卵、即合子形成时即告结束,合子分裂一旦开始即与有性过程无关了。如果说分裂后的胚胎细胞是有性繁殖产生的,那么,体细胞追究下去也是有性繁殖产生的。但事实上它们都是由合子经有丝分裂逐渐产生的。这就是说,有性繁殖实际上是经过一次有性过程和许多次无性过程,最后产生一个成活的后代而实现的。从胚胎中取出一个细胞使之发育成一个个体,这显然应属于无性繁殖。所以,从这个意义上讲,杜里舒是克隆技术(细胞克隆技术)的创始人,他的将两分裂球时期的细胞分开,使之发育成两个海胆的实验,是最早的克隆实验。而人类的同卵双生双胞胎,就是经天然细胞克隆化产生的。而克隆猪、克隆牛,如果是经核移植育成的,则不管供核细胞是来自早期胚胎细胞,还是已分化细胞,均属于真正意义上的克隆技术,而且是比杜里舒的水平高得多的克隆技术。
走近"基因药物
人们为了实现某种目的,将克隆的外源目的基因(一般是人的DNA ),整合到动物受精卵的染色体内,使之在动物体内得到表达并能稳定地遗传给后代,这种含有外源基因的动物就叫做转基因动物。从事这项研究的科学家们说,一头转基因动物就是一座天然基因药物制造厂,不仅可以大大降低成本,而且还能够扩大生产,获得更多的基因药物。
利用转基因动物来生产基因药物是一种全新的生产模式,与传统的制药技术相比具有无可比拟的优越性。以美国为例,凝血因子Ⅷ的年需要量约为120 克。过去,这120克凝血因子Ⅷ需要120万升血浆提取,以每人献血200 毫升计,需600 名献血员提供血浆才能满足。而用转基因牛来生产,一头牛每年的奶产量是1万公斤,如每公斤乳汁中可制造10毫克凝血因子Ⅷ的话,那就只需1.2头这种牛即可满足需要。再以白蛋白为例,美国的年需要量为10万克,过去需从200 万升血浆中提取,而用转基因牛来生产,以每公斤乳汁制造2 克的蛋白计算,就只需5000头牛即可解决。此外,从人血中提取血清蛋白质可能产生的肝炎、艾滋病等传染性疾病,也可因此而得以避免。 生物技术是当今最为活跃的一门技术。1971年,诺贝尔奖获得者保罗?伯格首次成功地把两种不同的基因拼接在一起,使生物技术发展到基因重组与移植的新阶段。
此后,基因重组技术取得了一个个丰硕成果。1978年合成了人工胰岛素,1979年实现了生长激素基因在大肠杆菌中的表达,1982年研制成功了人工干扰素,基因制药从此走上了产业化道路。但是,目前的基因药物是通过基因重组技术培育大肠杆菌和动物细胞来制造的,而大肠杆菌这类低等生物是不可能生产出结构复杂的药物,动物细胞培养的成本又太高。所以,利用基因重组与移植技术来培育转基因动物生产药物便应运而生了在利用转基因动物提取药物方面,英国科学家首开先河。1997年年底,英国PPL治疗学公司率先利用克隆"多利"所采用的"细胞核转变"法,培育出200头携带人体基因的绵羊,并成功地从奶汁中提取了α-1抗胰蛋白酶。这是科学家首次从遗传工程培育的绵羊的奶中,提取可用于治疗人类疾病的药物成分,为建立"动物药厂" 打下了基础。随后,芬兰科学家将人体的促红细胞生长素基因,植入乳牛的受精卵中,创造了一种能生产出促红细胞生长素的乳牛。从理论上说,这种乳牛一年可提取60-80千克促红生长素,比目前全世界的使用量还多。
假如你是足球迷,你肯定希望世上再多一个罗纳尔多;假如你是音乐爱好者,你当然愿意再拥有一个贝多芬;再有一个爱迪生、爱因斯坦也是许多人所梦想的。古希腊有位哲学家曾经说过"世上不可能有两片完全相同的叶子",换句话,以上的梦想都只能是空想,没有实现的可能。但是,现在情况却有了变化,有一种新兴生物技术"克隆",或许可以做到这一点。那么克隆是什么呢?它奇妙在哪里呢?今天,就让我们一起走近——"奇妙的克隆"。
我们身边哪些动、植物先天具有克隆的本领?具有克隆能力的动植物有:土豆、蚯蚓、桑树,丝瓜藤,吊兰.水母,海参、仙人掌。水母在遭到伤害后,伤口会自动补好。章鱼的触手可以再生。龙虾的大钳子掉了 ,还会再长出来。还有秋海棠、富贵竹,它们插枝即活。壁虎。它遇到危险时,就将自己的尾巴断掉,然后再长出来。
能不能找出这些天生具有克隆本领的动植物的共同点,用自己的话说说克隆是什么?不由生殖细胞结合产生的后代。
克隆技术可以造福于人类:能使不具备繁殖能力的动物诸如骡扩大繁殖,还能挽救濒危动物。
假如你也掌握了克隆技术,你想克隆什么呢?为什么要克隆它?要求:1、想法要奇妙;2、想法要有益于人类;3、表达要有条理,语气、语调适当。
如果让我克隆,我会克隆无数对明澈的眼睛。许多人认为有一双好眼睛是理所当然的事,而我并不这么认为。当你看到那毫无光芒的双眼,听到期盼光明的心灵的呼唤,难道你的心灵没有震动吗?上天对他们不公,就让科学来为他们创造光明,就让社会让他们体会真爱。我坚信"科技以人为本"并不是空话。所以我要克隆眼睛,让更多的人重见光明.
我想克隆恐龙。因为我喜欢恐龙,想再现恐龙时代的盛景。而且具备克隆恐龙的条件,因为恐龙时代的南极有可能处在温带地区,当恐龙死后尸体藏在南极中,而此时的南极很可能已在冰天雪地中,由于寒冷可防止身体的腐化,所以可以提取恐龙的DNA,从而克隆恐龙,这样也可以使后代开阔眼界。
我不主张象他那样去克隆一些史前生物,如恐龙、猛蚂等。因为任何生物的生存与灭绝都不是人类所能控制的,人类应该严格遵守"自然法则",让生物的发展顺其自然。如果再回到从前,就可能破坏生态平衡。
我想克隆水,目前世界上的淡水资源严重缺乏,已无法维持人类生存,而人类仍在无限制地浪费水,所以我想克隆水。
我要克隆粮食,拯救非洲正在挨苦受饿的人们,使他们过上温饱的日子。
我们都知道,热带雨林是地球之肺。而亚马逊平原是世界上最大的热带雨林,占地球上热带雨林总面积的50%,达650万平方公里。这里自然资源丰富,物种繁多,被称为"生物学家的天堂"。然而,亚马逊却没有因为它的富有得到人们的厚爱。70年代以来,人们的滥砍滥伐使其三分之一的面容消失在我们眼前,这将意味着维持人类生存的氧气将减少五分之一。所以,我想克隆亚马逊热带雨林,将其安放在撒哈拉沙漠上,使之净化环境。
我反对刚才三位同学的说法。他们的想法很好,表达了他们忧国忧民之心,表达了他们的美好愿望。可是水、热带雨林、粮食没有细胞,如何克隆?(众笑)(有人小声插话):水可以的,有水分子。
如果我有克隆的技术,我会克隆孙悟空,因为他无所不能,可以实现我们很多改变社会的理想。(众大笑)
师:感谢这些同学给大家带来的大胆的、新奇的"克隆理想",不管它们符不符和科学原理,但都表现了大家的美好愿望,希望科技能来社会的进步,使人类的生活更幸福!围绕"克隆技术造福人类?!"的辩题展开讨论。)
师:辩论要求:(1)语言清晰、流畅,声音洪亮;(2)观点鲜明,论据充足;(3)驳斥对方观点时既要有"理",又要有"礼"。
(以"克隆技术能造福人类"为正方,"克隆技术不能造福人类"为反方展开辩
声明:本站所有文章资源内容,如无特殊说明或标注,均为采集网络资源。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。