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第29章 克隆技术和生命伦理(1)

千百年来,人类一直在科学技术与社会伦理的融合与撞击中寻求发展。而伦理的撞击对于科学的发展有时是正确的引导,有时却是前进的阻滞。在人类基因研究的过程中,这些仍旧是我们无法回避的问题。2001年8月7日,支持与反对克隆人的科学家们在美国科学院进行了有史以来科学界第一次就人类克隆问题的直面交锋,争论异常激烈,却没有结果。面对基因研究可能带来的不利影响,我们是应该尊重人类社会的伦理准则,还是甘冒难以预想的风险勇于人类前沿技术的探索呢?

面对克隆人,首先要考虑克隆人的社会定位:克隆人是不是人?是否可以为治疗某些疾病,以克隆人作为组织或器官的供体?其次要解决克隆人与供体的伦理法律关系:克隆人作为人的社会地位一旦被确认后,那么接下来的问题是如何确定他(她)与供体间的伦理、法律地位,也就是克隆人与供体究竟是一种什么关系,兄弟姐妹?还是父母子女?所有这些问题至今仍争论不休。从无性繁殖进化发展到两性繁殖是生物发展史上的一个划阶段的重大突破和进步,是人类在优胜劣汰的自然法则中抵御各种灾难的重要条件,也是人类社会多姿多彩文化生活的源泉。自然生育被看做是天经地义和不可违背的,自有人类以来,人们一直遵循生物进化法则繁衍后代。克隆人违反大自然的发展规律,如果克隆人可行,我们必须面对由科学技术控制的进化给人类生存带来的各种可能的后果。

(第一节)什么是克隆

什么是克隆呢?作为大众文化的理解和作为科学研究的理解可能相差甚远。克隆是英文”Clone”的译音,美国最权威的韦伯词典对”Clone”的生物学解释有两个,第一个是通过无性生殖的办法繁殖个体的技术,第二个是一个个体从另一个个体的单一体细胞发育而成,并同向它提供遗传物质的个体保持完全相同的基因。

基因是细胞内DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称,是具有遗传效应的DNA分子片段。基因控制蛋白质合成,是不同物种以及同一物种的不同个体表现出不同的性状的根本原因,即所谓“种瓜得瓜,种豆得豆”,“一母生九子,九子各不同”。基因通过DNA复制及细胞分裂把遗传信息传递给下一代,并通过控制蛋白质的合成使遗传信息得到表达。

基因克隆技术包括了一系列技术,它大约建立于20世纪70年代初期。美国斯坦福大学的伯格(P.Berg)等人于1972年把一种猿猴病毒的DNA与噬菌体DNA用同一种限制性内切酶切割后,再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来,于是产生了一种新的重组DNA分子,从此产生了基因克隆技术。1973年,科亨(S.Cohen)等人把一段外源DNA片段与质粒DNA连接起来,构成了一个重组质粒,并将该重组质粒转入大肠杆菌,第一次完整地建立起了基因克隆体系。

一般来说,基因克隆技术包括把来自不同生物的基因同有自主复制能力的载体DNA在体外人工连接,构建成新的重组DNA,然后送人受体生物中去表达,从而产生遗传物质和状态的转移和重新组合。因此基因克隆技术又称为分子克隆、基因的无性繁殖、基因操作、重组DNA技术以及基因工程等。

“克隆”有两个判断标准,第一是生物个体由单一体细胞发育而成,第二是克隆个体要同提供遗传物质的个体(即供体)具有完全相同的遗传信息。

很显然,我们大众所理解的“克隆”,就是无性生殖。但在生物学角度看来,无性生殖是一种非常普遍的现象,春天里,人们剪下植物枝条,扦插到土里,不久就会发芽,长出新的植物,这些植物在遗传物质组成上完全没有改变。马铃薯等植物的块茎可以切成许多小块进行繁殖。所有这些都是植物的无性繁殖,它非常普遍,几乎每个人都曾见过。动物界也有无性繁殖,许多非脊椎动物,如原生动物通过分裂繁殖、尾索类动物的出芽生殖等。但这些无性生殖现象并不是真正意义上的克隆,它们都是自然现象,无须人类的努力。

作为科学研究理解的克隆应该是第二种解释,这样说来,“克隆”就有了两个判断标准,第一是生物个体由单一体细胞发育而成,第二是克隆个体要同提供遗传物质的个体(即供体)具有完全相同的遗传信息。因此,克隆一定是无性生殖,但无性生殖未必是克隆,因为无性生殖的过程可能会发生遗传信息的改变。克隆是人类在生物科学领域取得的一项重大技术突破,反映了人类细胞核分化技术、细胞培养和控制技术的进步。

曾经在很长时期,人们把通过动物胚胎细胞的移植而产生的个体也称为克隆,早在上个世纪50年代,美国科学家就以两栖类和鱼类为研究对象,进行胚胎细胞移植技术的实验,后来还成功培育出通过胚胎细胞“克隆”出的两栖类和鱼类动物。但很多科学家对此有着不同看法,他们认为动物胚胎毕竟还是没有成熟的个体,它的出现有精子和卵子的参与,因此不是严格意义上的克隆。

世界第一个公认的克隆动物是1997年2月23日英国苏格兰罗斯林研究所的科学家克隆出的绵羊“多莉”。“多莉”的特别之处在于它的生命的诞生没有精子的参与。研究人员先将一个绵羊卵细胞中的遗传物质“吸”出去,使其变成空壳,然后从一只6岁的母羊身上取出一个乳腺细胞,将其中的遗传物质注入卵细胞空壳中。这样就得到了一个含有新的遗传物质但却没有受过精的卵细胞。这颗卵细胞在轻微电击的作用下开始分裂,逐步形成胚胎,再被植入另一只母羊子宫内,随着母羊的成功分娩,“多莉”来到了世间。

为什么说“多莉”的诞生具有重大突破性意义呢?这是因为以前的所谓克隆动物的遗传基因来自胚胎,且都是用胚胎细胞进行的遗传物质移植,而胚胎细胞本身是通过有性繁殖的,其细胞核中的基因组一半来自父本,一半来自母本。而“多莉”的基因组,全都来自单亲,因此这才是真正的克隆,其特点就在于它与为它提供遗传物质的供体——那头6岁母羊具有完全相同的基因,可谓是它母亲的复制品。

从“多莉”的诞生过程我们可以发现,克隆技术是非常尖端的一门技术,在进行遗传物质移植的过程中,任何肉眼无法观察到的失误都会导致遗传信息的缺失或增添,任何疏忽都会导致克隆的失败。在克隆过程中,科学家需要通过物理方法培育成百上千个遗传细胞,再将这些带有单一个体遗传物质的细胞植入母体的子宫,其中只有很小比例的母体会成功受孕,即使受孕也经常发生流产,最终能够成功分娩的比例非常低。“多莉”绵羊是科学家经历了400多次的失败后,才获得了一次成功,可见克隆之难。

因此,对克隆个体进行基因测定是辨别克隆真伪的有效途径,科学家不仅要获得克隆个体的基因,还要获得供体的基因以进行比较。雷尔教派所宣称的克隆儿要想获得世界的承认也必须经过这一步。如果他们在这个世界上找不到同他们所谓“克隆儿”基因完全相同的人,那他们的谎言也就不攻自破。

(第二节)人类进行克隆的历史

(1)公元前5000年,谷物选种。人类祖先发现,最茁壮的植株的种子培植出的谷物也更优良。这是人类开始按照人的意图控制生命的开端,这也是克隆技术最终目标的最初体现。

(2)。1952年,克隆蝌蚪。小小的蝌蚪改写了生物技术发展史,成为世界上第一种被克隆的动物。美国科学家罗伯特·布里格斯和托玛斯·金用一只蝌蚪的细胞创造了与原版完全一样的复制品。

(3)1972年,基因复制。克隆技术精细到以单个基因复制为单位。科学家将某种特定基因分离出来,将它与某有机体(最初是一种酵母)结合,有机体将新基因融入自己的DNA结构后再繁殖,产生出理想基因的复制品。

(4)1978年,第一例试管婴儿出生。整个世界吵嚷着想要目睹人类第一个体外受精婴儿路易斯的“庐山真面目”。英国医生用丈夫的精子在一个试管内使卵子受精,然后将胚胎植入健康母亲的子宫内。

(5)1997年,“多莉”,你好11996年,世界第一例从成年动物细胞克隆出的哺乳动物绵羊“多莉”诞生。这个秘密直到1997年2月才向世人公布。苏格兰胚胎学家伊恩·威尔姆特和同事用一只成年母羊乳房内取出的细胞克隆出“多莉”。

(6)1998年,克隆批量化。美国夏威夷大学的科学家用成年细胞克隆出50多只老鼠,并接着培育出3代遗传特征完全一致的实验鼠。与此同时,其他几个私立研究机构也用不同的方法成功克隆出小牛。其中最引人注目的是,日本人用一个成年母牛的细胞培育出8只遗传特征完全一样的小牛,成功率高达80%。

(7)2000年,人类近亲被克隆。美国俄勒冈的研究者用与克隆“多莉”截然不同的方法克隆出猴子,科学家将一个仅包含8个细胞的早期胚胎分裂为4份,再将它们分别培育出新胚胎,惟一成活的只有Tetra。与“多莉”不同的是,Tetm既有母亲也有父亲,但它只是人工4胞胎中的一个。此外,帮助培育出“多莉”的生物技术公司宣布克隆出5只小猪仔。该公司宣称,克隆猪终将成为人类移植器官的“加工厂”。

(8)2001年,克隆人?2001年3月,美国生殖科学家帕纳伊奥提斯·扎沃斯和一个国际研究小组宣布,数百对夫妇已自愿报名参加培育克隆婴孩的实验。该小组宣称最早至2003年便可帮助不孕夫妇培育克隆婴儿。1月,英国成为全球第一个有效地使克隆人类胚胎合法化的国家。政府通过一项富有争议性的法案,目的在于允许对人类胚胎内的根细胞进行科学实验。该法案要求克隆体必须在诞生后14日内被毁灭。培育克隆婴儿仍属非法行为。

(第三节)克隆技术研究现状

一、克隆的早期研究

克隆一词是英文单词clone的音译,作为名词,clone通常被意译为无性繁殖系。同一克隆内所有成员的遗传构成是完全相同的,例外仅见于有突变发生时。自然界早已存在天然植物、动物和微生物的克隆,例如同卵双胞胎实际上就是一种克隆。然而,天然的哺乳动物克隆的发生率极低,成员数目太少(一般为两个),且缺乏目的性,所以很少能够被用来为人类造福,因此,人们开始探索用人工的方法来生产高等动物克隆。这样,克隆一词就开始被用作动词,指人工培育克隆动物这一动作。

目前,生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。克隆羊“多莉”,以及其后各国科学家培育的各种克隆动物,采用的都是细胞核移植技术。所谓细胞核移植,是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核,经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中,重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。与胚胎分割技术不同,细胞核移植技术,特别是细胞核连续移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。由于细胞核移植是产生克隆动物的有效方法,故人们往往把它称为动物克隆技术。

采用细胞核移植技术克隆动物的设想,最初由汉斯·施佩曼在1938年提出,他称之为“奇异的实验”,即从发育到后期的胚胎(成熟或未成熟的胚胎均可)中取出细胞核,将其移植到一个卵子中。这一设想是现在克隆动物的基本途径。

从1952年起,科学家们首先采用青蛙开展细胞核移植克隆实验,先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年,我国童第周教授领导的科研组,首先以金鱼等为材料,研究了鱼类胚胎细胞核移植技术,获得成功。

哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得,卡尔·伊尔门泽和彼得·霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。1984年,施特恩·维拉德森用取自羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活羊,其他人后来利用牛、猪、山羊、兔和猕猴等各种动物对他采用的实验方法进行了重复实验。1989年,维拉德森获得连续移核二代的克隆牛。1994年,尼尔·菲尔斯特用发育到至少有120个细胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年,在主要的哺乳动物中,胚胎细胞核移植都获得成功,包括冷冻和体外生产的胚胎;对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验,也都做了尝试。但到1995年为止,成体动物已分化细胞核移植一直未能取得成功。

二、克隆羊“多莉”的意义和引起的反响

以上事实说明,在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊“多莉”培育成功之前,胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上,“多莉”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程,但这并不能降低“多莉”的重大意义,因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物,是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着: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了有效方法。

在理论上,利用同样方法,人可以复制“克隆人”,这意味着以往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。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。各国政府有关人士、民问纷纷作出反应:克隆人类有悖于伦理道德。尽管如此,克隆技术的巨大理论意义和实用价值促使科学家们加快了研究的步伐,从而使动物克隆技术的研究与开发进入一个高潮。

三、近几年来克隆研究的重要成果

克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究热潮,随后,有关克隆动物的报道接连不断。1997年3月,即“多莉”诞生后1个月,美国、中国台湾和澳大利亚科学家分别发表了他们成功克隆猴子、猪和牛的消息。不过,他们都是采用胚胎细胞进行克隆,其意义不能与“多莉”相比。同年7月,罗斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造过的胎儿成纤维细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊“波莉”(Polly)。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。