设计婴儿和CRISPR牛引发生物伦理学家关注(克隆知识)

设计婴儿和CRISPR牛引发生物伦理学家关注

2016年10月06日讯 从“设计婴儿”到转基因蚊子，基因组编辑技术（如CRISPR-Cas9）的进展带来了巨大的科学进步，同时也引发了严重的伦理问题。

发布的一项130页的初步报告中，颇有影响力的伦敦Nuffield生物伦理学委员会宣布，这种技术的两个应用：在人类胚胎和畜牧业中应用基因组编辑，需要进一步关注。

在9月29日的新闻发布会上，Nuffield委员会主任Hugh Whittall称，这两个领域是基于学者和公众几个月的分析和投入，而被选定的。

Nuffield工作组成员和伦敦大学国王学院的法律学者Karen Yeung说，将基因组编辑用于人类生殖或许还需要几年的时间，但很明显，当前关于人类胚胎基因编辑的道德关注，仍然是许多人脑袋中的第一根弦。“基因编辑在人类生殖中的应用，可能是最受关注或有争议的一个领域。”

设计婴儿的恐惧

虽然基因编辑已经在各个实验室加紧进行，但是在2015年，中国的研究人员在人类胚胎中使用CRISPR-Cas9突出了其在人类生殖中的潜在应用。这项研究使用不能存活的胚胎仅仅是用于研究目的，但它却引发了一场关于“这种技术是否以及该如何应用”的公共辩论。

它也引发了世界各地国家科学院和机构的深刻反省。美国国家科学院、工程院和医学院正在整理一份关于“人类基因组编辑的应用”的报告--将在2017年初公布。其他学院委员会将评估如何调整对转基因牲畜的规范。他们也将考虑如何处理“gene drives”--一种利用基因编辑来促进基因快速扩散到整个野生种群中去的方法。

同时，一个欧洲伦理学家的独立集团呼吁成立欧洲指导委员会，来讨论相应的标准，以确保CRISPR方法被用于医疗目的之前是安全可靠的。巴黎卫生技术学院的伦理和规范副主任Fran?ois Hirsch说，该研究小组已经开始与欧盟委员会开展关于这方面的讨论，他们共同撰写了呼吁委员会的白皮书。

Nuffield委员会旨在2017年初完成这份对人类生殖伦理问题的报告。Yeung说，工作组将关注利用基因编辑来解决遗传疾病所产生的影响。然而她认为，这些应用还需要几年的时间，它们是重要的，值得更早的关注。Yeung指出，在英国，随意修改植入的胚胎是违法的。如果该小组发现了有利于“基因组编辑来预防疾病”的强有力的道德论据，还可能需要很长的时间来改变相关法律。

Yeung说，工作组还将设法解决，道德上可接受和不可接受的应用，两者之间的道德底线在哪里。威斯康星大学麦迪逊分校研究法律和道德的Alta Charo说，这个讨论是非常重要的。虽然科学家和伦理学家往往关注应对严重的遗传疾病，但是公众会话经常会进入更阴暗的领域，如增强智力。她说：“媒体倾向于做所有关于设计婴儿的这些封面。他们倾向于把重点放在那些最不可能被基因决定的事情上，但却最能引起我们的遐想。”

CRISPR牛

在牛或猪等牲畜中使用这项技术会带来其独特的问题。这包括对动物福利的关注，以及从这样的动物产生的肉类是否以及应该如何被标记的问题。标记是一个特别棘手的问题，由于基因组编辑技术可能没有分子的痕迹。由此产生的动物可能无法跟携带相同突变的自然同类区分开来。

英国埃克塞特大学科学哲学家John Dupré将参与Nuffield工作组家畜部分的工作，他指出：“标记和分类取决于可追溯性。基因组编辑使得这方面的分析验证，变得困难或难以实现。”

但一些已编辑的牲畜，包括缺乏角的牛和抗疾性的猪，已经在发展当中（相关阅读：Nature子刊发布基因编辑技术重大成果）。该工作组认为，关于这个问题的公开讨论还相对较少。Nuffield委员会副主任Peter Mills说：“在畜牧中，这项技术有相当多的准备需要去做。这是我们的观点，还需要引起公众的关注。”

克隆知识

克隆是英文"clone"或"cloning"的音译，而英文"clone"则起源于希腊文"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。 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。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。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。克隆羊多利也是克隆的产物。科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。 关于克隆的设想，我国明代的大作家吴承恩已有精彩的描述——孙悟空经常在紧要关头拔一把猴毛变出一大群猴子，猴毛变猴就是克隆猴。
是英文“clone”一词的音译，在大陆译为“无性繁殖”在台湾与港澳一般意译为复制或转殖，是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组之后代的过程.科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，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。
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.就像游戏(终极刺客代号47)里面的克隆人4717号一样,主角杀手47是一个克隆人.他的基因来源于五个人的组合在一起.
先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。
克隆技术不需要雌雄交配，不需要精子和卵子的结合，只需从动物身上提取一个单细胞，用人工的方法将其培养成胚胎，再将胚胎植入雌性动物体内，就可孕育出新的个体。这种以单细胞培养出来的克隆动物，具有与单细胞供体完全相同的特征，是单细胞供体的“复制品”。英国英格兰科学家和美国俄勒冈科学家先后培养出了“克隆羊”和“克隆猴”。克隆技术的成功，被人们称为“历史性的事件，科学的创举”。有人甚至认为，克隆技术可以同当年原子弹的问世相提并论。
克隆技术可以用来生产“克隆人”，可以用来“复制”人，因而引起了全世界的广泛关注。对人类来说，克隆技术是悲是喜，是祸是福？唯物辩证法认为，世界上的任何事物都是矛盾的统一体，都是一分为二的。克隆技术也是这样。如果克隆技术被用于“复制”像希特勒之类的战争狂人，那会给人类社会带来什么呢？即使是用于“复制”普通的人，也会带来一系列的伦理道德问题。如果把克隆技术应用于畜牧业生产，将会使优良牲畜品种的培育与繁殖发生根本性的变革。若将克隆技术用于基因治疗的研究，就极有可能攻克那些危及人类生命健康的癌症、艾滋病等顽疾。克隆技术犹如原子能技术，是一把双刃剑，剑柄掌握在人类手中。人类应该采取联合行动，避免“克隆人”的出现，使克隆技术造福于人类社会。
同一克隆的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。 1964年，英国科学家格登（J.Gurdon)将非洲爪蟾未受精的卵用紫外线照射，破坏其细胞核，然后从蝌蚪的体细胞——场上皮细胞中吸取细胞核，并将该核注入核被破坏的卵中，结果发现有1.5%这种移核卵分化发育成为正常的成蛙。格登的试验第一次证明了动物的体细胞核具有全面性。
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产羊，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。
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，但这并不能减低“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、民间纷纷作出反应：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。
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。
1998年7月，美国夏威夷大学Wakayama等报道，由小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠，其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代，这是继“多莉”以后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。此外，Wakayama等人采用了与“多莉”不同的、新的、相对简单的且成功率较高的克隆技术，这一技术以该大学所在地而命名为“檀香山技术”。
此后，美国、法国、荷兰和韩国等国科学家也相继报道了体细胞克隆牛成功的消息；日本科学家的研究热情尤为惊人，1998年7月至1999年4月，东京农业大学、近畿大学、家畜改良事业团、地方（石川县、大分县和鹿儿岛县等）家畜试验场以及民间企业（如日本最大的奶商品公司雪印乳业等）纷纷报道了，他们采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘细胞以及初乳中提取的乳腺细胞克隆牛的成果。至1999年底，全世界已有6种类型细胞——胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管／子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞的体细胞克隆后代成功诞生。
2000年6月，中国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊”，但其中一只因呼吸系统发育不良而早夭。据介绍，所采用的克隆技术为该研究组自己研究所得，与克隆“多莉”的技术完全不同，这表明我国科学家也掌握了体细胞克隆的尖端技术。
在不同种间进行细胞核移植实验也取得了一些可喜成果，1998年1月，美国威斯康星一麦迪逊大学的科学家们以牛的卵子为受体，成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎，这一研究结果表明，某个物种的未受精卵可以同取自多种动物的成熟细胞核相结合。虽然这些胚胎都流产了，但它对异种克隆的可能性作了有益的尝试。1999年，美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎；我国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎，这些成果说明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危动物的一条新途径。
克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：
（1）培育优良畜种和生产实验动物；
（2）生产转基因动物；
（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；
（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。
以下就生产转基因动物和胚胎干细胞作简要说明。
转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一，转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器，以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。但目前转基因动物的实际应用并不多，除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外，转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长，已进行了10多年，但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验，5～6个药品进入2期临床试验；而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵，以及转基因动物有性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状，是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。
体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命，动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移，可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。同时，采用转基因体细胞系，可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。在核移植前，先把目的外源基因和标记基因（如LagZ基因和新霉素抗生基因）的融合基因导入培养的体细胞中，再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆，然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中，最后生产出的动物在理论上应是100％的阳性转基因动物。采用此法，Schnieke等（Bio Report，1997）已成功获得6只转基因绵羊，其中3只带有人凝血因子IX基因和标记基因（新霉素抗性基因），3只带有标记基因，目的外源基因整合率高达50％。Cibelli（Science，1997）同样利用核移植法获得3头转基因牛，证实了该法的有效性。由此可以看出，当今动物克隆技术最重要的应用方向之一，就是高附加值转基因克隆动物的研究开发。
胚胎干细胞（ES）是具有形成所有成年细胞类型潜力的全能干细胞。科学家们一直试图诱导各种干细胞定向分化为特定的组织类型，来替代那些受损的体内组织，比如把产生胰岛素的细胞植入糖尿病患者体内。科学家们已经能够使猪ES细胞转变为跳动的心肌细胞，使人ES细胞生成神经细胞和间充质细胞和使小鼠ES细胞分化为内胚层细胞。这些结果为细胞和组织替代疗法开辟了道路。目前，科学家已成功分离到人ES细胞（Thomson等1998，Science），而体细胞克隆技术为生产患者自身的ES细胞提供了可能。把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚，把重组胚体外培养到囊胚，然后从囊胚内分离出ES细胞，获得的ES细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞，肌肉细胞和血细胞），用于替代疗法。这种核移植法的最终目的是用于干细胞治疗，而非得到克隆个体，科学家们称之为“治疗克隆”。
克隆技术在基础研究中的应用也是很有意义的，它为研究配子和胚胎发生，细胞和组织分化，基因表达调控，核质互作等机理提供了工具。
作为一个新兴的研究队 在实践中，克隆动物的成功率还很低，维尔穆特研究组在培育“多莉“的实验中，融合了277枚移植核的卵细胞，仅获得了“多莉”这一只成活羔羊，成功率只有0.36％，同时进行的胎儿成纤维细胞和胚胎细胞的克隆实验的成功率也分别只有1.7％和1.1％，即使是使用“檀香山”技术，以分化程度较低的卵丘细胞为核供体，其成功率也只有百分之几。
此外，生出的部分个体表现出生理或免疫缺限。以克隆牛为例，日本、法国等国培育的许多克隆牛在降生后两个月内死去；到2000年2月，日本全国已共有121头体细胞克隆牛诞生，但存活的只有64头。观察结果表明，部分犊牛胎盘功能不完善，其血液中含氧量及生长因子的浓度都低于正常水平；有些牛犊的胸腺、脾和淋巴腺未得到正常发育；克隆动物胎儿普遍存在比一般动物发育快的倾向，这些都可能是死亡的原因。
即使是正常发育的“多利”，也被发现有早衰迹象。染色体的末端被称为端粒，它决定着细胞能够分裂的次数：每一次分裂端粒都会缩短，而当端粒耗尽后细胞就失去了分裂能力。1998年，科学家发现“多莉”的细胞端粒比正常的要短，即其细胞处于更衰老的状态。当时认为，这可能是用成年绵羊的细胞克隆“多莉”造成的，使其细胞具有成年细胞的印记，但这一解释目前受到了挑战，美国马萨诸塞州的医生罗伯特·兰扎等用培养的衰老细胞克隆牛，得到6头小牛，出生5～10个月后发现这些克隆牛的端粒比普通同龄小牛要长，有的甚至比普通新生小牛的端粒还长。现在还不清楚这一现象的原因，也不清楚为何与“多莉“的情况有巨大差别。但这一实验说明，在一些情况下克隆过程能改变成熟细胞的分子钟，使其“恢复青春”，关于这种变化对克隆动物寿命的影响，还有待于进一步观察。
除了以上的理论和技术障碍外，克隆技术（尤其是在人胚胎方面的应用）对伦理道德的冲击和公众对此的强烈反应也限制了克隆技术的应用。但几年来克隆技术的发展表明，世界各科技大国都不甘落后，谁也没有放弃克隆技术研究。这一点上英国政府的态度非常具有代表性，在1997年2月底宣布中止对“多莉”研究小组投资后不到1个月，英国科技委员会就对克隆技术发表专题报告，表明英国政府将重新考虑这一决定，认为盲目禁止这方面的研究并不是明智之举，关键在于建立一定的规范利用它为人类造福。
一个细菌经过20分钟左右就可一分为二；一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄；仙人掌切成几块，每块落地就生根；一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐茎，一年内就能长出数百株草莓苗……凡此种种，都是生物靠自身的一分为二或自身的一小部分的扩大来繁衍后代，这就是无性繁殖，无性繁殖的英文名称叫“Clone”，译音为“克隆”。
自然界的许多动物，在正常情况下都是依靠父方产生的雄性细胞（精子）与母方产生的雌性细胞（卵子）融合（受精）成受精卵（合子），再由受精卵经过一系列细胞分裂长成胚胎，最终形成新的个体，这种依靠父母双方提供性细胞、并经两性细胞融合产生后代的繁殖方法就叫有性繁殖，但是，如果我们用外科手术将一个胚胎分割成两块，四块、八块……最后通过特殊的方法使一个胚胎长成两个、四个，八个……生物体，这些生物体就是克隆个体，而这两个、四个、八个……个体就叫做无性繁殖系（也叫克隆）。
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，在此同时，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，因此也是克隆鱼。
在克隆鲫鱼出现之前，英国牛津大学的科学家已经在1960年和1962年，先后用非洲一种有爪的蟾蜍（非洲爪蟾）进行过克隆试验。试验方式是先用紫外线照射爪蟾卵细胞，破坏其中的核，然后依靠高超的外科手术从爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞、肝细胞、肾细胞中取出核，并把这些细胞的核精确地放进已被紫外线破坏了细胞核的卵细胞内，经过精心照料，这些换核卵中终于有一部分长出了活蹦乱跳的爪蟾，这种爪蟾也不是经过精细胞和卵细胞州结合产生的，所以也是克隆爪蟾。
我国著名生物学家童第周先生在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的核移人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，使一批从事良种培育工作的科学家激动不已，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，也首先解决了这个问题，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”，这种鱼有“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。
对科学的追求是永无止境的，鱼类，两栖类克隆的成功自然而然地使科学家把目光投向了哺乳类。美国和瑞士的科学家率先从灰色小鼠的胚胎细胞中取出细胞核，用这个核取代黑色小鼠受精卵细胞核。实际上，这个黑色小鼠的受精卵在精细胞核刚进入卵细胞后，就把精细胞核连同卵细胞的核一起除去。灰鼠胚胎细胞的核移人黑色小鼠的去核受精卵后，在试管里人工培养了四天，然后再把它植人白色小鼠的子宫内、经几百次灰、黑、白这样的操作以后，白色小鼠终于生下了三只小灰鼠。
1996年2月27日出版的英国“自然”杂志公布了爱丁堡罗斯林研究所威尔莫特等人的研究成果：经过247次失败之后，他们在前年7月得到了一只名为“多利”的克隆雌性绵羊。
“多莉”绵羊是如何“创造”出来的呢？威尔莫特等学者先给“苏格兰黑面羊”注射促性腺素，促使它排卵，得到卵之后，立即用极细的吸管从卵细胞中取出核，与此同时，从怀孕三个月的“芬多席特”六龄母羊的乳腺细胞中取出核，立即送人取走核的“苏格兰黑面羊”的卵细胞中，手术完成之后，用相同频率的电脉冲刺激换核卵，让“苏格兰黑面羊”的卵细胞质与“芬多席特”母羊乳腺细胞的核相互协调，使这个“组装”细胞在试管里经历受精卵那样的分裂、发育而形成胚胎的过程，然后，将胚胎巧妙地植人另一只母羊的子宫里。到去年7月，这只“护理”体外形成胚胎的母羊终于产下了小绵羊“多莉”。“多莉”不是由母羊的卵细胞和公羊的精细胞受精的产物，而是“换核卵”一步一步发展的结果，因此是“克隆羊”。
“克隆羊”的诞生，在世界各国引起了震惊，它难能可贵之处在于换进去的是体细胞的核，而不是胚胎细胞核。这个结果证明：动物体中执行特殊功能、具有特定形态的所谓高度分化的细胞与受精卵一样具有发育成完整个体的潜在能力。也就是说，动物细胞与植物细胞一样，也具有全能性。
克隆技术会给人类带来极大的好处，例如，英国PPL公司已培育出羊奶中含有治疗肺气肿的a-1抗胰蛋白酶的母羊。这种羊奶的售价是6千美元一升。一只母羊就好比一座制药厂，用什么办法能最有效、最方便地使这种羊扩大繁殖呢？最好的办法就是“克隆”。同样，荷兰PHP公司培育出能分泌人乳铁蛋白的牛，以色列LAS公司育成了能生产血清白蛋白的羊，这些高附加值的牲畜如何有效地繁殖？答案当然还是“克隆”。
母马配公驴可以得到杂种优势特别强的动物——骡，骡不能繁殖后代，那么，优良的骡如何扩大繁殖？最好的办法也是“克隆”，我国的大熊猫是国宝，但自然交配成功率低，因此已濒临绝种。如何挽救这类珍稀动物？“克隆”为人类提供了切实可行的途径。
克隆动物还对于研究癌生物学、研究免疫学、研究人的寿命等都有不可低估的作用。
不可否认，“克隆绵羊”的问世也引起了许多人对“克隆人”的兴趣，例如，有人在考虑，是否可用自己的细胞克隆成一个胚胎，在其成形前就冰冻起来。在将来的某一天，自身的某个器官出了问题时，就可从胚胎中取出这个器官进行培养，然后替换自己病变的器官，这也就是用克隆法为人类自身提供“配件”。
有关“克隆人”的讨论提醒人们，科技进步是一首悲喜交集的进行曲。科技越发展，对社会的渗透越广泛深入，就越有可能引起许多有关的伦理、道德和法律等问题。我想用诺贝尔奖获得者，著名分子生物学家J.D.沃森的话来结束本文：“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。”
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。
4．生长周期短，遗传性状稳定

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西伯利亚挖到年轻猛犸象遗骸，可能会复活吗？

好莱坞大片《侏罗纪公园》（Jurassic Park）设想了一个能使恐龙复活的未来。现在，这种科幻场景有可能成为现实，因为遗传学家们正试图复活猛犸象。这些冰河时期的食草动物生活在北方几个大陆上，身上拥有厚厚的皮毛，可以帮它们抵御严寒。然而大约在4000年前，猛犸象彻底灭绝了。可是随着遗传学的快速突破，这种遗憾有可能被重新弥补。遗传学正用于帮助对抗衰老、治愈疾病、?设计婴儿?，复活已经灭绝的猛犸象也不再是梦想。

本?梅兹里奇(Ben Mezrich)讲述了世界各地复活猛犸象的努力，他的足迹遍及各地的实验室和西伯利亚草原，科学家们正在这些地方探索重新复活猛犸象的可能性，以及由此对生态系统产生的威胁。梅兹里奇日前在波士顿的家中接受《国家地理杂志》电话采访，解释了为什么有些人认为复活猛犸象可以帮助对抗气候变化，以及这些雄心壮志背后存在的伦理问题。

问：复活猛犸象的主意听起来有点像迈克尔?克莱顿（Michael Crichton）科幻小说中的观念。这种假设真能发生吗？这场革命会对科学产生何种影响？

梅兹里奇：的确有点儿像克莱顿的小说，但它是真实的！他在《侏罗纪公园》中所做的事情，现在从科学角度上已经可以实现。我们现在有许多遗传工具，特别是CRISPR技术，它是在基因工程科学领域的革命。它允许我们将特定编码的单个基因植入活体生物的基因组中。

这就是复活猛犸象计划的技术基础。过去我们只能读取DNA，现在我们已经可以编写DNA了。在未来30年内，因为现在实验室里正在发生的事情，我们所生活的这个世界将变得截然不同。人们谈论各种技术，如互联网、人工智能（AI）或机器人技术。但我相信，与生物学取得的巨大成就相比，这一切都显得相形见绌。一旦可以重新制造基因，这个构建生命的基石，你可能会变得无所不能。

问：美国复活猛犸象努力的背后推动力量遗传学家乔治?彻奇（George Church），给我们描述下他领导的项目。

图2：原始猛犸象象牙被发现，它依然与头骨相连

梅兹里奇：彻奇绝对像好莱坞电影里的明星。他的身高超过2米，留着大胡子，满头白发，看起来就像你想象中的神明。他在佛罗里达州坦帕市外面的沼泽地里长大，由单身母亲抚养。从12岁开始，彻奇就开始认为自己是个来自未来的人，他现在正生活在过去，他的工作就是让世界变成他所来自的世界模样。他就像今天的爱因斯坦，而且是人类基因组计划中最年轻的科学家，他以最快的方式排列出人类基因组的顺序，并读取出人类基因。测序和阅读基因方面做了更快的工作。

问：在西伯利亚草原上，给我们讲讲谢尔盖（Sergei）与尼基塔?兹莫夫（Nikita Zimov这对父子的故事，以及他们?更新世公园?的背后理念。

梅兹里奇：最大的问题在于，为什么要复活猛犸象？答案恰好在俄罗斯。在西伯利亚平原或草原上，有大量多年冻土形成的大片土地，这里已经失去了大量的动物种群。而过去却不是这样的。问题是，冻土带正成为定时炸弹。被困在永久冻土带中的碳比烧毁地球上所有森林产生的碳还要多3倍。随着世界变暖，我们越来越接近于永久冻土融化的界限，而这个定时炸弹将会爆炸。

而谢尔盖和他的儿子尼基塔自从20世纪80年代以来，就已经在运行实验。他们圈起冻土带，重新引入更新世时期的动物，如驯鹿、野牛以及雅库特马等。他们还引进俄罗斯坦克来模仿猛犸象。他们发现，在引入这些动物以后，永久冻土层的温度最多可下降15华氏度。这是因为，大型食草动物能促进草原上野草的生长，而草原野草反过来也有很高的反照效应（albedo effect）。这些浅色的野草就像镜子那样，可以将阳光反射回大气层，减少地面吸收到的热量，从而使温度降至最低，缓解永久冻土的融化。

问：让我感到惊讶的是，在西伯利亚冻土中有足够多的猛犸象可支持象牙贸易。给我们讲讲土著雅库特人的故事吧！

图3：帐篷上的猛犸象绘图

梅兹里奇：随着多年冻土慢慢融化，猛犸象的遗骸也渐渐显露出来。用于装饰的象牙每根价值约25万美元，由此催生了大规模的猛犸象牙贸易。这属于合法贸易，因为这些象牙并非来自濒临灭绝的物种，而是已经灭绝的物种。然而收获猛犸象牙也是非常危险的。雅库特人乘坐小船穿过冰冷的海水，前往猛犸象尸体比较丰富的小岛上挖掘象牙。但只要找到1根象牙，就可以满足整个雅库特村一年的需要。

问：给我们这些外行人讲讲，重新复活猛犸象所面临的科学挑战，这种复活何时会发生？

梅兹里奇：科学真的很酷。首先，你需要测定出史前猛犸象的基因组序列。冰冻的猛犸象尸体被从冰上取出来，你可以提取样本对基因组进行测序。得到了这个序列，你就知道了猛犸象的基因组，所以你可以选择猛犸象的重要特征。它们99%的基因组与亚洲象相似，所以彻奇的实验室认为，如果长毛猛犸象与亚洲象交配，它们就能生下后代。

与《侏罗纪公园》不同，你不是在克隆猛犸象。由于辐射和恶劣的环境，尸体内的物质已经在3000年到1.2万年间退化了。相反，你需要合成这些基因，然后将它们放入亚洲象的胚胎中，再将胚胎移植回亚洲象体内，然后亚洲象就会生出长矛猛犸象。彻奇的实验室也在研究人造子宫，他们的目标是在2到3年内培育出首个猛犸象混血儿。

问：在实验室中尝试制造新的生命形式似乎有些像科学怪人弗兰肯的创意，或试图扮演造物主。那么由此会产生哪些伦理和生物学问题呢？

梅兹里奇：这是一个很好的问题。在你真正去做这些事情之前，你必须先仔细考虑这些事情，因为科学可能超越伦理限制。在这种情况下，我认为大多数环保主义者都会如此认为：像猛犸象这样的灭绝物种重新复活，与其说是在纠正我们所做的事情，还不如说是在扮演造物主。科学家每天都在扮演造物主。当你试图治愈癌症或消灭疟疾时，你在很大程度上决定了人们的生死。最可怕的是，没有真正的监督机构。世界各地都有这样的实验室，都在做着类似的事情。大多数科学家认为，无论是在社区内部还是在政府基础上，都需要进行一些监督。这很困难，因为这牵涉到许多国家。

问：《长毛象》这本书结尾宣称，韩国与俄罗斯联合探险队竟然在冰冻猛犸象尸体的血管中发现了真正的血液，这是真的吗？他们的计划与美国有什么不同？

梅兹里奇：韩国生物技术公司Sooam是由此前谎称克隆出人类细胞的科学家创办的。这位科学家通过创办这家公司彻底改变自己的形象，他的公司主要以克隆狗为主业，现在也在尝试复活长毛猛犸象。他们的目标是找到保存足够好的克隆材料，而其他科学家认为这是不可能的。

但是据称一个俄罗斯团队正在研究一头被半冻入冰层的猛犸象，当它被拉上来的时候，它体内的液态血液保持完好。无论真假，这种事情都很难验证。这种材料被藏在一所俄罗斯大学的秘密金库里。如果这种物质真的存在，如果猛犸象处于如此惊人的状态，依然存在液态血液，也许你可以克隆这种材料，进而创造出猛犸象。彻奇和他的团队不相信这种可能性，但是谁知道最终结果呢？

长毛猛犸象4000年前从地球上消失，但科学家通过雄心勃勃的基因工程，已经接近复活这种古代巨兽的边缘。在美国科学促进会（AAAS）波士顿年度会议上，大佛大学团队宣称2年内就可创造出混合胚胎，将猛犸象的基因特质植入亚洲象身上。乔治?彻奇表示：?我们的目标是培育出大象-猛犸象杂交胚胎。事实上，它可能更像亚洲象，只是有许多猛犸象的特征。我们还没能实现这个目标，但可能会在几年内发生。?

猛犸象有部分大象特征，但它们的耳朵很小，皮下脂肪超厚，拥有长长的蓬松毛发，血液也可适应寒冷环境。利用强大的基因编辑工具Crispr，这些猛犸象的形状基因可被拼接到亚洲象的DNA中。此前，这个研究团队依然止步于细胞阶段，但现在正在朝着创造胚胎的方向发展。尽管他们说，要想创造出真正的活体生物，还需要很多年的时间。彻奇说：?我们正在研究如何评估这些基因编辑的影响，基本上是在实验室里尝试建立胚胎。?

自2015年开始该项目以来，研究人员已经增加了?基因编辑?的数量，猛犸象被拼接到亚洲象基因组中的DNA从15个增加到45个。彻奇表示：?我们已经知道了部分关于小耳朵、皮下脂肪、毛发以及血液的基因信息，但其他性状似乎是被积极选择的。?

图4：博物馆工作人员正在检查这头猛犸象的毛发

彻奇表示，这些修改有助于保护濒临灭绝的亚洲象。然而，其他人对该项目提出了伦理质疑。曼彻斯特大学动物学教授马修?科布（Matthew Cobb）说：?复活猛犸象将会引发巨大的伦理问题。猛犸象不是简单的基因组，而是一种社会动物，就像现代亚洲象那样。当亚洲象与猛犸象杂交会发生什么？亚洲象能够接受吗？?

对此，彻奇提出了新的计划，他计划利用人造子宫培育杂交动物，而不是招募母象作为代孕母亲。有些人认为，这个计划在未来十年内都是不可能实现的。但彻奇表示：?我们希望在体外（在活体外）完成整个过程。把濒危物种的雌性繁殖置于危险之中是不理智的。?

彻奇补充说，只需要10天时间，他的实验室就能够在人工子宫中培育出小鼠胚胎10天，相当于正常妊娠期的一半。他表示：?我们正在测试小鼠的体外生长情况。自从20世纪80年代以来，已经有许多类似实验，但已经很长时间没有引起人们太大的兴趣。今天我们有了一整套全新的技术，我们正在重新审视它。?科布指出：?彻奇团队建议将胚胎移植到?人造子宫?中，这是个看似雄心勃勃的计划。但结果是，动物会被剥夺所有与母体的产前互动权力。?

在上个冰河时期，猛犸象曾游荡在欧洲、亚洲、非洲以及北美洲，直到大约4000年前消失，这可能是由于气候变化和人类狩猎共同造成的结果。猛犸象最亲密的近亲是亚洲象，而不是非洲象。由于基因编辑技术取得革命性突破，允许从西伯利亚坚冰中冰冻的猛犸象体内精确选择和植入DNA，猛犸象复活不再是梦想。

彻奇帮助发展最广泛使用的基因编辑技术CRISPR/Cas9，自从它2012年第一次被证明以来，彻底改变了基因工程学。剥离自细菌的防御系统可用来抵御病毒，它允许对DNA链进行?剪切和粘贴?操作，其精确度是前所未见的。基因编辑及其伦理意义是波士顿会议讨论的重要议题之一。彻奇表示，复活猛犸象项目有两个目标：为濒危的亚洲象寻找可替代的未来，同时帮助抗击全球变暖。猛犸象可能有助于防止苔原冻土融化，以防其向大气层中释放出大量的温室气体。

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