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17、Chapter17 ...


  •   1996年7月5日,英国爱丁堡罗斯林研究所(Roslin)的伊恩维尔穆特(Ian Wilmut)博士领导的一个科研小组,利用克隆技术培育出一只小母羊。Calum MacKellar博士就是这个小组的主要参与者之一。

      多利拥有和她母亲一样的遗传物质。罗斯林研究所的研究人员,将未受精卵子的细胞核(细胞核内含细胞所有的染色体)去除,再将6岁绵羊的□□细胞的细胞核置入无核卵子,这样处理后的卵子不再拥有原来的那套遗传物质,而是有了来自绵羊体细胞的两套染色体,这个卵子经培养后被置入母羊,在母体内发育成绵羊多利。多利和她的母亲拥有一模一样的遗传物质,成为一个名副其实的克隆羊。她是无性繁殖出来的,因为多利的染色体直接来源于她母亲的二倍体体细胞。而且整个传代过程中,公羊不扮演任何角色。

      绵羊多利的无性繁殖成功,给女同性恋者无异性生育带来希望。男同性恋也可通过代孕获得拥有自己遗传物质的“孩子”。

      但在1999年,科学家们发现了,多利虽然仍然年轻健康,但她的遗传物质DNA有“衰老”的迹象。所谓“衰老”是这么回事,在动物体细胞分裂中,染色体的两端(“端粒”)在每一次染色体复制时都会缩短,因此体细胞分裂后,子细胞的染色体的端粒要比母细胞的染色体短。端粒的长度实际上标志了细胞的年龄,端粒越短,表明细胞经历过的分裂次数越多,细胞就越老。当端粒短到一定长度,细胞就丧失了分裂的能力,动物的生命也走向了终点。因为多利的遗传物质来源于体细胞,经过多次分裂的体细胞的染色体的端粒不及受精卵的染色体端粒长,也就是说单从遗传物质水平上来看,多利从出生时就比同龄羊“老”。

      2003年2月,六岁的多利早夭,证实了科学家的看法。这样的绵羊一般能活十三岁左右。多利的早夭,加之世界各国科学界、政界乃至宗教界对克隆技术的一波一波的反对声浪,由克隆人所衍生的各种道德问题的讨论。引发了克隆技术研发的低潮期,同性恋者“生育”似乎也再次失去了希望。

      而其实,在从2000年开始,Calum MacKellar博士就开始了另一个研究项目——卵细胞换核的有性生殖技术。

      简单说就是就是将一位男性的精子的胞核置入一个去核的卵子中,这样就形成了一个男性卵子,该卵子只含有该男子的染色体,因为这些染色体来源于精子,所以只有一套遗传物质,和普通卵子一样,是单倍体。以后的过程就和普通的试管婴儿一样了:男性卵子与同性恋另一男子的精子通过试管受孕产生胚胎,这样的胚胎就有两个男子的基因。然后将胚胎植入代孕妇的子宫发育成婴儿。

      这个项目初看和绵羊多利的克隆技术如出一辙,但其实意义完全不同。由于遗传物质来源于生殖细胞,这样的染色体完全不存在端粒缩短的“早衰”问题——也就是说不会影响婴儿的寿命。

      这个项目同时也绕开了,克隆技术应用于人类时最大的伦理问题,身份和社会权利的难以分辨,也就是说对于克隆人的身份恐惧——他或她,到底是谁?他是你的孩子?可他的基因序列和你完全一样。与此同时,克隆技术导致的基因复制,也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。

      而对于这个技术来说,就完全不会有这些问题。孩子的基因即来自于双方,他也无疑有自己确定的身份——除了他会有两个爸爸。

      初一看,这个方法十分简单,但是光凭那时的技术水平,这个方案是完全行不通的。

      这就要从遗传和遗传信息的表达来解释。为了正常的生命活动,遗传物质DNA上的信息要以基因为单元进行表达。DNA大分子将其中的一小段编码的信息(称“基因”)转录到核糖核酸小分子RNA上,RNA上的从DNA转录下来的信息被用作合成蛋白质的,只有蛋白质能真正参与细胞生长发育相关的生物化学反应的,我们把DNA上的信息到合成所编码的蛋白质的过程称为基因表达。我们的生长发育过程也就是我们的遗传信息在不同的时间,不同的细胞表达不同的基因的过程。这种受到严格的控制和调节的基因表达一旦失去控制,就会造成严重恶果,一个最明显的例子就是癌症。

      当精子和卵子结合后,受精卵就含有了来自父母双方的两套遗传物质。这两套遗传物质里哪些基因该表达,哪些不该表达,表达的程度是多少,这一切都需要协调。协调的方法有很多,其中有一种方式是对DNA在分子水平上进行化学修饰(甲基化)。在从精源细胞到精细胞发育过程中,精源细胞(二倍体)会将抹去DNA水平上已存在的全部甲基化化学修饰,并重新进行特征性化学修饰(imprint),这样的修饰并不改变DNA的遗传编码本身,但它会影响到特定基因的表达。

      这样的特征化学修饰会随减数分裂进入精细胞。同样道理,卵细胞也带有了卵细胞特征性化学修饰。受精后,来自父母双方的两套遗传物质各带有父母各方的特征性化学修饰,双方特征彼此互补,两套染色体上的基因表达协调有序,保证了细胞正常的发育。人的体细胞分裂中,来自父母的DNA特征性化学修饰一直得到了保持,这也是绵羊多利克隆能得以成功的原因之一,因为六岁羊□□细胞的DNA特征性化学修饰没有在克隆过程中受到影响。

      但是男性卵子就不一样了,两个男性的精子的DNA都经历过特征性修饰,但因为两者的特征修饰相似而不互补,男性卵子受精后,因为基因表达达不到协调,所以如果直接按理论来做,不可能见到成功发育的例子。基因表达,特别是甲基化调控,是一个十分复杂的过程。当时的科学家,包括Calum MacKellar博士,对其中的机理知道得实在太少。

      基因表达的不协调的这一问题,必须要从某些染色体中提取特徵物质基因的技术研究中得到答案。

      2006年5月8日,一个令全研究组组员兴奋的消息传来,人类全基因组测序完成。提取特徵物质基因的技术研究,无疑能受益于此。

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