多利羊诞生于1996年7月5日,1997年首次向公众披露。它被美国《科学》杂志评为1997年世界十大科技进步的第一项,也是当年最引人注目的国际新闻之一。科学家认为,“多利”的诞生标志着生物技术 新时代的来临。“多利”的诞生之所以轰动全世界,是因为它是世界上首列没有经过精、卵结合,而由人工胚胎放入绵羊子宫内直接发育成的动物个体。多利是用细胞核移植技术将哺乳动物的成年体细胞培育出新个体。是第一个被成功的克隆哺乳动物。它是由苏格兰罗斯林研究所和PPL Therapeutics生物技术公司的伊恩・威尔穆特和基思・坎贝尔领导的小组培育的。克隆的研究经费来源于PPL Therapeutics生物技术公司和英国农业部。多利是由移植母羊的乳腺细胞到被摘除细胞核的卵子细胞中发育而成的。它证明了一个哺乳动物的特异性分化的细胞也可以发展成一个完整的生物体。这引发了公众对于克隆人的想象。在受到赞誉的同时也引来了争议。它被英国广播公司和科学美国人杂志等媒体称为世界上最著名的动物。按照伊恩・威尔穆特的说法,因为多利是由乳腺细胞发育而来的,所以用胸部异常丰满(40DDD)的美国乡村音乐天后多利・巴顿的名字命名了多利。
多利_多利 -诞生历程
过程示意图
1996年,多利羊成功诞生,震撼了全世界。“多莉”的克隆过程看
似简单,其实仅仅将乳腺细胞的细胞核植入去核的绵羊卵中就重复了277次;而体外培养的融合卵仅有约十分之一(29个)发育成胚胎;再把这29个幼胚分别植入13只代孕母羊子宫中,最终仅有一羊产下一羔--“多利”
多利_多利 -多利的诞生
1997年2月27日英国爱丁堡罗斯林(Roslin)研究所的伊恩・维尔莫特科学研究小组向世界宣布,世界上第一头克隆绵羊“多利”(Dolly)诞生,这一消息立刻轰动了全世界。
“多利”的产生与三只母羊有关。一只是怀孕三个月的芬兰多塞特母绵羊,两只是苏格兰黑面母绵羊。芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息,即提供了细胞核(称之为供体);一只苏格兰黑面母绵羊提供无细胞核的卵细胞;另一只苏格兰黑面母绵羊提供羊胚胎的发育环境――子宫,是“多莉”羊的“生”母。其整个克隆过程简述如下:
从芬兰多塞特母绵羊的乳腺中取出乳腺细胞,将其放入低浓度的营养培养液中,细胞逐渐停止了分裂,此细胞称之为供体细胞;给一头苏格兰黑面母绵羊注射促性腺素,促使它排卵,取出未受精的卵细胞,并立即将其细胞核除去,留下一个无核的卵细胞,此细胞称之为受体细胞;利用电脉冲的方法,使供体细胞和受体细胞发生融合,最后形成了融合细胞,由于电脉冲还可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应,使融合细胞也能象受精卵一样进行细胞分裂、分化,从而形成胚胎细胞;将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊的子宫内,胚胎细胞进一步分化和发育,最后形成一只小绵羊。出生的“多莉”小绵羊与多塞特母绵羊具有完全相同的外貌。
从理论上讲,多莉继承了提供体细胞的那只芬兰多塞特母绵羊的遗传特征,它是一只白脸羊,而不是黑脸羊。分子生物学的测定也表明,它与提供细胞核的那头羊,有完全相同的遗传物质(确切地说,是完全相同的细胞核遗传物质。还有极少量的遗传物质存在于细胞质的线粒体中,遗传自提供卵母细胞的受体),它们就像是一对隔了6年的双胞胎。
多利的父母
基因母亲:一头白绵羊,Finn Dorset种, 6岁
“养母”:两头黑脸母羊
“养父”:(制造者)伊恩・威尔默特(Ian Wilmut)【也有报道说基思・坎贝尔(Keith Campbell)是多利的主要培育者】
父亲的争议:对于多利的制造者在2006年3月7日有新的结论。被誉为“多利羊之父”的苏格兰科学家伊恩・威尔默特(Ian Wilmut)承认,他不是多利羊的主要培育者,他的同事基思・坎贝尔(Keith Campbell) 博士才是这一成果的主要缔造者,多利真正的“父亲”。
多利的生活
多利一生都待在罗斯林研究所。她与一只威尔士山羊交配,先后产下六个羊羔。1998年产下羊羔Bonnie,1999年产下两只羊羔Sally和Rosie,2000年产下三只羊羔Lucy,Darcy和Cotton。2001年多利患上了关节炎,后来用抗炎药物治好了。
多利的死亡原因
多利
2003年2月,兽医检查发现多利患有严重的进行性肺病,这种病在目前还是不治之症,于是研究人员对它实施了安乐死。据罗斯林研究所透露,在被确诊之前,多利已经不停地咳嗽了一个星期。多利的尸体被制成标本,存放在苏格兰国家博物馆。
绵羊通常能活12年左右,而多利只活了6岁,它的早夭再次引起了人们对克隆动物是否会早衰的担忧。就多利本身而言,它刚一出生时是6岁还是0岁或者是中间的某个岁数,这这是多利留下的一个很难回答的问题,这样的问题还有许多,被统称为多利羊难题。正值壮年的多利死于肺部感染,而这是一种老年绵羊的常见疾病。据维尔穆特透露,以前多利还被查出患有关节炎,这也是一种老年绵羊的常见疾病。
多利的早夭有三种可能性:
①克隆动物确实存在早衰现象,它们从一出生起身体的衰老程度就类似于被克隆个体,所以它们的寿命被缩短。就多利事件而言,数字上也比较符合这个推测。但是克隆动物是否存在不可避免的早衰问题,还缺乏有力的证据,根据以后许多克隆实验表明,早衰问题并不普遍。
②克隆技术过程中的一些物理化学伤害导致了多利的健康隐患,使得它容易患病。克隆动物的健康问题十分普遍,就世界各地的报道来看,克隆动物畸形、流产等等的几率是相当高的。
③第三种,多利属于普通患病死亡。关节炎和肺部感染是绵羊的常见疾病,特别是对于室内饲养的绵羊来说患病的可能更大。
总之很难得出一个确切的结论,多利的死可能反映了克隆动物的普遍规律,也可能只是一个个案。
多利羊患肺病死亡
2003年2月14日,经兽医诊断,多利患有严重的进行性肺病。所谓“进行性”疾病是指患者病情不断发展恶化,生命危在旦夕。鉴于这种情况,研究所决定为多利实施“安乐死”,他们实在不忍眼睁睁地看着多利郁郁而终,希望这只曾经享受过生命的快乐、并且为全世界带来过无数惊喜的可爱的小绵羊平静安详地离开人世。
早夭引发的争论
多利
多利的死亡再次引发了关于克隆动物是否会“早衰”的争论。多利由罗斯林
研究所的伊恩・威尔莫特教授等人通过体细胞克隆法培育问世。伊恩・威尔莫特教授说,他在大约一年前已经发现多利羊的左后腿患上了关节炎,而这种典型的“高龄病症”对当时还年轻的多利而言,很可能意味着目前的克隆技术尚不完善。
继多利问世之后,克隆技术在近年来得到了一定的发展,各国科学家相继克隆出牛、鼠、猪等动物,但与此同时也陆续有科学家发现一些克隆动物表现出“早衰”迹象,这被认为是克隆技术自身不完善而对克隆动物的健康造成的危害。但是,科学界对此还没有最后的结论。
威尔莫特说,他们将对多利尸体进行仔细检查,以进一步确定其死因。他同时表示:“重要的是,不仅仅是我们,而应该是那些所有克隆出动物的科学家们,都对克隆动物整个生命期间的健康状况进行持续观察。”
多利早逝各方观点
多利的早逝,使人们对于克隆动物的真实年龄和克隆动物是否会提前衰老等问题产生了新的争议。培育多利的威尔穆特博士说,去年初,多利患上关节炎,证实了其他科学家早先的怀疑。但科学家还不能确定这是克隆过程导致的遗传疾病、还是纯属偶然。当时,曾领导克隆多利的研究的伊恩・威尔穆特教授曾表示,多利患有关节炎可能意味着克隆技术“效率低”,需要进一步研究。
曾就人类克隆与道德问题发表过文章的帕特里克.德克逊博士说,多利的死亡,将对人类的克隆产生巨大影响。现在需要弄清的是,多利之死是否与提前衰老有关。英国皇家学会干细胞研究与生殖性克隆工作组负责人里查德.迦德纳说,只有对多利的尸体全面解剖后,才能判定它的早逝是否与克隆有关。如确有联系,将再次为生殖性克隆所固有的风险提供新的证据,同时也证明,试图从事克隆人研究的人是不负责任的。为了纪念人类在克隆技术上的重大突破,多利的遗体将制成标本,存放在苏格兰国家博物馆。
多利不朽的贡献
多利是人类首次利用成年动物体细胞克隆成功的第一个生命。多利的诞生揭开了分子生物学领域崭新的一页,它使得科学家不得不重新审视现有的胚胎发育理论,并预感到人类有一天也可能克隆自己。同时,体细胞克隆技术也为将来从培育细胞的角度治愈不治之症提供了可行的思路。多利生前曾不断给我们带来一个又一个惊喜。它先是与一只名叫戴维的威尔士山羊“喜结良缘”,后来于1998年4月产下它们的第一个“爱情结晶”邦尼,从而证明了克隆动物也能生育。1999年,多利一家又迎来了三个可爱的羊宝宝。
多利难题亟待破解
世界第一只体细胞克隆动物多利羊在给我们带来振奋、困惑和争论之后,永远离开了我们。如同它问世时一样,寿命仅6岁半的多利羊壮年早逝,再次引起世人关注。作为克隆技术及其应用的象征,多利羊带来了争论,也留下了谜团,其中最大的一个谜就是克隆动物是否早衰,有人称之为多利羊难题。
所谓多利羊难题是指,克隆动物的年龄到底是从0岁开始计算,还是从被克隆动物的年龄开始累积计算,还是从两者之间的某个年龄开始计算,就多利羊而言,由于它是用一只6岁母羊的体细胞克隆的,那么,它的终年到底是6岁半,还是12岁半,还是8岁或10岁?
这一难题自多利羊问世时就困惑着人们。最初几年,多利羊正常生长、发育、生子,曾给第一种推测带来了很大的希望,但2002年1月科学家发现多利羊的左后腿患上了关节炎这种典型的“高龄病症”,这一早衰现象又使第二种和第三种推测的可能性增大。现在,多利羊壮年死于老年羊常得的肺部感染疾病,无疑又加重了第二种推测的砝码。克隆动物出现早衰到底是偶然现象,还是克隆技术不可避免的结果,还是目前的克隆技术不完善所致?这有待于科学家进一步研究。
目前,克隆动物健康问题很多,世界各地的克隆动物流产、夭折、畸形现象都非常严重。多利羊在目前问世的大批克隆动物中算是健康长寿的,它经历了出生、发育、生子和死亡的全过程。科学家们关于克隆动物的争论很多,但有一点却是普遍认同的,那就是克隆技术远未成熟,应用克隆技术时需格外慎重,多利羊难题需要尽快破解。
多利是世界上第一只用成年体细胞克隆的哺乳动物。当时,科学家把从一只6岁绵羊身上提取的乳腺细胞核,植入一个抽去细胞核的山羊卵子中,从而创造了多莉。据称,科学家是经过276次失败之后,才最终获得成功的。多利的出生是人类生命科学的一个里程碑。1998年,多莉首次产下一只羊羔,次年又产下三只小羊,表明克隆动物具有正常的生殖能力。
多利的“复活”
解冻
1996年克隆“多利”的基因物质来源于一只母羊的乳腺细胞,当时取样后剩下的组织一直被冷冻保存,科学家在最近的试验中找到了从基因着手降低克隆动物罹患疾病的方法,于是就将冷冻的组织解冻,进行再克隆。
“多利四羊组”诞生
据英国《每日邮报》2010年12月1日(北京时间)报道,随着克隆技术的进步,最初成功克隆多利羊的科研小组利用克隆多利时所剩的乳腺细胞,又成功克隆出了四只“多利”,科学家将它们称为“多利四羊组”。
多利四羊组
科学家将克隆多利时使用的乳腺组织中的其他样本冷冻保存下来,坎贝尔正是利用这些来自同一只母羊的组织,克隆出“多利四羊组”。克隆多
利时,科学家总共用了277个卵子,得到了29个胚胎。而随着技术的进步,“多利四羊组”中的每一只羊只需要5个胚胎。 坎贝尔称,从基因角度来看,这4只羊和多利以及提供乳腺细胞的母绵羊一模一样,这意味着“多利复活了”。他们正密切关注“多利四羊组”的健康状况。目前,“多利四羊组”已诞生3年多,还没有表现出多利患有的关节炎症状,这意味着克隆技术的进步或可提高克隆动物的成活率和健康水平。
隐身三年
“多利四羊组”已经成功克隆三年了,3年多来,坎贝尔一直将“多利四羊组”放在校园中当作宠物饲养,直到最近他在一次报告中提及它们才为人所知。坎贝尔声明,他并没有试图隐藏这些“多利”的存在,此前已经和一些科学界同行交流过相关信息。他还表示,克隆技术的日趋成熟是新一批“多利”身体状况较好的原因,“复活”的四只多利健康状况一直很好,并且在进一步观察中。
10年前的7月,一只名叫“多利”的小羊羔在苏格兰首府爱丁堡以南几英里的一个小山村诞生了,单从外表看,它与周围农场里每个夏天出生的、成千上万只绵羊没什么不同。但“多莉”的确与众不同,它从一只成年母羊的单一乳房细胞被克隆而来,这在生物学上曾被视为不可能,因此它一下成为全世界最著名的小羊羔。
它的出生在全球引发了一场实验室中的竞争,那就是争相进行克隆技术方面的突破。但是,多莉的诞生也引起了人们的恐惧和疑虑――人类离自身的克隆还有多远?
在克隆的“多莉羊”诞生10年后,科学家们逐渐认识到,克隆并不是完美的。克隆过程中会产生一些缺陷,甚至带来一些危险。
克隆并非完美复制
人们一向认为,克隆是对原来动物的一种完美复制,从每一根毛发到性情都将完全相同。这样的想法
的确十分诱人。但事实并非如此。有人在花费了数千美元克隆了自己的宠物猫后,却发现克隆出来的小动物与自己的宠物大相径庭:克隆小猫无论是外表还是性情,都和原来的完全不同――皮毛的颜色不同,对主人的态度也不同。
事实上,科学家现在才开始发现,这一过程在克隆动物的染色体中留下了一些小缺陷。科学家对克隆多利的过程越是了解,他们就越是觉得,这只羊能存活下来纯属侥幸。伊恩・威尔莫特领导了克隆多利的科学小组,他说:“到现在,我们还为能克隆成功感到惊讶。”
克隆的成功率很低
即使经过了10年,并有15种哺乳动物被克隆,但克隆的效率并不比多利诞生时高多少:克隆的卵子中只有2~5%最后能成功地诞生出能存活的动物。每克隆成功一个动物,就会有成百上千的克隆动物在出生后几天或几周后就死亡。
哺乳动物的克隆非常复杂,最关键的过程被称为“核移植”:第一步是去掉卵子的细胞核,然后把来自一个成熟细胞的核移植进去,在克隆多莉时,用的是一个母羊的乳房细胞。这两种成分有机地结合在一起,使混合细胞像一个胚胎一样进行分裂。
这个过程并非总能成功,威尔莫特说:“我称之为抽奖法,即使你用一直使用的方法,也有可能得到有严重缺陷或畸形的克隆动物,有一些动物会很快死去。”
缺陷不可避免
在正常的发育过程中,被称为甲基的分子会按正确的时间模式附着在DNA上,该模式控制着什么时间传递何种基因。在克隆过程中,这种时间模式却并非总能被准确重建。
打个比方,把一部长篇小说打乱,拆成无数的单词,然后用它们重新拼出原来的小说,每一句话、每一页、每一章都与原小说相同,这非常难,克隆过程也同样如此。
你无法把打乱的分子结构准确地重新排列出来,要做到百分之百的准确率很难,这也能解释为什么克隆的成功率会如此低。所幸,哺乳动物的身体经常能修补因重新排列而造成的小错误。
尽管克隆过程中产生的缺陷也许很小,而且哺乳动物能承受,但只要克隆就会产生缺陷,这却是不争的事实,这就是科学家反对进行人类克隆的原因。
与多利羊的制造者交谈
伊恩・威尔莫特领导的研究小组10年前克隆出了“多莉”绵羊,后来他与别人合写了《人类对多莉的滥用和使用》,美国《时代》周刊对他进行了访问:
《时代》:你如何会想到克隆一只哺乳动物?
威尔莫特:这种事情可不是来自“我发现了(相传是阿基米德根据比重原理测出金子纯度时所说的话)!”这样的时刻,不是坐在浴缸里突然产生的想法,产生这种想法至少经过了一年左右的时间。
《时代》:在现代科学史上,多莉即使不能算是最重要的科学里程碑,也应该算是最重要的之一,这么重大的事件是如何发生在苏格兰一个小山村里的?
威尔莫特:聪明的回答也许是我们太聪明!严肃的回答应该是,我们在正确的地方实现了一个突破,我们是幸运的。我们做了一个特别的试验,让我们能改变传统方法,很幸运我们首先做到了这一点。
《时代》:在多莉出生前,你已经制造出了数十个胚胎,但都没有存活,你担心过多莉也会失败吗?
威尔莫特:我们非常担心。我们只有一次机会,生出了一只羊羔,以前的试验显示,生出一只健康羊羔的机会非常小。
《时代》:如果是安全的话,你有兴趣克隆你自己吗?
威尔莫特:不止一次地有人问我,我的孩子能否进入这种研究领域,这是人们一种下意识的期待。但要说到克隆,压力要大得多,人们总是希望克隆能跟原来的一样,这就不可避免地增加一些期待和限制,这是我不愿意使用这种技术的原因。我想,人应该是独一无二的。
克隆技术的应用与法律问题
在多利之后许多多别的哺乳动物的克隆也获得了成功,如马、牛、狗、猴。因为技术的缺陷,克隆胚胎的死亡率极高,多利是277个胚胎中唯一存活下来的,黄禹锡的克隆狗实验中3000多颗受精卵只有三颗成功长成胚胎,最终只有一只狗存活。因此在许多国家,克隆技术,尤其是与人类有关的克隆被严格管制。