微生物与克隆
自打列文虎克发明了显微镜,我们才知道,原来在这个世界,除了动物、植物外,竟然还存在着如此丰富多彩的微生物世界。微生物虽个体微小,但却与我们人类有着非常密切的关系。在正常人体大肠内,有50~60种细菌,它们可以帮助人类将大肠内的食物残渣吞噬分解。我们人类的口腔里也生活着80多种微生物。那么,为什么要提到微生物?它与我们今天要了解的克隆技术有关系吗?答案当然是肯定的。因为我们所掌握的克隆技术,最早就是从微生物那里开始的。
微生物无处不在,个体微小,数量巨大。大家有没有过这样的疑问:它们是从哪里来的呢?它们的爸爸妈妈是谁呢?它们是怎么被“生”出来的呢?想要弄清楚这个问题,我们首先要知道到底什么是克隆。
克隆的定义
克隆是英文“clone”的音译,而英文“clone”则起源于希腊文“Klone”,其原意是指幼苗或嫩枝,现指以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物,如扦插和嫁接。谈家桢先生在《奇妙的克隆》一书中对克隆作出如下定义: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将自身的一小部分进行扩大来繁衍后代,这就是无性繁殖,即克隆。
看到这里,大家是不是已经猜到微生物是怎么“出生”的了?我们知道,细菌是微生物的一种,它的繁殖是通过二裂式进行的,即一个细菌通过对自身遗传物质的复制,然后等分到自身的两端,最后从中间形成细胞壁,裂开行成两个完全相同的个体。也就是说,微生物是被一次又一次“克隆”出来的。
可以说,微生物是克隆事业的先祖,科学家们就是模仿微生物和植物的无性生殖,创造出了克隆技术。经过不断发展,如今“克隆”的含义已不仅仅指“无性繁殖”,只要是来自同一个祖先,无性繁殖出一群个体,都叫“克隆”。也就是说,生物体通过体细胞进行无性繁殖,以及由无性繁殖形成的、基因型完全相同的后代个体所组成的种群就是“克隆”。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。
比一比
克隆与无性繁殖并不是完全相同的。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。科学家把人工操作动物无性繁殖的过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术。
克隆的基本过程
克隆技术的基本过程,是先将含有遗传物质的供体细胞的细胞核移植到去除了核的卵细胞中,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,再植入动物子宫中使动物怀孕,便可产下与提供细胞核者基因型相同的动物。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应的变化。
克隆技术不需要精子和卵子的结合,只需从动物身上提取单细胞,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”。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。P3-6