老鼠經常用於生物和醫學實驗,如果老鼠能進行無性繁殖,進行純化,就太方便了。於是,緬因州巴港傑克遜實驗室的美國生物學家克萊門特·L馬可特和彼得·霍比開始了無性繁殖老鼠的工作。首先,他們從一雌鼠體內取出一個已被精子穿透的卵子,然後應用顯微手術技術,在精子原核與卵子原核於受精過程最關鍵的最後階段彙合之前將其中一個原核取出。
這樣,這個卵細胞具有一個原核。原核隻有一套染色體—為正常染色體數目的一半。然後,他們刺激留在卵細胞中的那個原核的染色體進行自我複製。這樣就有了一個具有全部染色體補體的卵細胞,但所有染色體補體都源自同一親本。
這個卵繼續分裂、發育成胚胎。在發育初期,胚胎被植入雌體鼠體內,這隻鼠就是代孕母親。事實上,不隻一個而是數個卵細胞都可植入,由此,繁育了7個後代。
這7隻小鼠都是雌性的。其中5隻的基因來自一個雌原核,2隻來自雄原核。
這個實驗不會產生雄性鼠,因為,每個原核隻含有一種類型的性染色體。對於哺乳動物來說,繁育雄性後代需要二種不同類型的染色體,即一個X和一個Y性染色體(雌性原核隻含X染色體;雄性原核細胞含X性染色或Y性染色體,但兩者不同時存在。當一個原核細胞被刺激複製其染色體時,隻有一個性染色體加倍,因此,隻產生了雌性鼠。)
可以看到這種方法同無性繁殖青蛙的方法不同。的確,鼠的胚胎中所有基因都來自一隻成年鼠。但是,胚胎中的基因是由含供體遺傳物質一半的兩個拷貝組成的,而不是供體內每個基因單一拷貝的全部基因。這種後代可看作是半克隆,因為它們隻含有供體的全部基因的一半。由於這一原因,半克隆鼠和供體不完全相同。
反複的實驗和用半克隆開始進行的實驗可以“製出”克隆鼠。從半克隆鼠中取出一個卵,並使其原核細胞中的染色體受刺激進行複製。於是便產生出具有兩套染色體的全核。然後將胚胎植入代孕母親體內。由此繁育的後代具有與其半克隆母親完全相同的基因,這就是真正的克隆。
隨著對哺乳動物無性生殖的研究,現在科學家又探討了“代孕母親”問題。科學家們從雌性哺乳動物中取出卵細胞,並且從供體的體細胞中取出核代替卵細胞的核。然後將這個卵細胞植入同一或另一雌性動物的子宮,這些動物即成為“代孕母親”。在子宮中,胚胎可以進行繁殖、生長。用這一方法,可以繁殖鼠、牛甚至狒狒。這樣繁殖出的幼仔和他的代孕母親毫無關係,因為它們不含有任何代孕母親的遺傳物質。
無性繁殖不一定要用活的有機體進行複製。從前美州有一種動物名叫斑驢,與斑馬十分類似,這一動物已滅絕幾百年了。但在80年代中期,加利福尼亞大學的科學家愛倫·威爾遜對用鹽保存的南非斑驢毛皮上的一對基因片段進行了無性繁殖。利用已滅絕動物體上的一小部分進行精確複製,是生物進化研究方麵一個重大的發展。如果取得進步,則是令人興奮的。如果取得突破,那麼,對於我們保護珍希生物,則是特別有意義的。例如,東北虎懷孕、產仔能力極低,由於環境的惡化,已麵臨滅絕。如果我們能用無性繁殖的技術繁殖東北虎,則太好了。
在成功地研製出了克隆羊之後,在許多科學家和政界人士的呼籲之下,還沒有大肆繼續進行克隆人的工作。但在目前,許多人相信,已經獲得了許多無性繁殖人的技術知識。然而,無性繁殖人在實驗室中是很複雜、而且有風險的。
據報導,第一步,是從婦女體內取出一個健康的卵子。科學家破壞卵中的核並植入供體細胞的核(用精子細胞使卵受精是有性繁殖)。這一步能不能成功還很有疑問。首先,必須將卵細胞核和供體細胞核從周圍的細胞質中分離出來。然後,將供體的核植入卵細胞空的細胞質中。雖然用鼠和青蛙所做的這種實驗已經獲得成功,但用人的卵子進行試驗成功的可能性小。因為人的卵子小得多而且更脆弱。然而,細胞可以通過細胞融合的方法結合。
無性繁殖人的第二步,是用射線從供體細胞中移出核。然後,用某些化學藥物或病毒幫助核與空卵細胞融合。然而,既使通過細胞融合的方法,卵細胞的部分細胞質仍會混合在一起;對細胞質的破壞可能改變克隆的產生過程。為了簡化這個問題,假設從供體中取出的核已被植入人的卵細胞中,而末傷害卵細胞的細胞質或破壞卵細胞。
第三步,卵細胞在實驗室中培養直到胚胎發育到胚囊(細胞構成的空囊)。這就成了“克隆人”。
第四步,將胚胎植入代孕母親的子宮內,完成胚胎的發育過程。
在遺傳基因方麵,出生的嬰兒與“母親”基本上沒有關係,因為他(她)沒有“母親”的任何遺傳特點。這個嬰兒隻有一個單親,也就是提供供體細胞核的人。
事實上,這個嬰兒就是供體的遺傳的一個複製品,即使他們實際年齡相差多大,隔一代或幾代,他(她)們仍是同卵雙生的關係,不是親子,而是雙(多)胞胎。
從上麵我們可以看出,無性繁殖人似乎是有可能的,但仍存在技術問題。還有一種危險,就是供體可能發生突變。發生突變的機率很大程度上取決於供給細胞核的細胞種類。
應該用哪種細胞來無性繁殖男性呢?有些科學家相信最好選擇精原細胞(產生精子的細胞),這些細胞存在於睾丸中。它們具有無性繁殖完整個體的供體的全部基因。適宜無性繁殖女性的細胞尚未確定。
這隻是問題的一個方麵,更重要的是還涉及到嚴重的生命倫理問題。父母子女間的關係會大亂,會造成不堪設想的後果。
科學家認為,還不能複製出一模一樣的人。在無性繁殖人的過程中,會出現並不完全相同的拷貝。人類克隆與其供體應該相似,但相似到什麼程度呢?最初時,它肯定不會象成年供體。人體嬰兒必須經曆正常的生長發育階段。在某些相應的生活階段,它會與供體者相似—例如,一個五歲的克隆可能與供體者五歲相同。
一般來說,克隆與其供體的相似程度與同卵雙生一樣。可是,盡管供體與克隆剛開始時具有完全相同的遺傳組成,但突變可能會引起二者之間的差異。
克隆過程中也可能存在著其他的差異。例如,沒有人了解卵細胞的細胞質對胚胎發育的影響,而對代孕母親懷孕期間的激素和總體健康以及營養情況也知之甚少。
克隆與其人類供體間的差異更有可能來自二者不同的曆史、環境、生活方式和一生中所患的疾病。可以肯定地說,人類克隆是供體的複製品這一概念是非常令人懷疑的。而且,人也是先天、社會環境及後天教育的產物,要想複製人似乎還很不現實。想複製一個遇刺的總統,在生物學上似乎有可能,但他可能有與原總統有一樣的閱曆、教育和實際能力嗎?
與其冒風險研究克隆人,還不如研究實實在在、實際意義更大的課題——農業育種問題呢。比如,試管育秧苗的問題。
早在1902年,一位德國科學家,名叫哈貝爾蘭德,就提出了植物單細胞的全能性理論,說的是隻要從一棵植物上取其莖、根、葉等任何部位的一小部分,就能夠培育出全株的植物來。這個新奇的理論,經過50多年的實踐,才成為現實。40多年以前,美國科學家斯蒂華特不用種子,而用一個胡蘿卜的單個細胞,在試管裏就培育出了一棵完整的胡蘿卜苗,這棵胡蘿卜苗而且還發育成為成熟的胡蘿卜。這是試管育秧的成功嚐試。這一種試管育苗法,正式名稱叫作“組織培養育苗法”。