“克隆”是從英文“clone”音譯而來，在生物學(xué)領(lǐng)域有3個不同層次的含義。
1．在分子水平，克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含義是將某一特定DNA片斷通過重組DNA技術(shù)插入到一個載體(如質(zhì)粒和病毒等)中，然后在宿主細胞中進行自我復(fù)制所得到的大量完全相同的該DNA片斷的“群體”。 2．在細胞水平，克隆實質(zhì)由一個單一的共同祖先細胞分裂所形成的一個細胞群體。其中每個細胞的基因都相同。比如，使一個細胞在體外的培養(yǎng)液中分裂若干代所形成的一個遺傳背景完全相同的細胞集體即為一個細胞克隆。又如，在脊椎動物體內(nèi)，當(dāng)有外源物(如細菌或病毒)侵入時，會通過免疫反應(yīng)產(chǎn)生特異的識別抗體。產(chǎn)生某一特定抗體的所有漿細胞都是由一個B細胞分裂而成，這樣的一個漿細胞群體也是一個細胞克隆。細胞克隆是一種低級的生殖方式－無性繁殖，即不經(jīng)過兩性結(jié)合，子代和親代具有相同的遺傳性。生物進化的層次越低，越有可能采取這種繁殖方式。 3．在個體水平，克隆是指基因型完全相同的兩個或更多的個體組成的一個群體。比如，兩個同卵雙胞胎即為一個克?。∫驗樗ㄋ﹤儊碜酝粋€卵細胞，所以遺傳背景完全一樣。按此定義，“多利”并不能說成是一個克??！因為“多利”只是孤單的一個。只有當(dāng)那些英國胚胎學(xué)家能將兩個以上完全相同的細胞核移植到兩個以上完全相同的去核卵細胞中，得到兩個以上遺傳背景完全相同的“多利”時才能用克隆這個詞來描述。所以在那篇發(fā)表于1997年2月出版在《Nature》雜志上的轟動性論文中，作者并沒有把“多利”說成是一個克隆。 另外，克隆也可以做動詞用，意思是指獲得以上所言DNA、細胞或個體群體的過程。 二、克隆技術(shù) 1．DNA克隆 現(xiàn)在進行DNA克隆的方法多種多樣，其基本過程如下圖所示(未按比例) 可見，這樣得到的DNA可以應(yīng)用于生物學(xué)研究的很多方面，包括對特異DNA的堿基順序的分析和處理，以及生物技術(shù)工業(yè)中有價值蛋白質(zhì)的大量生產(chǎn)等等。 2．生物個體的克隆 (1)植物個體的克隆 在20世紀50年代，植物學(xué)家用胡蘿卜為模型材料，研究了分化的植物細胞中遺傳物質(zhì)是否丟失問題，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，從一個單一已經(jīng)高度分化的胡蘿卜細胞 可以發(fā)育形成一棵完整的植株!由此，他們認為植物細胞具有全能性。從一棵胡蘿卜中的兩個以上的體細胞發(fā)育而成的胡蘿卜群體的遺傳背景完全一樣，故為一個克隆。如此的植物的克隆過程是一個完全的無性繁殖過程! (2)動物個體的克隆 ① “多利”的誕生 1997年2月27日英國愛丁堡羅斯林(Roslin)研究所的伊恩·維爾莫特科學(xué)研究小組向世界宣布，世界上第一頭克隆綿羊“多利”(Dolly)誕生，這一消息立刻轟動了全世界。 “多莉”的產(chǎn)生與三只母羊有關(guān)。一只是懷孕三個月的芬蘭多塞特母綿羊，兩只是蘇格蘭黑面母綿羊。芬蘭多塞特母綿羊提供了全套遺傳信息，即提供了細胞核（稱之為供體）；一只蘇格蘭黑面母綿羊提供無細胞核的卵細胞；另一只蘇格蘭黑面母綿羊提供羊胚胎的發(fā)育環(huán)境——子宮，是“多莉”羊的“生”母。其整個克隆過程簡述如下： 從芬蘭多塞特母綿羊的乳腺中取出乳腺細胞，將其放入低濃度的營養(yǎng)培養(yǎng)液中，細胞逐漸停止了分裂，此細胞稱之為供體細胞；給一頭蘇格蘭黑面母綿羊注射促性腺素，促使它排卵，取出未受精的卵細胞，并立即將其細胞核除去，留下一個無核的卵細胞，此細胞稱之為受體細胞；利用電脈沖的方法，使供體細胞和受體細胞發(fā)生融合，最后形成了融合細胞，由于電脈沖還可以產(chǎn)生類似于自然受精過程中的一系列反應(yīng)，使融合細胞也能象受精卵一樣進行細胞分裂、分化，從而形成胚胎細胞；將胚胎細胞轉(zhuǎn)移到另一只蘇格蘭黑面母綿羊的子宮內(nèi)，胚胎細胞進一步分化和發(fā)育，最后形成一只小綿羊。出生的“多莉”小綿羊與多塞特母綿羊具有完全相同的外貌。 一年以后，另一組科學(xué)家報道了將小鼠卵丘細胞(圍繞在卵母細胞外周的高度分化細胞)的細胞核移植到去除了細胞核的卵母細胞中得到20多只發(fā)育完全的小鼠。如呆“多利”因為只有一只，還不夠叫做克隆羊的話，這些小鼠 就是名副其實的克隆鼠了。 ② 通過細胞核移植克隆小鼠的基本過程 在本實驗中，卵丘細胞是經(jīng)如下過程得到的：通過連續(xù)幾次注射絨毛膜促性腺激素，使雌鼠誘導(dǎo)成高產(chǎn)卵量狀態(tài)。然后從雌鼠輸卵管中收集卵丘細胞與卵母細胞的復(fù)合體。經(jīng)透明質(zhì)酸處理使卵丘細胞散開。選擇直徑為10－12微米的卵丘細胞用作細胞核供體（前期實驗表明，若用直徑更小或更大的卵丘細胞的細胞核，經(jīng)過細胞核移植的卵母細胞很少發(fā)育到8細胞期）。所選擇的卵丘細胞保持在一定的溶液環(huán)境中，在3小時內(nèi)進行細胞核移植（與此不同的是，在獲得“多利”時用作細胞核供體的乳腺細胞先在培養(yǎng)液中傳代了3－6次） 卵母細胞（一般處于減數(shù)分裂中期 II ）通過與上面描述類似的方法，從不同種的雌鼠中收集。在顯微鏡下小心地用直徑大約7微米的細管取出卵母細胞的細胞核，盡量不取出細胞質(zhì)。同樣小心取出卵丘細胞的細胞核，也盡量去除所帶的細胞質(zhì)（通過使取出的細胞核在玻璃管中往復(fù)運動數(shù)次，以去除所帶的少量的細胞質(zhì)）。在細胞核被取出后5分鐘之內(nèi)，直接注射到已經(jīng)去除了細胞核的卵母細胞中。進行了細胞核移植的卵母細胞先放在一種特制的溶液中1－6小時，然后加入二價的鍶離子（Sr2+）和細胞分裂抑素B。前者使卵母細胞激活，后者抑制極體的形成和染色體的排除。再取出處理過的卵母細胞，放在沒有鍶和細胞分裂抑素B的特制的溶液中使細胞分裂形成胚胎。 不同階段的胚胎（從2細胞期到胚泡期）被分別植入幾天前與已經(jīng)結(jié)扎雄鼠交配過的假孕母鼠的輸卵管或子宮中發(fā)育。發(fā)育完全的胎兒鼠在大約19天后通過手術(shù)取出。 目前胚胎細胞核移植克隆的動物有小鼠、兔、山羊、綿羊、豬、牛和猴子等。在中國，除猴子以外，其他克隆動物都有，也能連續(xù)核移植克隆山羊，該技術(shù)比胚胎分割技術(shù)更進一步，將克隆出更多的動物。因胚胎分割次數(shù)越多，每份細胞越少，發(fā)育成的個體的能力越差。體細胞核移植克隆的動物只有一個，就是“多利”羊。 三、克隆技術(shù)的福音 1． 克隆技術(shù)與遺傳育種 在農(nóng)業(yè)方面，人們利用“克隆”技術(shù)培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病蟲害的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種，大大提高了糧食產(chǎn)量。在這方面我國已邁入世界最先進的前列。 2． 克隆技術(shù)與瀕危生物保護 克隆技術(shù)對保護物種特別是珍稀、瀕危物種來講是一個福音，具有很大的應(yīng)用前景。從生物學(xué)的角度看，這也是克隆技術(shù)最有價值的地方之一。 3． 克隆技術(shù)與醫(yī)學(xué) 在當(dāng)代，醫(yī)生幾乎能在所有人類器官和組織上施行移植手術(shù)。但就科學(xué)技術(shù)而言，器官移植中的排斥反應(yīng)仍是最為頭痛的事。排斥反應(yīng)的原因是組織不配型導(dǎo)致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供給“原版人”，作器官移植之用，則絕對沒有排斥反應(yīng)之慮，因為二者基因相配，組織也相配。問題是，利用“克隆人”作為器官供體合不合乎人道？是否合法？經(jīng)濟是否合算？ 克隆技術(shù)還可用來大量繁殖有價值的基因，例如，在醫(yī)學(xué)方面，人們正是通過“克隆”技術(shù)生產(chǎn)出治療糖尿病的胰島素、使侏儒癥患者重新長高的生長激素和能抗多種病毒感染的干撓素，等等。
