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1、克隆技术克隆技术1简介简介克隆技术，是由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。克隆是英文clone或cloning的音译，而英文clone则起源于希腊文Klone，原意是指以幼苗或嫩枝插条，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陆译为“无性繁殖”在台湾与港澳一般意译为复制或转殖或群殖。 中文也有更加确切的词表达克隆，“无性繁殖”、“无性系化”以及“纯系化”。克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。2无性生殖与克隆无性生
2、殖与克隆无性生殖是指未经两性生殖细胞结合的生殖方式或者自然的无性生殖方式（如植物）。一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一个生物完全一样。克隆可以是自然克隆，例如由于偶然的原因产生两个遗传上完全一样的个体（像同卵双生一样，但同卵双生人的基因有时有微妙的不同）。不过我们通常所说的克隆是指通过有意识的设计来产生的完全一样的复制（如人工克隆）。两者有微妙的不同之处。3发展发展克隆技术，经历了三个发展时期：第一个时期是微生物克隆，即用一个细菌很快复制出成千上万个和它一模一样的细菌，而变成一个细菌群；第二个时期是生物技术克隆，比如用遗传基因DNA克隆；第三个时期是动物克隆，即由一个细胞克隆成一个动物
3、。克隆绵羊“多莉”由一头母羊的体细胞克隆而来，使用的便是动物克隆技术。4再克隆技术再克隆技术2013年，日本理化研究所的科学家借助用克隆动物培育克隆动物的“再克隆”技术，成功地用一只实验鼠培育出了26代共598只实验鼠，而且克隆的实验鼠很健康，繁殖能力和寿命与一般实验鼠也没有区别。研究人员认为，这说明再克隆可以无限持续下去。该研究作为封面故事发表在了3月7日的细胞-干细胞(Cell Stem Cell)杂志网络版上。5克隆技术面临的一大课题是克隆动物生育率低下，繁殖代数越多，生育率越低。迄今为止，实验鼠繁殖6代、牛繁殖两代就达到了极限。一旦提供可供克隆的细胞的动物死亡，遗传信息就会断绝。理化研
4、究所研究员若山照彦率领的研究小组2005年曾发现，在培育克隆实验鼠的时候，将移植了细胞核的卵细胞浸入一种名为“曲古抑菌素A”的“组蛋白去乙5”中，生育率就会提高。研究小组不断改良技术，成功培育了26代实验鼠，且生育率最高达到约15%。美国俄勒冈卫生与科学大学的一个研究小组15日在美国科学期刊细胞网络版上发表文章，宣布已使用“体细胞克隆技术”，向卵细胞内植入他人皮肤细胞的细胞核，首次成功制造了能够分化成各种组织的胚胎干细胞。6生物学上的应用生物学上的应用在生物学上，克隆通常用在两个方面：克隆一个基因或是克隆一个物种。克隆一个基因是指从一个个体中获取一段基因（例如通过PCR的方法），然后将其插入。
5、另外在动物界也有无性繁殖，不过多见于非脊椎动物，如原生动物的分裂繁殖、尾索类动物的出芽生殖等。但对于高级动物，在自然条件下，一般只 能进行有性繁殖，所以要使其进行无性繁殖，科学家必须经过一系列复杂的操作程序。在20世纪50年代，科学家成功地无性繁殖出一种两栖动物非洲爪蟾，揭开了细胞生物学的新篇章。7英国和我国等国在80年代后期先后利用胚胎细胞作为供体，“克隆”出了哺乳动物。到90年代中期，我国已用此种方法“克隆”了老鼠、兔子、山羊、牛、猪5种哺乳动物。8克隆多利羊克隆多利羊1996年7月5日克隆出一只基因结构与供体完全相同的小羊“多利”（Dolly），世界舆论为之哗然。“多利”的特别之处在于它
6、的生命的诞生没有精子的参与。研究人员先将一个绵羊卵细胞中的遗传物质吸出去，使其变成空壳，然后从一只6岁的母羊身上取出一个乳腺细胞，将其中的遗传物质注入卵细胞空壳中。这样就得到了一个含有新的遗传物质但却没有受过精的卵细胞。这一经过改造的卵细胞分裂、增殖形成胚胎，再被植入另一只母羊子宫内，随着母羊的成功分娩，“多利”来到了世界。9但为什么其它克隆动物并未在世界上产生这样大的影响呢？这是因为其他克隆动物的遗传基因来自胚胎，且都是用胚胎细胞进行的核移植，不能严格地说是“无性繁殖”。另一原因，胚胎细胞本身是通过有性繁殖的，其细胞核中的基因组一半来自父本，一半来自母本。而“多利”的基因组，全都来自单亲，这
7、才是真正的无性繁殖。因此，从严格的意义上说，“多利”是世界上第一个真正克隆出来的哺乳动物。10克隆的生物克隆的生物绵羊:1997年，多利（Dolly）猕猴:2000年1月，Tetra，雌性猪:2000年3月，5只苏格兰PPL小猪；8月，Xena，雌性牛:2001年，Alpha和Beta，雄性猫:2001年底，CopyCat（CC），雌性鼠:2002年兔:2003年3-4月分别在法国和朝鲜独立地实现；骡:2003年5月，爱达荷Gem，雄性；6月，犹他先锋，雄性鹿:2003年，Dewey马:2003年，Prometea，雌性;意大利科学家狗:2005年，韩国首尔大学实验队，史努比（Snoopy)猪
8、:2005年8月8日，中国第一头供体细胞克隆猪11技术来源技术来源“克隆”一词于1903年被引入园艺学，以后逐渐应用于植物学、动物学和医学等方面。广泛意义上的“克隆”其实是我们的日常生活中经常遇到，只是没叫它“克隆”而已。 在自然界，有不少植物具有先天的克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等的插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术，则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。12多莉与那头6岁母羊具有完全相同的基因，可谓是它母亲的复制品。值得注意的是，克隆技术在带给人类巨大利益的同时，也会给人类带来灾难和问题，但我们不能因为这项技术可能带来严重后果而阻止其发展，它的产生归根结底是利大于弊，它将被广泛应用在有利于
9、人类的方面。一个个体（通常是通过载体），再加以研究或利用。克隆有时候是指成功地鉴定出某种-A|zh-cn:表现型;zh-tw:显性-的基因。所以当某个生物学家说某某疾病的基因被成功地克隆了，就是说这个基因的位置和DNA序列被确定。而获得该基因的拷贝则可以认为是鉴定此基因的副产品。13克隆一个生物体意味着创造一个与原先的生物体具有完全一样的遗传信息的新生物体。在现代生物学背景下，这通常包括了体细胞核移植。在体细胞核移植中，卵母细胞核被除去，取而代之的是从被克隆生物体细胞中取出的细胞核，通常卵母细胞和它移入的细胞核均应来自同一物种。由于细胞核几乎含有生命的全部遗传信息，宿主卵母细胞将发育成为在遗传
10、上与核供体相同的生物体。线粒体DNA这里虽然没有被移植，但相对来讲线粒体DNA还是很少的，通常可以忽略其对生物体的影响。14克隆在园艺学上是指通过营养生殖产生的单一植株的后代。很多植物都是通过克隆这样的无性生殖方式从单一植株获得大量的子代个体。15克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，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（罗斯林研究所克隆羊采用的时间约为 6天）再被植入动物子宫中使动物怀孕使可产下与提供细胞 者基因相同的动物。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
11、同的变化。16培育成功三代克隆鼠的“火奴鲁鲁技术”与克隆多利羊技术的主要区别在于克隆过程中的遗传物质不经过培养液的培养，而是直接用物理方法注入卵细胞。这一过程中采用化学刺激法代替电刺激法来重新对卵细胞进行控制。1998年7月 5日，日本石川县畜产综合中心与近畿大学畜产学研究室的科学家宣布，他们利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。这两头克隆牛的诞生表明克隆成年动物的技术是可重复的。17由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。克林顿说：“通过这种技术来复制人类，是危险的，应该被杜绝！”全国政协委员、中国科学院国家基因研究中心主任洪国藩也明确表
12、示反对进行克隆人的研究，而主张把克隆技术和克隆人区别开来。18传统道德观念的阻碍传统道德观念的阻碍科学从来都是一把双刃剑。但是，某项科技进步是否真正有益于人类，关键在于人类如何对待和应用它，而不能因为暂时不合情理就因噎废食。克隆技术确实可能和原子能技术一样，既能造福人类，也可祸害无穷。但“技术恐惧”的实质，是对错误运用技术的恐惧，而不是对技术本身的恐惧。目前，世界各国对克隆人的态度多有“暧昧”，英国在2012年以超过三分之二的多数票通过了允许克隆人类早期胚胎的法案，而在美国、德国、澳大利亚，也逐渐听到了要求放松对治疗性克隆限制的声音。可以说，哪一个国家首先掌握了克隆人的技术，就意味着这个国家拥
13、有了优势和主动，而起步晚的国家可能因此而遭受现在还无法预测的损失。如同当年美国首先掌握了原子能技术，虽然这项技术从一开始便展现着它罪恶的一面，但后来各国又不得不加紧这方面的研究和实验。单从这个角度上讲，对克隆人实验采取简单否定的态度也是值得探讨的。19至于人们担忧克隆技术一旦成熟，会有用心不良者克隆出千百个“希特勒”，或者克隆出另一个名人来混淆视听，则是对克隆的误解。克隆人被复制的只是遗传特征，而受后天环境里诸多因素影响的思维、性格等社会属性不可能完全一样，即克隆技术无论怎样发展，也只能克隆人的肉体，而不能克隆人的灵魂，而且，克隆人与被克隆人之间有着年龄上的差距。因此，所谓克隆人并不是人的完全
14、复制，历史人物不会复生，现实人物也不必担心多出一个“自我”来。尽管克隆研究取得了很大进展，目前克隆的成功率还是相当低的：多利出生之前研究人员经历了276次失败的尝试；70只小牛的出生则是在9000次尝试后才获得成功，并且其中的三分之一在幼年时就死了；Prometea也是花费了328次尝试才成功出生。而对于某些物种，例如猫和猩猩，到2013年还没有成功克隆的报道。而狗的克隆实验，也是经过数百次反覆试验再得来的成果。20克隆利弊克隆利弊利:1) 克隆技术可解除那些不能成为母亲的女性的痛苦。2) 克隆实验的实施促进了遗传学的发展，为“制造”能移植于人体的动物器官开辟了前景。3) 克隆技术也可用于检测
15、胎儿的遗传缺陷。将受精卵克隆用于检测各种遗传疾病，克隆的胚胎与子宫中发育的胎儿遗传特征完全相同。4) 克隆技术可用于治疗神经系统的损伤。成年人的神经组织没有再生能力，但干细胞可以修复神经系统损伤。5) 在体外受精手术中，医生常常需要将多个受精卵植入子宫，以从中筛选一个进入妊娠阶段。但许多女性只能提供一个卵子用于受精。通过克隆可以很好地解决这一问题。这个卵细胞可以克隆成为多个用于受精，从而大大提高妊娠成功率。21弊:1) 克隆将减少遗传变异，通过克隆产生的个体具有同样的遗传基因，同样的疾病敏感性，一种疾病就可以毁灭整个由克隆产生的群体。 可以设想，如果一个国家的牛群都是同一个克隆产物，一种并不严
16、重的病毒就可能毁灭全国的畜牧业。2) 克隆技术的使用将使人们倾向于大量繁殖现有种群中最有利用价值的个体，而不是按自然规律促进整个种群的优胜劣汰。从这个意义上说，克隆技术干扰了自然进化过程.3) 克隆技术是一种昂贵的技术，需要大量的金钱和生物专业人士的参与，失败率非常高。多利就是277次实验唯一的成果。虽然现在发展出了更先进的技术，成功率也只能达到2-3%。224) 转基因动物提高了疾病传染的风险。例如，如果一头生产药物牛奶的牛感染了病毒，这种病毒就可能通过牛奶感染病人5) 克隆技术应用于人体将导致对后代遗传性状的人工控制。克隆技术引起争论的核心就是能否允许对发育初期的人类胚胎进行遗传操作。这是
17、很多伦理学家所不能接受的。6) 克隆技术也可用来创造“超人”，或拥有健壮的体格却智力低下的人。而且，如果克隆技术能够在人类中有效运用，男性也就失去了遗传上的意义。7) 克隆技术对家庭关系带来的影响也将是巨大的。一个由父亲的DNA克隆生成的孩子可以看作父亲的双胞胎兄弟，只不过延迟了几十年出生而已。很难设想，当一个人发现自己只不过是另外一个人的完全复制品，他（她）会有什么感受？23应用前景应用前景奇妙的克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（4）复制濒危的动物物种，保存和传播
18、动物物种资源。24中国克隆中国克隆1、2000年6月16日，由西北农林科技大学动物胚胎工程专家张涌教授培育的世界首例成年体细胞克隆山羊“元元”在该校种羊场顺利诞生。“元元”由于肺部发育缺陷，只存活了36小时。同年6月22日，第二只体细胞山羊“阳阳”又在西北农林科技大学出生。2001年8月8日，“阳阳”在西北农林科技大学产下一对“龙凤胎”，表明第一代克隆羊有正常的繁育能力。据介绍，2003年2月26日，克隆羊“阳阳”的女儿“庆庆”产下千金“甜甜”，2004年2月6日“甜甜”顺利产下女儿“笑笑”。“阳阳”家族实现四代同堂。这不仅表明第一代克隆羊具有生育能力，其后代仍具有正常的生育能力。目前，“阳阳
19、”与她的女儿“庆庆”、外孙女“甜甜”和曾孙女“笑笑”无忧无虑地生活在一起。据介绍，截止2004年5月底，前来参观的各人士已超过100万人次。252、不久前，在河北农业大学与山东农业科学院生物技术研究中心联合攻关下，中国的科技人员通过名为“家畜原始生殖细胞胚胎干细胞分离与克隆的研究”实验课题，成功克隆出两只小白兔“鲁星”和“鲁月”。这项实验表明中国已经成功地掌握了胚胎克隆，虽然在技术上还没有达到体细胞克隆羊“多利”的水平，但它为中国的克隆技术进步奠定了基础。之后，中国广西大学动物繁殖研究所成功繁殖体形比普通的兔子大的克隆兔。因为兔子与人类的生理更加接近，克隆兔的成功诞生，有助于人类医学研究。26
20、3、2002年5月27日，中国农业大学与北京基因达科技有限公司和河北芦台农场合作，通过体细胞克隆技术，成功克隆了国内第一头优质黄牛红系冀南牛。这头名为“波娃”的体细胞克隆黄牛经权威部门鉴定，部分克隆技术指标达到国际水平。冀南牛是我国特有的优良地方黄牛品种，分布在我国河北，主要特点是耐寒、肉多脂少。但目前数量急剧减少，已濒临灭绝。此次成功克隆，对保护我国濒危物种具有深远影响。274、2002年10月16日中午，中国第一头利用玻璃化冷冻技术培育出的体细胞克隆牛在山东省梁山县诞生。这头克隆牛的核供体来自于一头年产鲜奶10吨以上的优质黑白花奶牛的耳皮肤成纤维细胞。克隆胚胎经过玻璃化冷冻后移植到一头鲁西黄牛体内，经过281天后于2002年10月16日11点52分产出一头健康的黑白花奶牛。这头克隆牛诞生时体重40公斤，身高80厘米，体长72厘米，胸围80厘米，管围11.5厘米。当天14点20分初乳，14点30分开始站立，当晚能叫、能卧、能蹦，与正常出生的奶牛体征无异。这是中国首例利用玻璃化冷冻技术培育出的第一头体细胞克隆牛。在此之前，中国一直沿用的是鲜胚移植技术，尚未有利用冷冻技术克隆成功的先例。28Thanks29
