描述动物克隆技术的原理(克隆生命的科学机理是什么？)

描述动物克隆技术的原理

动物克隆技术的原理是无性繁殖：

动物克隆是一种通过核移植过程进行无性繁殖的技术。不经过有性生殖过程，而是通过核移植生产遗传结构与细胞核供体相同动物个体的技术，就叫做动物克隆。

补充：

无性生殖克隆：

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。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。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

克隆生命的科学机理是什么？

“克隆”一词最初源自英文clone的音译，科学家们常用它来指由无性繁殖得到的一群细胞，即不是通过精子和卵子配合而繁殖得到的一群细胞或细胞系。克隆的本质就是无性繁殖。

我们知道，哺乳类动物和我们人类都是通过性细胞(精子和卵子）结合成合子(受精卵），再由合子分化发育而来的。而通过克隆方法得到的细胞群或由未受精的卵细胞分化发育而来的个体，则不存在性细胞的结合问题。我们先以单克隆抗体为例来说明这一点。科学家们先通过某种方法获得一只分泌一种抗体的杂交瘤细胞，然后给予充分的条件让这个细胞分裂、繁殖，成为一群细胞。这群细胞或称细胞系，都是一个细胞的后代，具有相同的性状，因此都能够产生具有产生一种抗体。这群由一个单细胞经多次分裂繁殖而来的细胞群被称为单一的细胞克隆。由此产生的抗体被称为单克隆抗体。另一种情况是分子克隆，分子克隆实际上是基因克隆技术的别称，指的是通过一定的方法得到含某个特定基因的单一细胞或细菌，再进行大量繁殖，就得到了包含该基因的单一细胞克隆。这种细胞克隆即可以提供足量的目的基因供我们研究，也可以用于制造我们所需的该基因的蛋白质产物。单克隆抗体技术和基因克隆技术都是20世纪伟大的科学发明，它们的创立者都为此获得了诺贝尔奖。这两种技术操作工艺上差别极大，可它们都有一个共同的特点，就是要筛选出通过无性繁殖而来的单一细胞群。

世界卫生组织在关于克隆的非正式声明中定义：克隆为遗传上同一的机体或细胞系(株）的无性生殖。

根据上述的诠释和定义，我们将克隆分为4个层次：微生物或细胞、植物、动物和人，以及在自然界发生的克隆和只有人工条件下发生的克隆(见下表）。克隆的4个层次

层次可发生于自然条件下可发生于人工条件下微生物可可正常机体细胞部分可可(即“永生细胞株”)癌细胞可可(即“永生细胞株”)植物可可动物(胚胎植入前分裂)可可动物(通过体细胞发育)不可可人(胚胎植入前分裂)可可人(通过体细胞发育)不可可2.克隆本身没有什么神秘

随着生物科学的发展，克隆的内涵也在不断扩大，只要是从一个细胞得到两个以上的细胞、细胞群或生物体，就可以称为克隆。由此而分化所得到的细胞、生物体就是克隆细胞、克隆体。从基因角度看，克隆体和母体的遗传物质是完全相同的。英国科学家产生克隆羊所使用的技术就相应地被称为克隆技术，该技术是基因工程技术的一个重要组成部分。

植物的克隆技术比较简单，发现和使用较早。这是因为植物细胞是所谓的全能细胞，经过适当培育，即可以发育成一完整植株。所以，克隆植物是相当普通的一件事。而动物的克隆技术发展较慢，这是由于动物的体细胞并不具有全能性。使用已经高度分化的动物体细胞无法直接培育出克隆动物。几十年来，科学家们一直孜孜不倦地探讨哺乳动物的克隆问题。近十几年来在此领域中已取得了不少进展。

克隆的手段有多种类型，包括胚胎切割、细胞核移植等。在“多莉”降生之前，细胞核移植就是用机械的方法，把一个称之为“供体细胞”的细胞核移入另一个去除了细胞核的细胞质中。核移植采用的供体细胞有两种，一种是胚胎细胞，一种是体细胞，但二者有着本质的区别。胚胎细胞是由受精卵发而成的胚胎的细胞，故胚胎细胞克隆属于异体复制，“复制”的是提供受精卵胚胎的动物的下一代，相当于生了个“多胞胎”；而体细胞克隆属于自体复制，“拷贝”的是提供体细胞的动物本身。从技术操作的难度来看，前者难度小，后者难度大。

在“多莉”降生之前，世界各国克隆动物都是用胚胎细胞作为供体细胞的，而胚胎细胞是有全能性的。就是说，把胚胎细胞的细胞核移植到去除了细胞核的卵细胞后，还能形成完整的个体，恢复到受精卵状态，从而发育成生物。英国科学家这次是用体细胞作为供体细胞，但体细胞是失掉了全能性的。他们用特殊方法处理后使体细胞恢复了全能性，小绵羊“多莉”也就成为世界上用体细胞克隆哺乳动物获得成功的第一只克隆动物。与以往的克隆动物最大的不同在于，它是世界上第一只只有母亲、没有父亲的哺乳动物。这就不难理解，为何以前科学家已用胚胎细胞克隆培育出了免、牛、羊、猪等但都没有引起轰动，而“多莉”一下子成为全世界关注的焦点，被国际科技界称之为20世纪最重要的科技成果之一。

关于克隆技术

克隆技术
克隆，是英文“clone”一词的音译，在台湾与港澳一般意译为复制或转殖，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之后代的过程。
-{A|zh-cn:克隆;zh-hk:转植;zh-mo:转植;zh-tw:复制}-的英文‘clone’源于希腊语的‘klōn’（嫩枝）。在园艺学中，‘clon’一词一直沿用到20世纪。后来有时在词尾加上‘e’成为‘clone’，以表明‘o’的发音是长元音。近来随着这个概念及单字在大众生活中广泛使用，拼法已经局限使用‘clone’。该词的中文译名在中国大陆音译为‘-{克隆}-’，而在港台则多意译为“转殖”或‘复制’。前者‘-{克隆}-’如同copy的音译‘拷贝’，有不能望文生义的缺点；而后者‘复制’虽能大概表达clone的意义，却有不能精确并易生误解之憾。
克隆通常是一种人工诱导的无性生殖方式或者自然的的无性生殖方式（如植物）。一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一种生物完全一样。克隆可以是自然克隆，例如由无性生殖或是由于偶然的原因产生两个遗传上完全一样的个体（就像同卵双生一样）。但是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。
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），然后将其插入另外一个个体（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。
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。
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。
什么是克隆？
克隆是英语单词clone的音译，clone源于希腊文klone，原意是指幼苗或嫩枝，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如杆插和嫁接。
如今，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。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。
中国克隆了什么？
蛙:1952年，未成功。
鲤鱼:1963年，中国科学家童第周早在1963年就通过将一只雄性鲤鱼的遗传物质注入雌性鲤鱼的卵中从而成功克隆了一只雌性鲤鱼，比多利羊的克隆早了33年。但由于相关论文是发表在一本中文科学期刊，并没有翻译成英文，所以并不为国际上所知晓。（源自：PBS）
古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。1938 年，德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的思想，1996年，体细胞克隆羊“多利”出世后，克隆迅速成为世人关注的焦点，人们不禁疑问：我们会不会跟在羊的后面？这种疑问让所有人惶惑不安。然而，反对克隆的喧嚣声没有抵过科学家的执着追求，伴随着牛、鼠、猪乃至猴这种与人类生物特征最为相近的灵长类动物陆续被克隆成功，人们已经相信，总有一天，科学家会用人类的一个细胞复制出与提供细胞者一模一样的人来，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲出的现实。目前，已有三个国外组织正式宣布他们将进行克隆人的实验，美国肯塔基大学的扎沃斯教授正在与一位名叫安提诺利的意大利专家合作，计划在两年内克隆出一个人来。
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，现在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。
克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？
实际上，人们不能接受克隆人实验的最主要原因，在于传统伦理道德观念的阻碍。千百年来，人类一直遵循着有性繁殖方式，而克隆人却是实验室里的产物，是在人为操纵下制造出来的生命。尤其在西方，“抛弃了上帝，拆离了亚当与夏娃”的克隆，更是遭到了许多宗教组织的反对。而且，克隆人与被克隆人之间的关系也有悖于传统的由血缘确定亲缘的伦理方式。所有这些，都使得克隆人无法在人类传统伦理道德里找到合适的安身之地。但是，正如中科院院士何祚庥所言：“克隆人出现的伦理问题应该正视，但没有理由因此而反对科技的进步”。人类社会自身的发展告诉我们，科技带动人们的观念更新是历史的进步，而以陈旧的观念来束缚科技发展，则是僵化。历史上输血技术、器官移植等，都曾经带来极大的伦理争论，而当首位试管婴儿于1978年出生时，更是掀起了轩然大波，但现在，人们已经能够正确地对待这一切了。这表明，在科技发展面前不断更新的思想观念并没有给人类带来灾难，相反地，它造福了人类。就克隆技术而言，“治疗性克隆”将会在生产移植器官和攻克疾病等方面获得突破，给生物技术和医学技术带来革命性的变化。比如，当你的女儿需要骨髓移植而没有人能为她提供；当你不幸失去5岁的孩子而无法摆脱痛苦；当你想养育自己的孩子又无法生育……也许你就能够体会到克隆的巨大科学价值和现实意义。治疗性克隆的研究和完整克隆人的实验之间是相辅相成、互为促进的，治疗性克隆所指向的终点就是完整克隆人的出现，如果加以正确的利用，它们都可以而且应该为人类社会带来福音。
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”，英国去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。
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。
所有克隆的物品及克隆时间
绵羊:1996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
狗:2005年，韩国首尔大学实验队，史努比（Snoopy)
猪:2005年8月8日，中国第一头供体细胞克隆猪
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，目前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。
多利出生后的年龄检测表明其出生的时候就上了年纪。她6岁的时候就得了一般老年时才得的关节炎。这样的衰老被认为是端粒的磨损造成的。端粒是染色体位于末端的。随着细胞分裂，端粒在复制过程中不断磨损，这通常认为是衰老的一个原因。然而，研究人员在克隆成功牛后却发现它们实际上更年轻。分析它们的端粒表明它们不仅是回到了出生的长度，而且比一般出生时候的端粒更长。这意味着它们可以比一般的牛有更长的寿命，但是由于过度生长，它们中的很多都过早夭折了。研究人员相信相关的研究最终可以用来改变人类的寿命。
克隆人违背人类生命伦理
现代科技，特别是现代生命科技，要不要尊重伦理学原则，要不要倾听伦理的声音？有关专家针对一些科学狂人在美国秘密克隆人的做法指出——克隆人违背人类生命伦理，存在着极大的争议和难以解决的一系列法律等问题。
我国多家媒体近日转载了国外媒体报道的一条惊人消息：一群受邪教组织操纵的科学狂人，正在美国内华达州大漠深处进行着一项克隆人的秘密实验。他们根据英国科学家创造世界第一只克隆羊“多利”的同样原理，从一个今年2月份夭折的10个月大的美国女婴身上提取细胞制造克隆人。据称，“如果进展顺利的话，世界上第一个克隆人将于明年年底诞生。”
消息披露后，克隆技术及其带来的伦理学问题再一次成为人们议论的热点。如果这一消息属实的话，应当如何看待此事，如何正确地评价和思考这个问题，记者为此走访了国家人类基因组南方研究中心伦理、法律和社会部主任、上海社科院哲学研究所沈铭贤研究员。
沈教授说：自1997年英国罗斯林研究所成功地克隆出“多利”羊后，国外不断有人在名利的驱使下，提出并试图从事克隆人的研究。尽管各国政府明令禁止，但与克隆人有关的报道近两年来不止一次见诸报端。但是，这次速度这么快，又与邪教组织有关联，确实令人感到震惊。
痛失爱女的父母，希望通过克隆技术使女儿复活，这种心情是可以理解的。但如果科学家借此进行克隆人的实验，就值得讨论了。沈教授认为：即使撇开邪教不谈，这种做法也是不可取的。就“克隆人”这一个体而言，他会生活在“我是一个死去的人的复制品” 这样一个阴影中，这对他的心理会产生什么样的影响？
按照生命伦理学的观点，科学技术要从长远利益出发，造福整个人类。它必须遵循“行善、不伤害、自主和公正”这四项国际公认的伦理原则。“多利”羊的克隆成功经过了200多次的失败，出现过畸形或夭折的羊。而克隆人更为复杂，无疑会遇到更多的失败，如果制造出不健康、畸形或短寿的人，将是对人权的一种侵犯。

关于克隆的原理,利弊

科研人员的热心分两类，一类是无功利色彩或功利色彩不浓的人，他们只是想要试一试生命是否可以以克隆这样的方式产生，产生了又是什么样的结果；而另一类则有很强的功利心，为了出名和获利，简单一点说，至少可以获得研究经费和赞助等。
如果克隆人真能存活下来，那么世界上基因多样性和生物多样性的原则就会被破坏。复旦大学遗传学研究所所长、国际遗传学联合会主席(1998至2003年)赵寿元教授认为，这正是生物学界反对克隆人的主要意见，因为克隆出来的基因完全是相同的等位基因，缺乏多样性，无异于近亲繁殖，疾病的发生率会大大提高。
章静波教授也认为，在多数人都是相同的等位基因下，一旦环境有变化，人的生存就是一个大问题，一场流感的流行就可能毁灭人类。因为大家都是等位基因，对环境的应变能力差。克隆的原理就像低级生物的孤雌生育，长期下去，失去了基因的多样性，必然导致各种畸形和遗传病。这才是真正的大麻烦。
如果想要以克隆的方式要一个孩子，这个孩子和你的麻烦会没完没了。
章静波教授说，从遗传学角度看，这个孩子并非你的孩子，而是你的同胞弟弟或妹妹。因为没有两性性细胞染色体所有遗传物质的交换和重新组合分配产生新的个体，只是父系或母系一方的性染色体在人工激活的条件下复制分裂，形成新的个体，这只是一种细胞的复制，克隆人与被克隆人只是同胞关系。从社会伦理看，克隆人与被克隆人也不是父母与孩子的关系，只能是同胞关系。
但如果从发育生物学角度看，克隆人也经历了从一个到两个细胞，再按细胞几何级数增长而产生的生命，所以也可以认为克隆人与被克隆人是亲代与子代关系。再从生育过程看，由于经历了在母体子宫发育和最后分娩的过程，也可以认为克隆人是被克隆人的孩子。
所以这种关系既复杂，又说不清楚，是一件很尴尬的事。
克隆人的另一个麻烦是，他或她可能与被克隆人有同样的年龄。罗斯林研究所的研究人员于1999年检查了克隆羊多莉细胞中的端粒，发现其端粒比预期的短20％，几乎与其9岁的母亲(提供细胞核的母羊)的端粒长度一样。端粒是控制寿命的重要物质，它缩短到一定程度后，细胞就不会再分裂，从而完成生命过程并走向死亡。
这说明多莉比正常生育的羊要老得多，但它的衰老有因可寻。多莉是来自一头9岁绵羊的乳腺细胞的细胞核，它与这头羊的关系并不是生物学意义上的亲子关系，而是兄弟姊妹关系，因此多莉的年龄应当加上这6岁。美国<华盛顿邮报)评论说，多莉是“穿着羔羊服装的老羊”。
然而章静波教授认为，从理论上讲，克隆人的衰老问题可以从另外的途径得到克服。生殖细胞分裂繁殖是从1个分裂到2个，再由2个到4个。到了16个细胞的桑椹胚时，其中每一个细胞都可以克隆。而且如果不用人的体细胞，只是用初级精原细胞(发育为精子)和初级卵母细胞(发育为卵子)或血液细胞来克隆，就可能避免克隆人的衰老。因为这些细胞的端粒是正常的，它们还没有发育过，尤其是初级精原细胞和初级卵母细胞，其染色体是双倍体。但是，这只是一种可能，行不行目前还很难说。
参考资料：中国科学技术协会信息中心

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