《奇妙的克隆》教案設(shè)計(jì)及原文(2)
《奇妙的克隆》的原文閱讀
奇妙的克隆
作者：談家楨
克隆是什么
一個(gè)細(xì)菌經(jīng)過(guò)20分鐘左右就可一分為二;一根葡萄枝切成十段就可能變成十株葡萄;仙人掌切成幾塊，每塊落地就生根;一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐莖，一年內(nèi)就能長(zhǎng)出數(shù)百株草莓苗……凡此種種，都是生物靠自身的一分為二或自身的一小部分的擴(kuò)大來(lái)繁衍后代，這就是無(wú)性繁殖。無(wú)性繁殖的英文名稱叫“Clone”，音譯為“克隆”。實(shí)際上，英文的“Clone”起源于希臘文“Klone”，原意是用“嫩枝”或“插條”繁殖。時(shí)至今日，“克隆”的含義已不僅僅是“無(wú)性繁殖”，凡來(lái)自一個(gè)祖先，無(wú)性繁殖出的一群個(gè)體，也叫“克隆”。這種來(lái)自一個(gè)祖先的無(wú)性繁殖的后代群體也叫“無(wú)性繁殖系”，簡(jiǎn)稱無(wú)性系。
自然界的許多動(dòng)物，在正常情況下都是依靠父方產(chǎn)生的雄性細(xì)胞(精子)與母方產(chǎn)生的雌性細(xì)胞(卵子)融合(受精)成受精卵(合子)，再由受精卵經(jīng)過(guò)一系列細(xì)胞分裂長(zhǎng)成胚胎，最終形成新的個(gè)體。這種依靠父母雙方提供性細(xì)胞、并經(jīng)兩性細(xì)胞融合產(chǎn)生后代的繁殖方法就叫有性繁殖。但是，如果我們用外科手術(shù)將一個(gè)胚胎分割成兩塊、四塊、八塊……最后通過(guò)特殊的方法使一個(gè)胚胎長(zhǎng)成兩個(gè)、四個(gè)、八個(gè)……生物體，這些生物體就是克隆個(gè)體。而這兩個(gè)、四個(gè)、八個(gè)……個(gè)體就叫做無(wú)性繁殖系(也叫克隆)。
可以這樣說(shuō)，關(guān)于克隆的設(shè)想，我國(guó)明代的大作家吳承恩已有精彩的描述孫悟空經(jīng)常在緊要關(guān)頭拔一把猴毛變出一大群猴子，猴毛變猴就是克隆猴。
克隆鯽魚(yú)出世前后
1979年春，中國(guó)科學(xué)院武漢水生生物研究所的科學(xué)家，用鯽魚(yú)囊胚期的細(xì)胞進(jìn)行人工培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)385天59代連續(xù)傳代培養(yǎng)后，用直徑10微米左右的玻璃管在顯微鏡下從培養(yǎng)細(xì)胞中吸出細(xì)胞核。與此同時(shí)，除去鯽魚(yú)卵細(xì)胞的核，讓卵細(xì)胞留出空間做好接納囊胚細(xì)胞核的準(zhǔn)備。一切準(zhǔn)備就緒后，把玻璃管吸出的核移放到空出位置的鯽魚(yú)卵細(xì)胞內(nèi)。得到了囊胚細(xì)胞核的卵細(xì)胞在人工培養(yǎng)下大部分夭亡了。在189個(gè)這種換核卵細(xì)胞中，只有兩個(gè)孵化出了魚(yú)苗，而最終只有一條幼魚(yú)渡過(guò)難關(guān)，經(jīng)過(guò)80多天培養(yǎng)后長(zhǎng)成8厘米長(zhǎng)的鯽魚(yú)。這種鯽魚(yú)并沒(méi)有經(jīng)過(guò)雌、雄細(xì)胞的結(jié)合，僅僅是給卵細(xì)胞換了個(gè)囊胚細(xì)胞的核，實(shí)際上是由換核卵產(chǎn)生的，因此也是克隆魚(yú)。
在克隆鯽魚(yú)出現(xiàn)之前，英國(guó)牛津大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)在1960年和1962年，先后用非洲一種有爪的蟾蜍(非洲爪蟾)進(jìn)行過(guò)克隆試驗(yàn)。試驗(yàn)方式是先用紫外線照射爪蟾卵細(xì)胞，破壞其中的核，然后依靠高超的外科手術(shù)從爪蟾蝌蚪的腸上皮細(xì)胞、肝細(xì)胞、腎細(xì)胞中取出核，并把這些細(xì)胞的核精確地放進(jìn)已被紫外線破壞了細(xì)胞核的卵細(xì)胞內(nèi)。經(jīng)過(guò)精心照料，這些換核卵中終于有一部分長(zhǎng)出了活蹦亂跳的爪蟾。這種爪蟾也不是經(jīng)過(guò)精細(xì)胞和卵細(xì)胞相結(jié)合產(chǎn)生的，所以也是克隆爪蟾。
我國(guó)著名學(xué)者童第周在1978年成功地進(jìn)行了黑斑蛙的克隆試驗(yàn)。他將黑斑蛙的紅細(xì)胞的核移入事先除去了核的黑斑蛙卵中，這種換核卵最后長(zhǎng)成能在水中自由游泳的蝌蚪。
魚(yú)類換核技術(shù)的成熟和兩棲類換核的成功，使一批從事良種培育工作的科學(xué)家激動(dòng)不已。既然鯽魚(yú)的囊胚細(xì)胞核取代鯽魚(yú)卵細(xì)胞核后能得到克隆魚(yú)，那么異種魚(yú)換核能否得到新的雜種魚(yú)呢？我國(guó)科學(xué)家首先提出了這個(gè)問(wèn)題，也首先解決了這個(gè)問(wèn)題。就是培養(yǎng)克隆鯽魚(yú)成功的那個(gè)研究所，設(shè)法把鯉魚(yú)胚胎細(xì)胞的核取代了鯽魚(yú)卵細(xì)胞的核。鯉魚(yú)細(xì)胞核和鯽魚(yú)卵細(xì)胞質(zhì)居然能相安無(wú)事，并開(kāi)始了類似受精卵分裂發(fā)育的過(guò)程，最后長(zhǎng)出有“胡須”的“鯉鯽魚(yú)”。這種魚(yú)有“胡須”，生長(zhǎng)快，完全像鯉魚(yú)，但它的側(cè)線鱗片數(shù)和脊椎骨的數(shù)目與鯽魚(yú)相同，而且魚(yú)味鮮美不亞于鯽魚(yú)。這種人工克隆新魚(yú)種的出現(xiàn)，為魚(yú)類育種開(kāi)辟了新途徑。
對(duì)科學(xué)的追求是永無(wú)止境的。魚(yú)類、兩棲類克隆的成功自然而然地使科學(xué)家把目光投向了哺乳類。美國(guó)和瑞士的科學(xué)家率先從灰色小鼠的胚胎細(xì)胞中取出細(xì)胞核，用這個(gè)核取代黑色小鼠受精卵細(xì)胞核。實(shí)際上，這個(gè)黑色小鼠的受精卵在精細(xì)胞核剛進(jìn)入卵細(xì)胞后，就把精細(xì)胞核連同卵細(xì)胞的核一起除去。灰鼠胚胎細(xì)胞的核移入黑色小鼠的去核受精卵后，在試管里人工培養(yǎng)了四天，然后再把它植入白色小鼠的子宮內(nèi)。經(jīng)幾百次灰、黑、白這樣的操作以后，白色小鼠終于生下了三只小灰鼠。
克隆綿羊“多利”
1997年英國(guó)《自然》雜志公布了愛(ài)丁堡羅斯林研究所威爾莫特等人的研究成果：經(jīng)過(guò)247次失敗之后，他們?cè)?996年得到了一只名為“多利”的克隆雌性小綿羊。
“多利”綿羊是如何“創(chuàng)造”出來(lái)的呢？威爾莫特等學(xué)者先給“蘇格蘭黑面羊”注射促性腺素，促使它排卵。得到卵之后，立即用極細(xì)的吸管從卵細(xì)胞中取出核。與此同時(shí)，從懷孕三個(gè)月的“芬多席特”六齡母羊的乳腺細(xì)胞中取出核，立即送入取走核的“蘇格蘭黑面羊”的卵細(xì)胞中。手術(shù)完成之后，用相同頻率的電脈沖刺激換核卵，讓“蘇格蘭黑面羊”的卵細(xì)胞質(zhì)與“芬多席特”母羊乳腺細(xì)胞的核相互協(xié)調(diào)，使這個(gè)“組裝”細(xì)胞在試管里經(jīng)歷受精卵那樣的分裂、發(fā)育而形成胚胎的過(guò)程。然后，將胚胎巧妙地植入另一只母羊的子宮里。到去年7月，這只“護(hù)理”體外形成胚胎的母羊終于產(chǎn)下了小綿羊“多利”。“多利”不是由母羊的卵細(xì)胞和公羊的精細(xì)胞受精的產(chǎn)物，而是“換核卵”一步一步發(fā)展的結(jié)果，因此是“克隆羊”。
“克隆羊”的誕生，在全世界引起了轟動(dòng)。它的難能可貴之處在于換進(jìn)去的是體細(xì)胞的核，而不是胚胎細(xì)胞核。這個(gè)結(jié)果證明：動(dòng)物體中執(zhí)行特殊功能、具有特定形態(tài)的所謂高度分化的細(xì)胞與受精卵一樣具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛在能力。也就是說(shuō)，動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞一樣，也具有全能性。
克隆技術(shù)造福人類
克隆技術(shù)會(huì)給人類帶來(lái)極大的好處。例如，英國(guó)PPL公司已培育出羊奶中含有治療肺氣腫的α-I抗胰蛋白酶的母羊。這種羊奶的售價(jià)是6000美元一升。一只母羊就好比一座制藥廠。用什么辦法能最有效、最方便地使這種羊擴(kuò)大繁殖呢？最好的辦法就是“克隆”。同樣，荷蘭PHP公司培育出能分泌人乳鐵蛋白的牛，以色列LAS公司育成了能生產(chǎn)血清白蛋白的羊。這些高附加值的牲畜如何有效地繁殖？答案當(dāng)然還是“克隆”。
母馬配公驢可以得到雜種優(yōu)勢(shì)特別強(qiáng)的動(dòng)物騾，然而騾不能繁殖后代，那么，優(yōu)良的騾如何擴(kuò)大繁殖？最好的辦法也是“克隆”。我國(guó)的大熊貓是國(guó)寶，但自然交配成功率低，因此已瀕臨絕種。如何挽救這類珍稀動(dòng)物？“克隆”為人類提供了切實(shí)可行的途徑。
除此之外，克隆動(dòng)物對(duì)于研究癌生物學(xué)、研究免疫學(xué)、研究人的壽命等都有不可低估的作用。
不可否認(rèn)，“克隆綿羊”的問(wèn)世也引起了許多人對(duì)“克隆人”的興趣。例如，有人在考慮，是否可用自己的細(xì)胞克隆成一個(gè)胚胎，在其成形前就冰凍起來(lái)。在將來(lái)的某一天，自身的某個(gè)器官出了問(wèn)題時(shí)，就可從胚胎中取出這個(gè)器官進(jìn)行培養(yǎng)，然后替換自己病變的器官。這也就是用克隆法為人類自身提供“配件”。
有關(guān)“克隆人”的討論提醒人們，科技進(jìn)步是一首悲喜交集的進(jìn)行曲?？萍荚桨l(fā)展，對(duì)社會(huì)的滲透越廣泛深入，就越有可能引起許多有關(guān)的倫理、道德和法律等問(wèn)題。我想用諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、著名分子生物學(xué)家J.D.?沃森的話來(lái)結(jié)束本文：“可以期待，許多生物學(xué)家，特別是那些從事無(wú)性繁殖研究的科學(xué)家，將會(huì)嚴(yán)肅地考慮它的含意，并展開(kāi)科學(xué)討論，用以教育世界人民。”
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