关于克隆的事实
克隆是从一个生物身上获取基因信息并创建相同副本的过程。复制的材料称为克隆。遗传学家已经克隆了细胞、组织、基因和整个动物。
虽然这一过程看起来有点未来主义,但大自然已经这样做了数百万年。例如,同卵双胞胎的DNA几乎相同,一些植物和生物体的无性繁殖可以产生基因相同的后代。科学家含培悄们在实验室里进行基因加倍,尽管过程稍有不同。
克隆的工作原理根据国家人类基因组研究所(NHGRI)的说法,有三种不同的克隆类型:
基因克隆,也称为DNA克隆,产生基因拷贝或DNA片段。生殖性克隆可以复制整个动物。治疗性克隆产生胚胎干细胞,用于制造修复或替换受损组织的组织。基因克隆中的,内布拉斯加州大学称,一位基因工程师从生物体中提取DNA,然后利用酶来打破核苷酸(DNA的基本组成部分)之间的键,并将链剪断成基因大小的片段。
质粒,即细菌细胞中的少量DNA,与基因结合。然后,它们被转移到活细菌中。这些细菌被允许生长成待研究的菌落。当一个含有感兴中拆趣基因的细菌群体被定位时,细菌可以被繁殖以产生数百万份的质粒。然后,提取质粒进行基因修饰和转化。
基因修饰,即基因设计,是指基因工程师将基因分割开来,并用新的材料替换其区域。转化是将新的遗传物质转移到一个新的有机体上,从而改变它的遗传过程。生物,如植物,是生长的,它们产生的种子继承了新的遗传特性。
生殖克隆
生殖克隆,根据NHGRI的说法,基因工程师从一个生物体中取出一个成熟的体细胞(除了生殖细胞以外的任何细胞),并将DNA转移到一个卵子细胞中,这个卵子细胞本身的DNA已经被移除。然后,卵子被化学物质启动,开始繁殖过程。最后,卵子被植入与卵子同一物种的雌性子宫中。
母亲生下的动物与捐献体细胞的动物具有相同谈渣的基因组成。这就是绵羊多莉的生产过程。
治疗性克隆
治疗性克隆的工作方式与生殖性克隆类似。细胞是从动物的皮肤上取下,插入供体卵细胞的外膜。然后,卵子被化学诱导产生胚胎干细胞。这些干细胞可以被采集并用于旨在了解疾病和开发新疗法的实验。[信息图表:干细胞克隆的工作原理]
历史
克隆的第一次研究发生在1885年,当时德国科学家汉斯·阿道夫·爱德华德里斯开始研究生殖。根据遗传科学学习中心的数据,1902年,他通过将一个胚胎分成两个独立的、可存活的胚胎,创造了一组双蝾螈。从那以后,克隆技术有了许多突破。1958年,英国生物学家约翰古登从成年青蛙的皮肤细胞中克隆出青蛙。1996年7月5日,一只母羊生下了现在著名的多莉,苏格兰罗斯林研究所(Roslin Institute)的一只芬兰多塞特羔羊(Finn Dorset lamb)是第一只从成年动物细胞中克隆出来的哺乳动物。
“多莉的诞生以及对改变细胞功能的机会的新理解,使研究人员考虑了其他可能的细胞修饰方式,”伊恩•威利(Ian With)说领导创造多莉的团队的科学家拉穆特告诉《生活科学》:“自从多莉诞生以来,更多的动物克隆体已经诞生,这一过程正变得越来越主流。还进行了关于人细胞克隆的研究。2013年,俄勒冈州健康与科学大学的科学家从一名患有罕见遗传病的8个月大的婴儿身上提取了供者DNA,并首次成功克隆了人类胚胎干细胞。不幸的是,研究人员并没有移除细胞来拯救孩子。该项目旨在证明成熟的供体细胞可以用于生产新的供体细胞。这项研究已经发展到将干细胞用于许多不同的应用,包括毛发再生、烧伤治疗等。
当前和未来的应用一些公司目前正在提供使用克隆技术的服务。例如,韩国的Sooam生物科技公司克隆宠物的价格约为10万美元。德克萨斯州的一家名为Viagen Pets的公司以25000美元的价格克隆了猫,以50000美元的价格克隆了狗,
甚至连植物都在克隆。一家公司正在克隆枫树,为吉他制造商提供木材,目的是复制木材中的一种质量,称为塑形,使吉他有一种闪闪发光的外观。
还有许多其他的克隆应用。电影《侏罗纪公园》(Jurassic Park)激起了公众的想象力,并提出了这样一个问题:“我们能否利用克隆技术,通过克隆将已灭绝的物种带回来?”为了使这一过程成功,科学家们需要从已经灭绝的动物身上提取活的DNA,以及一个与已经灭绝的动物有密切关系的活的动物卵。
2003年7月30日,由西班牙北部阿拉贡食物技术和研究中心的Jose Folch领导的一组科学家带回了一只已经灭绝的野生山羊被称为布卡多,或比利牛斯野山羊。据《国家地理》报道,这种克隆动物只活了10分钟,但科学家证明,一种灭绝的动物可以被带回来。哈佛大学的研究人员目前正在致力于克隆长毛象,他们说,他们应该能够在2019年之前做到这一点。
克隆人虽然克隆人目前在世界大多数地区都是非法的,但从人身上克隆干细胞是一个非常有前途的研究领域。干细胞可以被重新编程,成为修复或替换身体中受损组织或细胞所需的任何类型的细胞。干细胞研究有可能帮助脊柱损伤和其他疾病的患者。
另一个研究领域,毛囊克隆,始于十多年前。这只是人类细胞克隆的一个潜在应用:治疗脱发。”“我们最近了解到,当在培养皿中进行细胞培养时,人体毛细胞失去了繁殖的潜力,”外科医生、Orange County毛发修复公司创始人、《毛发移植360:滤泡单位提取》(Jp Medical Ltd.,2015)一书的作者Ken L.Williams Jr说然而,对人类毛囊的全球基因表达分析显示,一种特殊的三维球体培养法可能在未来几年内能够克隆出毛细胞。通过操纵人类毛细胞生长的环境,毛细胞会发生诱导或扩张。
另一个实际的人类细胞克隆例子是使用干细胞帮助烧伤愈合。一家生物技术公司,RenovaCare,创造了它所称的细胞喷雾系统。在这个过程中,干细胞被应用到病人的烧伤部位,而这个应用引发了新的皮肤细胞生长。虽然这仍然是实验性的,但这个过程可以帮助烧伤患者更快地愈合,减少疤痕。
附加资源
遗传科学学习中心:为什么要克隆?NPR:克隆你的狗,仅需10万美元的食品和药物管理局:动物克隆和食品安全
2023-07-23
克隆技术在科学研究方面有着重要的应用。通过克隆技术,科学家们可以复制出相同基因的实验动物,用于不同实验条件下的棚戚观察和研究。这样一来,就能够消除其他变量的干扰,更准确地得出实验结果,推动科学进步。
克隆技术也有很大潜力在医学领域发展。例如,在器官移植方面,通过克隆技术可以复制出与病患完全相同基因的器官,并且不会受到排斥反应的影响。这将大大提高器官移植手术的成功率,并且减少病患等待捐赠器官的时间。
克隆技术还有助于保护濒危物种。许多野生动物正处于灭绝的边缘,而克隆技术可以复制出相同基因的个体,帮助增加物种的数量。虽然这只是一种暂时性的解决方案,但对于保护濒危物种来说,仍然具有重要意义。
克隆是一项有着巨大潜力的科学技术,它不仅可以推动科学悔升研究的进展,还可以在医学和保护生物多样性等领域发挥重要作用。克隆技术也存在一些伦理和道德问题,需要我们在使用中慎重考虑。但无论如何,克隆技术都将继续引领着人类社会的科学发展。