據新華社訊英國科學界近日發(fā)起培養(yǎng)“長壽鼠”的比賽,希望通過延長實驗鼠的壽命推進人類自身的抗衰老研究。
此次比賽以《圣經》中傳說活到969歲的長壽人物瑪土撒拉的名字命名,稱為“瑪土撒拉鼠大獎賽”。比賽組織者、劍橋大學的奧布里·德格里在接受英國廣播公司采訪時說,延長嚙齒類動物壽命的技術對于揭示人類衰老原因、延長人類壽命都很有意義。
目前,老鼠的長壽記錄由一只代號為“GHR-KO11C”的實驗鼠保持,它死時差一星期5周歲,比普通實驗鼠長壽兩年,相當于人活到150歲。美國南伊利諾伊大學的科學家在培養(yǎng)這只老鼠時,改變了控制機體對生長激素產生反應的基因,從而防止實驗鼠的DNA受到與衰老相關的損傷。
此項比賽設立了高達兩萬英鎊的獎金,打破記錄的科學家將根據實驗鼠壽命超出記錄的天數按比例分享獎金。研究人員可采用轉基因、干細胞療法等各種延長壽命的技術。
人都有生老病死的說法,如果真的不生病那就是長生不老,想活多久就可以多久,只要不發(fā)生以外導致死亡,不過這種一般無法實現,中國上下五千年,很多人都曾經嘗試過,很多古時候的人,用重金屬來延長生命,結果最后導致重金屬超標,越延長生命死的越快,所以長生不老藥和永遠不生病是不可能的。
其實我們的細胞衰老也是一種病,只是現在一直無法解決細胞衰老,當我們細胞變得老化,或者發(fā)黑以及細胞繼續(xù)分類生長就是一種病,如果沒有細胞分裂這種病,或者說是可以解決這種病,我們每一個人可以實現長生不老,其實長生不老原理就是組織細胞衰老,我們現在雖然科學非常厲害了,但是始終沒有方法可以防止細胞衰老的辦法,如果真的發(fā)明出來,你真的是可以說是奇跡了,所以長生不老實在是每一個人夢寐以求的事,但是他的原理至今沒有被我們的醫(yī)學界科學家破解,我門這里一個單位就是專門對糖尿病進行研究的,據說是已經治愈了不少,但是是不是真的那就真的不知道了,其實這也是一種科技的進步,在濰坊那邊據說已經臨床應用了,也是讓我門非常期待的事情。不過長生不老只能是閑談,實現這個愿望可能短時間無法完成,期待我們在不久的將來能夠完成。
目前我了解的一個生命最長的就是印度一位老人,好像是一百四十多歲了,自己的兒子和孫子幾乎都沒了,他活著也非常的痛苦,想死都死不了,所以真的長生不老也是一種煩惱,你感覺呢,我們的后代該怎么辦,沒有交替輪回這一說了。
導語:辛西婭·肯揚是當今著名生物學家,以研究衰老的分子機制而著稱。衰老是人們早已注意到的一個自然現象。換句話說,人們想不注意到它都難。自古以來還沒有人能夠逃脫老死的命運,除非他在變老之前就死了。長久以來,人們對衰老的認識一直很有限。隨著科學方法的應用,人們開始一點一點揭開衰老神秘的面紗。
“不吃糖果,不吃甜點,不吃土豆,不吃米飯,不吃面包,不吃意大利面(不吃的意思是不吃或少吃)。只吃不甜的水果。吃肉、雞和魚,吃鱷梨和各種蔬菜,吃堅果,吃奶酪和雞蛋。每天喝一杯紅酒?!?/p>
如果你覺得以上是一份有點另類的減肥食譜,那你就猜錯了。這是生物學家辛西婭·肯揚(Cynthia Kenyon)的長壽食譜,盡管它事實上也可以用來減肥??蠐P以研究衰老的分子機制而著稱。2011年的丹·大衛(wèi)獎(Dan David Prize,包括三個獎項,分別針對過去、現在和未來三個時間段)把代表未來的部分授予了加州大學舊金山的肯揚和哈佛大學的蓋里·拉夫康(Gary Ruvkun),以表彰他們在衰老研究領域做出的貢獻。這兩位科學家因此平分了100萬美元的獎金。?
衰老是人們早已注意到的一個自然現象。換句話說,人們想不注意到它都難。自古以來還沒有人能夠逃脫老死的命運,除非他在變老之前就死了。有些人認為,凡事有生就有滅,這是不可抗拒的規(guī)律。同時又有些人在做著長生不老的美夢。但這樣的思辨只是翻來覆去地在原地打轉,并沒有多少實際的意義。長久以來,人們對衰老的認識一直很有限。
后來,隨著科學方法的應用,人們開始一點一點揭開衰老神秘的面紗。早期衰老研究的進展主要體現在進化生物學領域,因為進化論是生物學的一座燈塔,它讓人們可以穿透迷霧,跳過具體技術上的限制直達目的。英國博物學家華萊士(Alfred Russel Wallace)是已知最早提出關于衰老的進化問題的科學家,但第一個真正著手研究衰老進化的是德國進化生物學家魏斯曼(August Weizmann)。魏斯曼曾經認為老年個體的死亡可以給年輕個體讓出更多的空間和資源,因此對整個物種的生存有利。然而,這一看似合理的假設恰恰違背了自然選擇原理。魏斯曼后來放棄了這一假說。衰老使生物體的生理機能全面下降,它本身顯然不可能是自然選擇保留下來的優(yōu)勢,而只可能是其它優(yōu)勢的副產品。經過米德瓦(Peter B. Medawar,1960年獲諾貝爾生理醫(yī)學獎)、威廉姆斯(George C. Williams)、漢密爾頓(William Donald Hamilton)等偉大的科學家們一系列的努力,關于衰老的經典進化生物學理論逐步建立并得到完善。
從進化的角度看,生物的生殖能力越強,壽命越長就能留下越多的后代。不過長壽和生殖都不是免費的午餐。生物體需要去平衡二者的關系,把有限的資源合理地分配,才能達到利益最大化。人們把這種現象稱為“權衡”(trade off)。由此不難得出,生活在惡劣環(huán)境中的動物傾向于更早更快的繁殖,因為它們多數并不能活到老年,長壽對它們來說是沒有意義的;而生活在寬松環(huán)境中的動物則更傾向于長壽。進化生物學理論能夠成功地解釋許多衰老相關的問題,但它并不能告訴我們衰老的機制,也就是說,生物是怎樣衰老的。既然不清楚衰老的機制,人們也就無法采取措施去延緩衰老。研究者們通過“強制晚育”的人工選擇得到了壽命顯著變長的果蠅,但這并不是讓短壽的果蠅變得長壽了,而是把它們都淘汰掉了。關于衰老的機制,科學家們提出了多種假說,不過目前還沒有哪一種非常令人滿意。上世紀七八十年代以來分子生物學技術的快速發(fā)展讓生物學的許多門類都進入了一個嶄新的時代,衰老也不例外。而這次,就輪到肯揚大放異彩了。
1954年辛西婭·肯揚出生于芝加哥,后來他們全家搬到了佐治亞州的雅典。辛西婭的父母都在佐治亞大學工作,父親是地理學教授,母親是物理系的管理人員。兒時的辛西婭曾經想當一個音樂家。后來她就讀于佐治亞大學的英文專業(yè),那時的她又想成為一個作家。她曾經試圖通過讀小說來了解世界——這顯然并不是一個很好的途徑。辛西婭曾經一度陷入迷茫。一天,她的母親送給她一本沃森(James D. Watson,1962年獲諾貝爾生理醫(yī)學獎)的《基因分子生物學》(Molecular Biology of the Gene)。這個看似偶然的事件從此改變了辛西婭的人生軌跡。沃森的著作激起了她內心深處的靈光,分子生物學正是她需要的探尋事物真相的理想方法。辛西婭轉到了生物化學專業(yè),并于1976年以優(yōu)異的成績畢業(yè)。之后,辛西婭去了麻省理工學院讀研究生,研究大腸桿菌DNA損傷和修復過程中的基因表達。一走上科學這條康莊大道,辛西婭立即顯出了非凡的天賦。她在研究生階段就做出了重要的發(fā)現。期間,她發(fā)表了三篇研究論文,其中有一篇在《自然》(Nature)雜志上。由于肯揚日后的成就太大,她早期的貢獻已經少有人提及,反倒是另一件非學術的事件更引人矚目一些。那就是辛西婭·肯揚與線蟲的邂逅。
肯揚所在的實驗室與赫爾維茨(H. Robert Horvitz)的實驗室相鄰。那時的赫爾維茨還是一位年輕的科學家??蠐P在赫爾維茨實驗室里見到了神奇的秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)??蠐P和線蟲一見鐘情,決定從研究細菌轉到研究線蟲。不過她并沒有簡單地搬到隔壁的赫爾維茨實驗室,而是直接到英國劍橋大學投到了赫爾維茨的老師、線蟲生物模型的祖師爺布倫納(Sydney Brenner)的門下,成了布倫納的一名博士后。2002年布倫納、赫爾維茨以及布倫納的另一位學生蘇爾斯頓(John E. Sulston)獲得了諾貝爾生理醫(yī)學獎。肯揚在布倫納實驗室從事發(fā)育生物學方面的研究。她一開始并沒有注意到年老的線蟲,因為線蟲繁殖很快,一條線蟲在變老之前就已經淹沒在它的后代的海洋中,找不到了。有一次肯揚培養(yǎng)一株生育率極低的線蟲,她把一個培養(yǎng)皿放在培養(yǎng)箱里忘了處理。幾個星期后,這些線蟲已經是風燭殘年了。由于這些幾乎不育的線蟲只生育了極少的后代,它們仍然能夠被分辨出來。當肯揚再看到它們時,這些蟲子確實已經非常老了,它們身體皺縮,行動遲緩,即使從沒見過線蟲的人也能看出它們是一些年老的蟲子。肯揚感到有些難過,并想到自己將來也會變老,然后她又想她可以研究這些,找到控制衰老的基因。
1986年,肯揚離開布倫納實驗室,并在加州大學舊金山找到了教職,繼續(xù)發(fā)育生物學方面的研究??蠐P的事業(yè)開展得非常成功。開始的幾年中,她的實驗室研究線蟲早期發(fā)育中的模式形成(pattern formation),連續(xù)在《細胞》(Cell)和《自然》等雜志上發(fā)表了數篇文章。然而,發(fā)育生物學領域的成功并沒有削弱肯揚對衰老的興趣,她一直都想開展衰老方面的研究。
1930年代人們發(fā)現減少熱量攝入能夠延長嚙齒動物的壽命。這一現象的原因并不清楚,通常的解釋是食物缺乏讓動物把更多的資源用于身體的維護而非生殖。1970年代,科羅拉多大學克拉斯(Michael Klass)的研究顯示,節(jié)食能延長線蟲的壽命并降低它們的生殖力。之后,他又發(fā)現低溫也能延長線蟲的壽命??死怪趾Y選影響壽命的突變,并得到了一些長壽的品系,但他并不覺得這些突變很有意思,因為它們在長壽的同時又伴有攝食障礙。克拉斯認為這實際上是由于節(jié)食導致的長壽。此后,另一位科學家約翰遜(Tom Johnson)也得到了一些長壽突變。同時他也遇到了和克拉斯類似的問題——這些線蟲的生殖力比野生型低得多。根據當時人們普遍接受的進化生物學理論,生殖和壽命之間存在一個權衡,生殖力低的個體可能把資源省下來維持更長的壽命。因此這個突變可能是通過降低生殖力間接地延長了線蟲的壽命。
克拉斯和約翰遜囿于傳統(tǒng)的觀念都沒有取得更大的進展,肯揚卻有著自己獨到的認識。1960年代,黑弗里克(Leonard Hayflick)發(fā)現正常細胞的分裂次數存在一個上限,這就是著名的黑弗里克界限(Hayflick limit)。肯揚認為這一現象提示了生物體內部有一個“生命計時器”(life timer)。在發(fā)育生物學的研究中,肯揚實驗室和其他一些實驗室發(fā)現有些基因的功能在進化上距離很遠的物種的發(fā)育中出乎意料的保守??蠐P猜想既然衰老——如同發(fā)育——也是生物界廣泛存在的現象,那么也會有一個比較通用的調控機制,這些機制是由一些基因調控的,因此通過改變這些基因的活性就能改變壽命的長短。
當時,人們大多認為衰老是一種被動的過程,就像鞋子被穿破了一樣。由于衰老對生物體的生存不利,進化不會賦予物種一套衰老的機制。然而,基于在麻省理工學院時研究細菌時的經驗,肯揚知道即使是不利的生理現象也可能是由基因控制的,比如紫外線引起的DNA突變就需要特定基因的參與??傊?,肯揚堅信通過研究衰老能夠發(fā)現新的重要規(guī)律。
可是,不只科學家們不看好肯揚的構想,研究生們也不愿意做衰老方面的研究??蠐P很容易找到愿意做發(fā)育的學生,但一直沒有人愿意做衰老。直到1992年終于有一個輪轉(rotation)的研究生答應做衰老方面的課題。實驗進行得很順利,但這個研究生還是不愿意繼續(xù)。之后又由其他輪轉的研究生接著做。這些研究生后來都沒有選擇留在肯揚的實驗室。由于參與課題的全是短期輪轉的研究生,當了好幾年“老板”的肯揚不得不親自操刀上陣,比學生做的實驗還多。結果發(fā)表時,肯揚是論文的第一作者,而通常的情形是學生或博士后是實驗的主要完成者,導師的名字放在最后。論文發(fā)表在1993年的《自然》雜志上。這篇只有短短三頁的論文開啟了用現代分子生物學手段研究衰老的新時代,并且成了這一領域的經典。
這項研究中,肯揚等發(fā)現了daf-2基因的突變能夠使線蟲的壽命延長到兩倍以上。長壽原來如此簡單,簡單到只需改變一個基因!他們還發(fā)現在這一過程中daf-16是必需的,如果daf-2和daf-16同時突變則線蟲的壽命不能延長。這樣,一個調控壽命長短的信號途徑有了大致的輪廓,首次展示了衰老是可以被基因調控的。這些長壽線蟲的生育能力稍微有些下降,但肯揚認為線蟲壽命的延長背后有它的一套機制,而不只是生殖力下降的簡單回饋。他們用激光破壞了線蟲胚胎中生殖系統(tǒng)的前體細胞,讓這些線蟲長成完全不育的個體。然而這些線蟲的壽命跟野生型并無差別。這至少說明單純的降低生殖力并不能讓生物體把省下來的資源用于維持更長的壽命。而在以后的研究中,又有不同的實驗室獨立發(fā)現了具有正常生殖力的daf-2突變的長壽線蟲。
肯揚的實驗結果似乎和權衡理論發(fā)生了沖突,但實際上二者并沒有根本的矛盾。這些長壽線蟲雖然有和野生型相當的生殖力,但這只是在實驗室的培養(yǎng)環(huán)境里,它們在線蟲的野生環(huán)境中不一定有很強的競爭力。如果把它們放到野生環(huán)境中,它們很可能會被淘汰。而前述的通過強制晚育得到長壽果蠅的方法同樣也涉及環(huán)境的改變——讓早生快生變得沒有優(yōu)勢。除了壽命長,肯揚的長壽線蟲和那些長壽果蠅還有不少相似的特征,因此它們很可能具有類似的變異。只不過一個相當于傳統(tǒng)育種,一個相當于現代育種。近年來又有研究表明,通過合理調配膳食中氨基酸的比例,能讓節(jié)食的動物也擁有正常的生殖力。權衡只是特定物種在特定環(huán)境中受到的限制,如果環(huán)境改變了,權衡將不再有意義。有些人認為延長壽命必然導致生殖力下降,這是不合理的。肯揚一直不喜歡權衡的說法。與在學術論文中的謹慎態(tài)度不同,肯揚面對媒體更大膽一些。她曾經表示,所謂的權衡是胡說。
關于衰老機制的理論五花八門,但基本上可以歸為“被動理論”和“主動理論”兩類。被動理論認為衰老是由于錯誤和損傷的積累造成的,而主動理論則認為存在基因調控的衰老程序。肯揚顯然傾向于主動理論。比如被動理論認為節(jié)食降低了代謝率,減少了自由基的產生,進而減少了對機體的損傷,因此可以延緩衰老;肯揚則認為節(jié)食激活了某些抗衰老的信號途徑,如果采用其它方法激活這些途徑,則不必節(jié)食也能達到延緩衰老的目的。
顯然,被動理論與進化生物學之間的關系更諧調。其實主動理論和進化生物學也并非不能調和,只是其間的邏輯更精巧,不像前者那樣直觀。
也許肯揚的眼光太超前了,一開始人們并沒有意識到她這些發(fā)現的意義。當肯揚告訴拉夫康daf-2突變的線蟲很長壽時,拉夫康說:“衰老?你是說你們研究老蟲子嗎?”不過作為一個出色的科學家,拉夫康很快醒悟并且也開始研究衰老,后來他成了肯揚最主要的競爭對手。
拉夫康實驗室率先確定了daf-2的基因序列,并于1997年在《自然》上發(fā)表。讓人們感到震驚的是,daf-2編碼的蛋白是人類胰島素和胰島素樣生長因子-1(IGF-1)的受體的同源蛋白。胰島素是一種在進化中相當保守的激素,它在糖代謝中起到至關重要的作用,同時它又是重要的生長因子,能夠和具有酪氨酸激酶活性的受體結合,激活一系列的細胞信號。可是,抑制胰島素/IGF-1的信號途徑居然可以延長壽命。人們不免會有些懷疑,至少覺得這個發(fā)現不太有應用價值,因為如果抑制了胰島素途徑,也許我們還沒等長壽就先得了糖尿病。
然而,越來越多的研究顯示在線蟲、果蠅和小鼠等不同實驗動物中,許多胰島素/IGF-1途徑中蛋白的突變都能改變動物的壽命。而且,在實驗室之外也有類似的證據,比如通常體型小的動物代謝快,壽命也相對較短,但小型狗的壽命卻比大型狗的壽命長,而小型狗之所以體型小,就是因為IGF-1基因的突變。甚至,在世界范圍不同人種中也發(fā)現一些長壽家系與daf-16同源蛋白的變異有關。
從1997年起,衰老的研究一下子變得熱門起來。不但胰島素/IGF-1途徑得到了更深入的研究,其它與壽命相關的途徑也陸續(xù)被發(fā)現。通過不同突變的組合,線蟲的壽命一度被延長到野生型的6倍,后來又延長到了10倍。釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的壽命也被延長到了10倍以上。
不過,“高等”動物中的情形就沒有這么理想了,目前小鼠的壽命只能被延長10-20%。一方面,哺乳動物體系的實驗比線蟲體系的難度大,而且哺乳動物的壽命又比線蟲長得多——線蟲能活20天左右,小鼠卻能活2-3年——研究哺乳動物壽命的時間成本也就高得多。這些都制約了哺乳動物壽命的研究。另一方面,也很難想象人類的壽命能像線蟲那樣被延長幾倍。當然,對人類這樣長壽的動物來說不用幾倍,20%就已經極為壯觀了。
肯揚對延長人類的壽命一直相當樂觀,她認為人和線蟲在分子生物學水平上非常相似,在線蟲中的發(fā)現將來很可能在人類中應用。這意味著人類的壽命將在很大程度上被延長,更重要的是年輕的時間變長了,衰老被全面推遲。你不用擔心因為長壽而受到老年癡呆或白內障等老年病的折磨,人們的退休時間也大大推遲,社會的負擔并不會加重。也就是說,人的壽命變長了,但人口老齡化反而減輕了。這似乎是天上掉餡餅的便宜事,不過太空遨游、器官移植、互聯網等等也曾經都是些天上的餡餅,肯揚的夢想也未必不能實現。
有人不無諷刺地說,科學家們能讓實驗動物的壽命延長數倍,卻不能讓人延長哪怕幾年的壽命。這么說未免有些冤枉。醫(yī)學的發(fā)展已經而且仍然在不斷地延長人類的壽命,而現在衰老的基礎研究將來也一定會讓人們受益??蠐P并不只是“紙上談兵”,在科研之外,她還參與組建了一個名為Elixir的公司(Elixir是長生不老泉的意思),研發(fā)抗衰老藥物??蠐P表示,衰老不是一種病,FDA不會批準治療衰老的藥物,但是可以開發(fā)一些通過阻斷衰老途徑來治療糖尿病、肥胖等老年病的藥物。
在生活中肯揚也身體力行,希望自己能盡量保持年輕的狀態(tài)。不過目前可供選擇的方法并不多。對于健康人當然不能像對實驗動物那樣改變基因,藥物中已知雷帕霉素(rapamycin)能夠延長包括小鼠在內的多種動物的壽命,但雷帕霉素是一種免疫抑制劑,在到處都是病原體的世界上服用免疫抑制劑顯然不是明智的選擇。最好的方法還是從日常飲食上入手。幾乎所有的科學家都相信節(jié)食會像延長小鼠壽命那樣延長人的壽命。美國國立衛(wèi)生研究院衰老研究所的邁特森(Mark Mattson)就是一位堅持吃低熱量膳食的科學家??蠐P也曾經試過低熱量膳食,但她無法忍受持續(xù)的饑餓,最終她決定采用低糖膳食,這就是我們在篇頭看到的食譜。糖代謝在物質與能量代謝中占據中心位置,而且糖代謝的途徑在進化中非常保守??蠐P的研究顯示在線蟲膳食中添加葡萄糖會使其壽命縮短。攝入糖類會刺激機體分泌胰島素,而減少糖類的攝入則可以降低胰島素途徑的活性,可能起到抑制衰老的作用。也就是說“吃得甜,活得短;少吃糖,活得長”。另外,喝紅酒是因為其中白藜蘆醇(resveratrol)的含量是日常飲食中最高的。目前已有一些研究表明白藜蘆醇能夠延長實驗動物的壽命??蠐P對自己的食譜十分滿意。她說血脂在200以下都是正常的,而她自己的只有30,她還保持者大學時的體重,她感覺到像小孩子一樣充滿活力。
肯揚沒有忘了告訴人們這個食譜的效果并沒有得到證明,她也不推薦別人采用。這其實只是科學家的名人軼事??蠐P看上去并沒有比同齡人更年輕,即使將來她真的活到了120歲,也不一定是這個食譜的功勞。相反,如果肯揚并不長壽也絲毫不能抹殺她的研究的意義。
二十多年來,肯揚實驗室發(fā)表了80余篇研究論文和綜述,其中在《細胞》、《自然》和《科學》(Science)上的論文就有30余篇。普通研究者靠好雜志裝門面,而大科學家則是好雜志的門面。肯揚是美國科學院院士和美國藝術與科學院院士。她曾經獲得過多個獎項,包括前述的丹·大衛(wèi)獎。肯揚還培養(yǎng)了許多優(yōu)秀的研究者,其中最出色的是安德魯·迪林(Andrew Dillin)。迪林在索爾克研究所從事衰老研究,現已儼然是線蟲界最閃耀的一顆新星。
肯揚的研究仍在堅實地推進,不過近年來并沒有太令人震驚的發(fā)現。然而,去年衰老領域卻有一篇石破天驚的論文(又是發(fā)表在《自然》上)。哈佛大學德賓諾(Ronald A. DePinho)實驗室通過激活端粒酶的表達讓端粒缺陷的早老小鼠實現了返老還童。雖然只是早老的而不是正常衰老的小鼠,但至少說明已經衰老的機體仍然有潛力重新變得年輕,衰老——長久以來人們心目中的不歸路——竟然也可以逆轉!我們不知道接下來科學家們還會帶給我們怎樣的驚奇。也許肯揚手中的衰老研究領袖的接力棒不久就會交給其他的研究者,但肯揚的研究在科學史上仍將擁有無可替代的地位。
如果有一天你和你的伴侶、朋友們都已百歲有余,但依然活力四射,盡享人生幸福時,希望你能記住一些科學家的名字,而這其中一定要有辛西婭·肯揚。
(作者:內含子 生物化學與分子生物學博士)
克隆技術可使人類對流產有更多的認識,以發(fā)展治療習慣性流產的方法,解除那些不能成為母親的女性的痛苦。同時,通過研究桑葚胚附著于子宮壁的原理,有望發(fā)展新的避孕技術。
--克隆實驗的實施促進了遺傳學的發(fā)展,為“制造”能移植于人體的動物器官開辟了前景。胚胎發(fā)育過程中桑葚胚的生長特征與癌細胞的生長有相似之處。如果人類在研究克隆技術的過程中找到了制止胚胎發(fā)育進程的方法,則在治療中終止癌癥的擴散應該克隆是英文 clone的音譯,簡單講就是一種人工誘導的無性繁殖方式。但克隆與無性繁殖是不同的。無性繁殖是指不經過雌雄兩性生殖細胞的結合、只由一個生物體產生后代的生殖方式,常見的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、莖、葉等經過壓條、扦插或嫁接等方式產生新個體也叫無性繁殖。綿羊、猴子和牛等動物沒有人工操作是不能進行無性繁殖的??茖W家把人工遺傳操作動、植物的繁殖過程叫克隆,這門生物技術叫克隆技術。
克隆技術的設想是由德國胚胎學家于1938年首次提 出的,1952年,科學家首先用青蛙開展克隆實驗,之后不斷有人利用各種動物進行克隆技術研究。由于該項技術幾乎沒有取得進展,研究工作在80年代初期一度進入低谷。 后來,有人用哺乳動物胚胎細胞進行克隆取得成功。 1996年7月5日,英國科學家伊恩·維爾穆特博士用成年羊體細胞克隆出一只活產羊,給克隆技術研究帶來了重大突破,它突破了以往只能用胚胎細胞進行動物克隆的技術難 關,首次實現了用體細胞進行動物克隆的目標,實現了更高意義上的動物復制。研究克隆技術的目標是找到更好的辦法改變家畜的基因構成,培育出成群的能夠為消費者提供可能需要的更好的食品或任何化學物質的動物。
克隆的基本過程是先將含有遺傳物質的供體細胞的核移 植到去除了細胞核的卵細胞中,利用微電流刺激等使兩者融合為一體,然后促使這一新細胞分裂繁殖發(fā)育成胚胎,當胚胎發(fā)育到一定程度后(羅斯林研究所克隆羊采用的時間約為 6天)再被植入動物子宮中使動物懷孕使可產下與提供細胞 者基因相同的動物。這一過程中如果對供體細胞進行基因改造,那么無性繁殖的動物后代基因就會發(fā)生相同的變化。培育成功三代克隆鼠的“火奴魯魯技術”與克隆多利羊技術的主要區(qū)別在于克隆過程中的遺傳物質不經過培養(yǎng)液的培養(yǎng),而是直接用物理方法注入卵細胞。這一過程中采用化學刺激法代替電刺激法來重新對卵細胞進行控制。1998年7月 5日,日本石川縣畜產綜合中心與近畿大學畜產學研究室的科學家宣布,他們利用成年動物體細胞克隆的兩頭牛犢誕生。這兩頭克隆牛的誕生表明克隆成年動物的技術是可重復的。
當蘇格蘭的羅斯林研究所1996年利用克隆技術克隆出小羊多利后,這一成果立即被譽為本世紀最重大的也是最有爭論的科技突破之一。這一突破帶來的好處是顯而易見的。 利用這一技術可以在搶救珍奇瀕危動物、復制優(yōu)良家畜個體、 擴大良種動物群體、提高畜群遺傳素質和生產性能、提供足量試驗動物、推進轉基因動物研究、攻克遺傳性疾病、研制 高水平新藥、生產可供人移植的內臟器官等研究中發(fā)揮作用。
在肯定了這種技術的正面作用的同時,人們更大程度上表示了對這種技術的擔憂,他僑銜?綣?褂貌壞保?庵旨際蹩贍芏隕肪巢て詰牟渙加跋歟?恍┛蒲Ъ胰銜 果在畜牧業(yè)中大量推廣這種無性繁殖技術,很可能破壞生態(tài)平衡,導致一些疾病的大規(guī)模傳播;如果將其應用在人類自身的繁殖上,將產生巨大的倫理危機。
克隆羊多莉的身份被披露后,美國俄勒岡科學家也證實他們于1996年8月已經利用克隆胚胎培育出猴子;又有傳說,比利時一醫(yī)生已無意中克隆出一個男孩。盡管比利時科學家否認克隆人的報道,但是各國政府對克隆技術在法律 和倫理方面可能造成的影響非常重視,美、德、法、英、加 等國紛紛成立專家小組研究這一問題,科學家們也要求對這 一領域的研究加以限制。世界衛(wèi)生組織總干事中島宏和歐盟委員會負責科研的委員1997年3月11日分別發(fā)表聲明 和談話,表示反對進行人體克隆試驗。目前各國對這項技術較為一致的看法是制定法律加強對這種技術的管理,并嚴禁用它復制人類??寺〕鲂⊙蚨嗬挠茖W家維爾穆特也說, 用來克隆多利的那種技術效率極低,在他成功克隆出多利之前該技術曾導致先天缺損動物的出生。將這種技術用于人類 是“非常不人道的”。
中國政府也十分重視克隆技術及其提出的相關問題,國家科委和農業(yè)部等部門已多次召開有各方面專家參加的研討、 座談會,并就有關問題達成共識。專家們認為,動物克隆技術的成功是科學研究上的一個重大事件,它既有有益的一面, 又有不利的可能,必須采取措施加以規(guī)范,嚴格控制住有害的一面,使這項技術造福于人類。
1997年11月11日,聯合國教科文組織第29屆 大會在巴黎通過一項題為《世界人類基因組與人權宣言》的文件,明確反對用克隆技術繁殖人。文件指出,應當利用生物學、遺傳學和醫(yī)學在人類基因組研究方面的成果,但是, 這咱研究必須以維護和改善公眾的健康狀況為目的,違背人 的尊嚴的作法,如用克隆技術繁殖人的作法,是不能允許的。
1998年1月12日,歐洲19個國家在法國巴黎簽署了一項嚴格禁止克隆人的協議(european protocol on banning human cloning)。這是國際上第一個禁止克隆人的 法律文件,是對《歐洲生物醫(yī)學條約》的補充。這項禁止克 隆人協議規(guī)定,禁止各簽約國的研究機構或個人使用任何技術創(chuàng)造與一活人或死人基因相似的人,否則予以重罰。違反協議的研究人員和醫(yī)生將被禁止從事研究和行醫(yī),有關研究 所或醫(yī)院的執(zhí)照將被吊銷。如果簽約國研究機構或個人在歐洲以外地區(qū)進行這類活動也將追究法律責任。在協議上簽字的國家有法國、丹麥、立陶宛、芬蘭、希臘、愛爾蘭、意大 利、拉脫維亞、盧森堡、摩爾多瓦、挪威、葡萄牙、羅馬尼 亞、斯洛文尼亞、西班牙、瑞典、馬其頓、土耳其和圣馬力諾。
克隆技術的發(fā)展
克隆,是Clone的譯音,意為無性繁殖,克隆技術即無性繁殖技術。前不久報道的英國羅斯林研究所試驗成功的克隆羊多利,是首次利用體細胞克隆成功的,它在生物工程史上揭開了新的一頁。
克隆技術已經歷了三個發(fā)展時期:
第一個時期是微生物克隆,即由一個細菌復制出成千上萬個和它一模一樣的細菌而變成一個細菌群。
第二個時期是生物技術克隆,如DNA克隆。
第三個時期就是動物克隆,即由一個細胞克隆成一個動物。
在自然界,有不少植物具有先天的克隆本能,如番薯、馬鈴薯、玫瑰等插枝繁殖的植物。而動物的克隆技術,則經歷了由胚胎細胞到體細胞的發(fā)展過程。早在本世紀50年代,美國的科學家以兩棲動物和魚類作研究對象,首創(chuàng)了細胞核移植技術,他們研究細胞發(fā)育分化的潛能問題,細胞質和細胞核的相互作用問題。1986年英國科學家魏拉德森首次把胚胎細胞利用細胞核移植法克隆出一只羊,以后又有人相繼克隆出牛、羊、鼠、兔、猴等動物。我國的克隆技術也頗有成就,80年代末,我國克隆出一只兔,1991年西北農業(yè)大學發(fā)育研究所與江蘇農學院克隆羊成功,1993年中科院發(fā)育生物研究所與揚州大學農學院共同克隆出一批山羊,1995年華南師大和廣西農大合作克隆出牛,接著中國農科院畜牧研究所于1996年克隆牛獲得成功。而美國最近克隆猴取得成功,日本科學家也聲稱他們繁殖出200多頭“克隆?!?。以上所述的克隆動物,都是用胚胎細胞作為供體細胞進行細胞核移植而獲得成功的。
1997年2月英國羅斯林研究所宣布克隆成功的小羊多利,是用乳腺上皮細胞作為供體細胞進行細胞核移植的,它翻開了生物克隆史上嶄新的一頁,突破了利用胚胎細胞進行核移植的傳統(tǒng)方式,使克隆技術有了長足的進展。整個克隆過程如下:科學家選取了三只母羊,先將一只母羊的卵細胞中所有遺傳物質吸出,然后將另一只6歲母羊的乳腺細胞與之融合,形成一個含有新遺傳物質的卵細胞,并促使它分裂發(fā)育成胚胎,當這一胚胎生長到一定程度時再將它植入第三只母羊的子宮中,由它孕育并產下克隆羊多利。多利酷像提供乳腺細胞的6歲母羊。 小羊多利是世界上第一個利用體細胞克隆成功的動物??寺《嗬某晒Γ瑥睦碚撋险f明了高度分化細胞,經過一定手段處理之后,也可回復到受精卵時期的合子功能;說明了在發(fā)育過程中,細胞質對異源的細胞核的發(fā)育有調控作用。它對生物遺傳疾病的治療、優(yōu)良品種的培育和擴群等提供了重要途徑,對物種的優(yōu)化、瀕危動物的種質保存,對轉基因動物的擴群均有一定作用。 自克隆小羊多利成功后,世界各國引起強烈的反響,有的看作福音,有的則視為禍水,筆者以為對新技術應采取支持態(tài)度,生物克隆取得突破,最大的好處是培養(yǎng)大量品質優(yōu)良的家畜,豐富人們的物質生活,使畜牧業(yè)的成本降低,效率提高,還可提供某些藥物原料以提高人類免疫功能等等。在小羊多利之前,羅斯林研究所曾培育出一只奶中含治療血友病藥物原料的轉基因羊,一家公司以50萬英鎊的高價買去。如果利用體細胞大批“復制”這只羊,就可挽救更多患者的生命。另外,利用克隆技術可以大量復制珍稀動物,挽救瀕危物種,調節(jié)大自然的生態(tài)平衡,為人類造福,何來憂患呢?當然,克隆技術也可能帶來負面影響,一些克隆動物在遺傳上是全等的,一種特定病毒或其它疾病的感染,將會帶來災難,如果無計劃克隆動物,會擾亂物種的進化規(guī)律,干擾性別比例,這種對生物界的人為控制會帶來許多意想不到的危害。但只要采取相應的研究對策,制訂科學的克隆計劃,這種負效應就可以避免。
至于克隆人,這是一個沒有意義的研究課題,當代生物史證明,克隆技術只能復制出外貌特征相同的生物,不能克隆出被復制者原有的才能。人的思想才能受后天的制約。所以,即使有人能克隆出酷似歷史上的偉大領袖、偉大科學家那樣的人物,也僅在外貌上相同,卻缺乏偉大領袖、偉大科學家那樣的思想、氣質、才能,試問這樣的克隆具有什么意義?至于有人主張克隆人以取得人體器官,用于醫(yī)學上人體器官的移植,這也是不可行的。因為克隆出來的人首先是一個公民,他享有人權,如果克隆人不肯捐贈器官,你發(fā)明者也不能侵犯人權。 至于克隆無頭的人,那也是不現實的,因為克隆人要生存,首先要吃飯,要思維,沒有頭顱是不可能的,我們總不能培植一個無頭的植物人吧?而且,最重要的是克隆人不符合世情國情,當今世界人口急劇膨脹,不少國家已實行計劃生育,控制人口增長,在這種情況下怎么拆巨資做違背社會發(fā)展規(guī)律的事呢?正如德國研究技術部長呂特格斯所說:“復制人類將不被允許,也一定不會發(fā)生?!?目前,克隆技術在英國又有了新的進展,他們把這一技術應用于人類造血事業(yè)。英國的PPL公司是克隆技術的經濟后臺,它的主管羅思詹姆斯博士說:“從研究多利中我們知道,我們可以用一個細胞制造出一只轉基因動物。我們現在正利用這一技術生產人類血液中最重要的組成部分,也就是血漿。”他們與羅斯林研究所合作研究一種帶有人類基因的牛和羊。他們先把動物體內的血漿取出,再取代人類的血漿,這種改變了基因的牛和羊體內就含有人類血漿的重要成分,通過對這些動物的飼養(yǎng)、再克隆或繁殖,就可以得到穩(wěn)定可靠而且相對便宜的血資源,據統(tǒng)計在英國每年價值可達150英鎊。可謂效益匪淺。 克隆技術的前景不可估量。
也為時不遠了。
--克隆技術也可用于檢測胎兒的遺傳缺陷。將受精卵克隆用于檢測各種遺傳疾病,克隆的胚胎與子宮中發(fā)育的胎兒遺傳特征完全相同。
--克隆技術可用于治療神經系統(tǒng)的損傷。成年人的神經組織沒有再生能力,但干細胞可以修復神經系統(tǒng)損傷??寺〖夹g的應用使人類可以得到更多的干細胞用于治療。
--在體外受精手術中,醫(yī)生常常需要將多個受精卵植入子宮,以從中篩選一個進入妊娠階段。但許多女性只能提供一個卵子用于受精。通過克隆可以很好地解決這一問題。這個卵細胞可以克隆成為8個用于受精,從而大大提高妊娠成功率。同時,沒有進入妊娠階段的受精卵可以冰凍起來,將來孩子需要器官移植的時候,選一個冰凍受精卵植入子宮發(fā)育,可提供需要移植的器官。有人還設想,如果父母希望孩子遺傳自己某一方面的天賦或特長,可以通過克隆將自己的優(yōu)勢完全遺傳下來。當然這一設想也遭到了不少質疑。
回答者:天才古楓 - 見習魔法師 二級 3-7 20:56
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當你被追殺的時候找你的克隆人作替死鬼。
回答者:像牛頓叔叔學習 - 見習魔法師 三級 3-7 20:57
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在醫(yī)學上有好處,克隆人雖然有很多壞處,但他也可以使許多沒有生育能力的人完成夢想
現在科學界把克隆分為治療性克隆和生殖性克隆兩種。前者是利用胚胎干細胞克隆人體器官,供醫(yī)學研究、解決器官移植供體不足問題,這是國際科學界和倫理學界都支持的,但有一個前提,就是用于治療性克隆的胚胎不能超出妊娠14天這一界限。
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