克隆實驗中克隆是英文"clone"或"cloning"的音譯，而英文"clone"則起源於希臘文"Klone"，原意是指幼苗或嫩枝，以無性繁殖或營養繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陸譯為“無性繁殖”在台灣與港澳一般意譯為複製或轉殖或群殖。 中文也有更加確切的詞表達克隆，“無性繁殖”、“無性系化”以及“純系化”。
基本介紹
- 中文名：克隆實驗
- 外文名：clone
- 別名：“無性繁殖、無性系化、純系化”
- 釋義：生物體通過體細胞進行的無性繁殖
簡介,過程,植物克隆實驗,實驗結果,中國克隆實驗,
簡介
克隆是指生物體通過體細胞進行的無性繁殖，以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的後代個體組成的種群。通常是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因組織後代的過程。科學家把人工遺傳操作動物繁殖的過程叫克隆，這門生物技術叫克隆技術，其本身的含義是無性繁殖，即由同一個祖先細胞分裂繁殖而形成的純細胞系，該細胞系中每個細胞的基因彼此相同。
克隆也可以理解為複製、拷貝，就是從原型中產生出同樣的複製品，它的外表及遺傳基因與原型完全相同。 時至今日，“克隆”的含義已不僅僅是“無性繁殖”，凡是來自同一個祖先，無性繁殖出的一群個體，也叫“克隆”。這種來自同一個祖先的無性繁殖的後代群體也叫“無性繁殖系”，簡稱無性系。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後代的生殖方式，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。克隆羊多利也是克隆的產物。關於克隆的構想，我國明代的大作家吳承恩已有精彩的描述——孫悟空經常在緊要關頭拔一把猴毛變出一大群猴子，這當然是神話，但用今天的科學名詞來講就是孫悟空能迅速的克隆自己。從理論上講，猴子毛含全部脫氧核糖核酸序列，也就是可以克隆，但是事實上，我們的技術沒有先進到這樣的地步。
另外一種克隆方法是提取兩個或多個人的基因細胞進行組合形成胚胎,出生後的複製人將有提供基因的幾個人的特徵.就像遊戲(終極刺客代號47)裡面的複製人47\17號一樣,主角殺手47是一個複製人.他的基因來源於五個人的組合在一起.
神奇的克隆正向人類展示它誘人的前景！
過程
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，然後促使這一新細胞分裂繁殖發育成胚胎，當胚胎髮育到一定程度後，再被植入動物子宮中使動物懷孕，便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後代基因就會發生相同的變化。
克隆技術不需要雌雄交配，不需要精子和卵子的結合，只需從動物身上提取一個單細胞，用人工的方法將其培養成胚胎，再將胚胎植入雌性動物體內，就可孕育出新的個體。這種以單細胞培養出來的克隆動物，具有與單細胞供體完全相同的特徵，是單細胞供體的“複製品”。英國英格蘭科學家和美國俄勒岡科學家先後培養出了“克隆羊”和“克隆猴”
。克隆技術的成功，被人們稱為“歷史性的事件，科學的創舉”。有人甚至認為，克隆技術可以同當年核子彈的問世相提並論。
克隆技術可以用來生產“複製人”，可以用來“複製”人，因而引起了全世界的廣泛關注。對人類來說，克隆技術是悲是喜，是禍是福？唯物辯證法認為，世界上的任何事物都是矛盾的統一體，都是一分為二的。克隆技術也是這樣。如果克隆技術被用於“複製”像希特勒之類的戰爭狂人，那會給人類社會帶來什麼呢？即使是用於“複製”普通的人，也會帶來一系列的倫理道德問題。如果把克隆技術套用於畜牧業生產，將會使優良牲畜品種的培育與繁殖發生根本性的變革。若將克隆技術用於基因治療的研究，就極有可能攻克那些危及人類生命健康的癌症、愛滋病等頑疾。克隆技術猶如原子能技術，是一把雙刃劍，劍柄掌握在人類手中。人類應該採取聯合行動，避免“複製人”的出現，使克隆技術造福於人類社會。
植物克隆實驗
許多植物都有先天克隆的本領。例如，從一棵大柳樹上剪下幾根枝條插進土裡，枝條就會長成一株株活潑可愛的小柳樹；把馬鈴薯切成許多小塊種進地里，就能收穫許多新鮮的馬鈴薯；把仙人掌切成幾塊，每塊落地不久就會生根，長成新的仙人掌……此外，一些植物可以通過壓條或嫁接培育後代。凡此種種，都是植物的克隆。
實驗結果
克隆羊“多利”的誕生在全世界掀起了克隆研究熱潮，隨後，有關克隆動物的報導接連不斷。1997年3月，即“多利”誕生後近1個月的時間裡，美國、中國台灣和澳大利亞科學家分別發表了他們成功克隆猴子、豬和牛的訊息。不過，他們都是採用胚胎細胞進行克隆，其意義不能與“多利”相比。同年7月，羅斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造過的胎兒成纖維細胞克隆出世界上第一頭帶有人類基因的轉基因綿羊“波莉”（Polly）。這一成果顯示了克隆技術在培育轉基因動物方面的巨大套用價值。
1998年7月，美國夏威夷大學Wakayama等報導，由小鼠卵丘細胞克隆了27隻成活小鼠，其中7隻是由克隆小鼠再次克隆的後代，這是繼“多利”以後的第二批哺乳動物體細胞核移植後代。此外，Wakayama等人採用了與“多利”不同的、新的、相
對簡單的且成功率較高的克隆技術，這一技術以該大學所在地而命名為“檀香山技術”。
此後，美國、法國、荷蘭和韓國等國科學家也相繼報導了體細胞克隆牛成功的訊息；日本科學家的研究熱情尤為驚人，1998年7月至1999年4月，東京農業大學、近畿大學、家畜改良事業團、地方（石川縣、大分縣和鹿兒島縣等）家畜試驗場以及民間企業（如日本最大的奶商品公司雪印乳業等）紛紛報導了，他們採用牛耳部、臀部肌肉、卵丘細胞以及初乳中提取的乳腺細胞克隆牛的成果。至1999年底，全世界已有6種類型細胞——胎兒成纖維細胞、乳腺細胞、卵丘細胞、輸卵管/子宮上皮細胞、肌肉細胞和耳部皮膚細胞的體細胞克隆後代成功誕生。
2000年6月，中國西北農林科技大學利用成年山羊體細胞克隆出兩隻“克隆羊”，但其中一隻因呼吸系統發育不良而早夭。據介紹，所採用的克隆技術為該研究組自己研究所得，與克隆“多利”的技術完全不同，這表明我國科學家也掌握了體細胞克隆的尖端技術。
在不同種間進行細胞核移植實驗也取得了一些可喜成果，1998年1月，美國威斯康星一麥迪遜大學的科學家們以牛的卵子為受體，成功克隆出豬、牛、羊、鼠和獼猴五種哺乳動物的胚胎，這一研究結果表明，某個物種的未受精卵可以同取自多種動物的成熟細胞核相結合。雖然這些胚胎都流產了，但它對異種克隆的可能性作了有益的嘗試。1999年，美國科學家用牛卵子克隆出珍稀動物盤羊的胚胎；我國科學家也用兔卵子克隆了大熊貓的早期胚胎，這些成果說明克隆技術有可能成為保護和拯救瀕危動物的一條新途徑。
奇妙的克隆克隆技術已展示出廣闊的套用前景，概括起來大致有以下四個方面：
（1）培育優良畜種和生產實驗動物；
（2）生產轉基因動物；
（3）生產人胚胎幹細胞用於細胞和組織替代療法；
（4）複製瀕危的動物物種，保存和傳播動物物種資源。
以下就生產轉基因動物和胚胎幹細胞作簡要說明。
轉基因動物研究是動物生物工程領域中最誘人和最有發展前景的課題之一，轉基因動物可作為醫用器官移植的供體、作為生物反應器，以及用於家畜遺傳改良、創建疾病實驗模型等。但目前轉基因動物的實際套用並不多，除單一基因修飾的轉基因小鼠醫學模型較早得到套用外，轉基因動物乳腺生物反應器生產藥物蛋白的研究時間較長，已進行了10多年，但目前在全世界範圍內僅有2例藥品進入3期臨床試驗，5～6個藥品進入2期臨床試驗；而其農藝性狀發生改良、可資畜牧生產套用的轉基因家畜品系至今沒有誕生。轉基因動物製作效率低、定點整合困難所導致的成本過高和調控失靈，以及轉基因動物有 性繁殖後代遺傳性狀出現分離、難以保持始祖的優良勝狀，是制約當今轉基因動物實用化進程的主要原因。
體細胞克隆的成功為轉基因動物生產掀起一場新的革命，動物體細胞克隆技術為迅速放大轉基因動物所產生的種質創新效果提供了技術可能。採用簡便的體細胞轉染技術實施目標基因的轉移，可以避免家畜生殖細胞來源困難和低效率。同時，採用轉基因體細胞系，可以在實驗室條件下進行轉基因整合預檢和性別預選。在核移植前，先把目的外源基因和標記基因（如LagZ基因和新黴素抗生基因）的融合基因導入培養的體細胞中，再通過標記基因的表現來篩選轉基因陽性細胞及其克隆，然後把此陽性細胞的核移植到去核卵母細胞中，最後生產出的動物在理論上應是100%的陽性轉基因動物。採用此法，Schnieke等（Bio Report，1997）已成功獲得6隻轉基因綿羊，其中3隻帶有人凝血因子IX基因和標記基因（新黴素抗性基因），3隻帶有標記基因，目的外源基因整合率高達50%。Cibelli（Science，1997）同樣利用核移植法獲得3頭轉基因牛，證實了該法的有效性。由此可以看出，當今動物克隆技術最重要的套用方向之一，就是高附加值轉基因克隆動物的研究開發。
胚胎幹細胞（ES）是具有形成所有成年細胞類型潛力的全能幹細胞。科學家們一直試圖誘導各種幹細胞定向分化為特定的組織類型，來替代那些受損的體內組織，比如把產生胰島素的細胞植入糖尿病患者體內。科學家們已經能夠使豬ES細胞轉變為跳動的心肌細胞，使人ES細胞生成神經細胞和間充質細胞和使小鼠ES細胞分化為內胚層細胞。這些結果為細胞和組織替代療法開闢了道路。目前，科學家已成功分離到人ES細胞（Thomson等1998，Science），而體細胞克隆技術為生產患者自身的ES細胞提供了可能。把患者體細胞移植到去核卵母細胞中形成重組胚，把重組胚體外培養到囊胚，然後從囊胚內分離出ES細胞，獲得的ES細胞使之定向分化為所需的特定細胞類型(如神經細胞，肌肉細胞和血細胞），用於替代療法。這種核移植法的最終目的是用於幹細胞治療，而非得到克隆個體，科學家們稱之為“治療克隆”。
克隆技術在基礎研究中的套用也是很有意義的，它為研究配子和胚胎髮生，細胞和組織分化，基因表達調控，核質互作等機理提供了工具。
作為一個新興的研究隊 在實踐中，克隆動物的成功率還很低，維爾穆特研究組在培育“多利“的實驗中，融合了277枚移植核的卵細胞，僅獲得了“多利”這一隻成活羔羊，成功率只有0.36%，同時進行的胎兒成纖維細胞和胚胎細胞的克隆實驗的成功率也分別只有1.7%和1.1%，即使是使用“檀香山”技術，以分化程度較低的卵丘細胞為核供體，其成功率也只有百分之幾。
此外，生出的部分個體表現出生理或免疫缺限。以克隆牛為例，日本、法國等國培育的許多克隆牛在降生後兩個月內死去；到2000年2月，日本全國已共有121頭體細胞克隆牛誕生，但存活的只有64頭。觀察結果表明，部分犢牛胎盤功能不完善，其血液中含氧量及生長因子的濃度都低於正常水平；有些牛犢的胸腺、脾和淋巴腺未得到正常發育；克隆動物胎兒普遍存在比一般動物發育快的傾向，這些都可能是死亡的原因。
即使是正常發育的“多利”，也被發現有早衰跡象。染色體的末端被稱為端粒，它決定著細胞能夠分裂的次數：每一次分裂端粒都會縮短，而當端粒耗盡後細胞就失去了分裂能力。1998年，科學家發現“多利”的細胞端粒比正常的要短，即其細胞處於更衰老的狀態。當時認為，這可能是用成年綿羊的細胞克隆“多利”造成的，使其細胞具有成年細胞的印記，但這一解釋目前受到了挑戰，美國麻薩諸塞州的醫生羅伯特·蘭扎等用培養的衰老細胞克隆牛，得到6頭小牛，出生5～10個月後發現這些克隆牛的端粒比普通同齡小牛要長，有的甚至比普通新生小牛的端粒還長。現在還不清楚這一現象的原因，也不清楚為何與“多莉“的情況有巨大差別。但這一實驗說明，在一些情況下克隆過程能改變成熟細胞的分子鐘，使其“恢復青春”，關於這種變化對克隆動物壽命的影響，還有待於進一步觀察。
除了以上的理論和技術障礙外，克隆技術（尤其是在人胚胎方面的套用）對倫理道德的衝擊和公眾對此的強烈反應也限制了克隆技術的套用。但幾年來克隆技術的發展表明，世界各科技大國都不甘落後，誰也沒有放棄克隆技術研究。這一點上英國政府的態度非常具有代表性，在1997年2月底宣布中止對“多莉”研究小組投資後不到1個月，英國科技委員會就對克隆技術發表專題報告，表明英國政府將重新考慮這一決定，認為盲目禁止這方面的研究並不是明智之舉，關鍵在於建立一定的規範利用它為人類造福。
一個細菌經過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，一年內就能長出數百株草莓苗……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大來繁衍後代，這就是無性繁殖，無性繁殖的英文名稱叫“Clone”，譯音為“克隆”。
自然界的許多動物，在正常情況下都是依靠父方產生的雄性細胞（精子）與母方產生的雌性細胞（卵子）融合（受精）成受精卵（合子），再由受精卵經過一系列細胞分裂長成胚胎，最終形成新的個體，這種依靠父母雙方提供性細胞、並經兩性細胞融合產生後代的繁殖方法就叫有性繁殖，但是，如果我們用外科手術將一個胚胎分割成兩塊，四塊、八塊……最後通過特殊的方法使一個胚胎長成兩個、四個，八個……生物體，這些生物體就是克隆個體，而這兩個、四個、八個……個體就叫做無性繁殖系（也叫克隆）。
1979年春，中國科學院武漢水生生物研究所的科學家用鯽魚囊胚期的細胞進行人工培養，經過385天59代連續傳代培養後，用直徑10微米左右的玻璃管在顯微鏡下從培養細胞中吸出細胞核，在此同時，除去鯽魚卵細胞的核，讓卵細胞留出空間作好接納囊胚細胞核的準備，一切準備就緒後，把玻璃管吸出的核移放到空出位置的鯽魚卵細胞內，得到了囊胚細胞核的卵細胞在人工培養下大部分夭亡了，在189個這種換核卵細胞中，只有兩個孵化出了魚苗，而最終只有一條幼魚度過難關，經過80多天培養後長成8厘米長的鯽魚。這種鯽魚並沒有經過雌、雄細胞的結合，僅僅是給卵細胞換了個囊胚細胞的核，實際上是由換核卵產生的，因此也是克隆魚。
在克隆鯽魚出現之前，英國牛津大學的科學家已經在1960年和1962年，先後用非洲一種有爪的蟾蜍（非洲爪蟾）進行過克隆試驗。試驗方式是先用紫外線照射爪蟾卵細胞，破壞其中的核，然後依靠高超的外科手術從爪蟾蝌蚪的腸上皮細胞、肝細胞、腎細胞中取出核，並把這些細胞的核精確地放進已被紫外線破壞了細胞核的卵細胞內，經過精心照料，這些換核卵中終於有一部分長出了活蹦亂跳的爪蟾，這種爪蟾也不是經過精細胞和卵細胞州結合產生的，所以也是克隆爪蟾。
我國著名生物學家童第周先生在1978年成功地進行了黑斑蛙的克隆試驗，他將黑斑蛙的紅細胞的核移人事先除去了核的黑斑蛙卵中，這種換核卵最後長成能在水中自由游泳的蝌蚪。
魚類換核技術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家激動不已，既然鯽魚的囊胚細胞核取代鯽魚卵細胞核後能得到克隆魚，那么異種魚換核能否得到新的雜種魚呢？我國科學家首先提出了這個問題，也首先解決了這個問題，就是培養克隆鯽魚成功的那個研究所，設法把鯉魚胚胎細胞的核取代了鯽魚卵細胞的核。鯉魚細胞核和鯽魚卵細胞質居然能相安無事，並開始了類似受精卵分裂發育的過程，最後長出有“鬍鬚”的“鯉鯽魚”，這種魚有“鬍鬚”，生長快，完全像鯉魚，但它的側線鱗片數和脊椎骨的數目與鯽魚相同，而且魚味鮮美不亞於鯽魚。這種人工克隆新魚種的出現為魚類育種開闢了新途徑。
對科學的追求是永無止境的，魚類，兩棲類克隆的成功自然而然地使科學家把目光投向了哺乳類。美國和瑞士的科學家率先從灰色小鼠的胚胎細胞中取出細胞核，用這個核取代黑色小鼠受精卵細胞核。實際上，這個黑色小鼠的受精卵在精細胞核剛進入卵細胞後，就把精細胞核連同卵細胞的核一起除去。灰鼠胚胎細胞的核移人黑色小鼠的去核受精卵後，在試管里人工培養了四天，然後再把它植人白色小鼠的子宮內、經幾百次灰、黑、白這樣的操作以後，白色小鼠終於生下了三隻小灰鼠。
1996年2月27日出版的英國“自然”雜誌公布了愛丁堡羅斯林研究所威爾莫特等人的研究成果：經過247次失敗之後，他們在前年7月得到了一隻名為“多利”的克隆雌性綿羊。
“多利”綿羊是如何“創造”出來的呢？威爾莫特等學者先給“蘇格蘭黑面羊”注射促性腺素，促使它排卵，得到卵之後，立即用極細的吸管從卵細胞中取出核，與此同時，從懷孕三個月的“芬多席特”六齡母羊的乳腺細胞中取出核，立即送人取走核的“蘇格蘭黑面羊”的卵細胞中，手術完成之後，用相同頻率的電脈衝刺激換核卵，讓“蘇格蘭黑面羊”的卵細胞質與“芬多席特”母羊乳腺細胞的核相互協調，使這個“組裝”細胞在試管里經歷受精卵那樣的分裂、發育而形成胚胎的過程，然後，將胚胎巧妙地植人另一隻母羊的子宮裡。到1996年7月，這隻“護理”體外形成胚胎的母羊終於產下了小綿羊“多利”。“多利”不是由母羊的卵細胞和公羊的精細胞受精的產物，而是“換核卵”一步一步發展的結果，因此是“克隆羊”。
“克隆羊”的誕生，在世界各國引起了震驚，它難能可貴之處在於換進去的是體細胞的核，而不是胚胎細胞核。這個結果證明：動物體中執行特殊功能、具有特定形態的所謂高度分化的細胞與受精卵一樣具有發育成完整個體的潛在能力。也就是說，動物細胞與植物細胞一樣，也具有全能性。
克隆技術會給人類帶來極大的好處，例如，英國PPL公司已培育出羊奶中含有治療肺氣腫的a-1抗胰蛋白酶的母羊。這種羊奶的售價是6千美元一升。一隻母羊就好比一座製藥廠，用什麼辦法能最有效、最方便地使這種羊擴大繁殖呢？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？答案當然還是“克隆”。
母馬配公驢可以得到雜種優勢特彆強的動物——騾，騾不能繁殖後代，那么，優良的騾如何擴大繁殖？最好的辦法也是“克隆”，我國的大熊貓是國寶，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物？“克隆”為人類提供了切實可行的途徑。
克隆動物還對於研究癌生物學、研究免疫學、研究人的壽命等都有不可低估的作用。
不可否認，“克隆綿羊”的問世也引起了許多人對“複製人”的興趣，例如，有人在考慮，是否可用自己的細胞克隆成一個胚胎，在其成形前就冰凍起來。在將來的某一天，自身的某個器官出了問題時，就可從胚胎中取出這個器官進行培養，然後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“複製人”的討論提醒人們，科技進步是一首悲喜交集的進行曲。科技越發展，對社會的滲透越廣泛深入，就越有可能引起許多有關的倫理、道德和法律等問題。我想用諾貝爾獎獲得者，著名分子生物學家J.D.沃森的話來結束本文：“可以期待，許多生物學家，特別是那些從事無性繁殖研究的科學家，將會嚴肅地考慮它的含意，並展開科學討論，用以教育世界人民。”
中國克隆實驗
1965年生物學家童第周對金魚、鯽魚進行細胞核移植。
1990年1.西北農業大學畜牧所克隆一隻山羊。
1992年江蘇農科院克隆一隻兔子。2.中科院克隆了一隻青蛙。（實驗失敗）
1993年中科院發育生物學研究所與揚州大學農學院攜手合作，克隆一隻山羊。
1995年1.華南師範大學與廣西農業大學合作，克隆一頭奶牛和黃牛的雜種牛。2.西北農業大學畜牧所克隆六頭豬。
1996年1.湖南醫科大學人類生殖工程研究所克隆六隻老鼠。2.中國農科院畜牧所克隆一頭公牛。
（以上為胚胎細胞克隆研究）
1999年1.中國科學家周琪在法國獲得卵丘細胞克隆小鼠，在國際上首次驗證了小鼠成年體細胞克隆工作的可重複性，於2000年5月用胚胎幹細胞克隆出小鼠“哈爾濱”，並於2000年10月獲得第一隻不採用“多莉羊”專利技術的克隆牛。2.中國科學院動物研究所研究員陳大元領導的小組將大熊貓的體細胞植入去核後的兔卵細胞中，成功地培育出了大熊貓的早期胚胎。
1999年和2000年揚州大學與中科院發育所合作，用攜帶外源基因的體細胞克隆出轉基因的山羊。
2000年我國生物胚胎專家張涌在西北農林科技大學種羊場接生了一隻雌性體細胞克隆山羊“陽陽”。“陽陽”經自然受孕產下一對混血兒女，“陽陽”的生產可以證明體細胞克隆山羊和胚胎克隆山羊具有與普通山羊一樣的生育繁殖能力。2002年我國首批成年體細胞克隆牛群體誕生。
