多莉与iPS的区别

通过受精卵克隆诞生的动物,和通过所谓的基因重组技术诞生的动物是不同的。自古以来的育种方法中已经在开展着对性状的选择,同时,克隆在生物学上和双胞胎或是三胞胎并没有什么两样。要说两者不同之处,那就是通过借助在遗传上没有直接联系的母牛的子宫,克隆技术能够一次产生多头牛或是错开时间产生多头牛(因为受精卵能够冷冻保存)。

基本上,克隆和人工授精一样,诞生的生物在基因上与母体没有关系。而与受精卵克隆全然不同的,就是体细胞克隆。世界上第一只体细胞克隆动物(哺乳动物)是克隆羊多莉(1996年)。

体细胞克隆,并不是通过受精卵这种“能够产生完整个体的细胞”为基础克隆的,而是从“达到分化最终阶段的细胞”克隆得出的。一般来说,这种体细胞的染色体没有产生完整个体的能力。

因此,如何重新激活移植核的全能性是体细胞克隆的关键。但有人指出,克隆多莉的方法,即便制造出克隆体,克隆体在诞生时细胞就已经老化了。这种克隆方法还称不上成熟。

也许有读者会想,只要用上2006年发明的iPS细胞不就好了?但iPS细胞虽说是多能干细胞,却不具有全能性,无法产生个体。

简单来说,全能性指兼具“形成胎盘等孕育胎儿的器官的能力”和“分化出身体各类细胞的能力”,但多能性仅指“分化出身体各类细胞的能力”。因此,大家应当将iPS细胞看作是受精卵经过一定分化之后的细胞。

利用iPS细胞,能够制作出生殖细胞(卵或精子)。iPS细胞制作出的生殖细胞在受精后,理论上是能够制造出克隆体的。但生殖细胞的成熟需要精巢或卵巢,而受精卵想要孕育出胎儿也需要子宫。

笔者已经对克隆进行了各种说明,但前文提及的“克隆经济”失败的理由,并不仅仅在于制造克隆体很困难。其实,虽说是克隆,诞生的新个体与原本的个体也并不完全相同。

当然,我们不可能将生活环境也完全复制出来,而大脑的发育也还无法做到完全一致。分析大脑的构造并复制出来的技术,还只存在于科幻作品当中。而在大脑之外的其他身体部位,即便拥有相同的基因组,也不一定会在细胞层面上发育得完全相同。这一点,也是工业产品和生物的不同之处。

世界上的生物,即便基于同样的设计图,通过同样的装配机来组装,每个个体之间也会存在微小的差异。举个具体的例子,人的指纹、虹膜,还有毛细血管的走向,哪怕是双胞胎也不会完全相同。

也就是说,DNA的基因表达不仅由先天因素决定,也存在着后天调整的机制。这些后天的变化调整,使基因(DNA)本身虽然不变,但它的基因表达却是多变的。研究后天的基因表达变化的学科,叫作表观遗传学。

简而言之,构成多细胞生物的各个细胞与其他细胞之间的相互作用(或是随机地)决定了每个细胞之内的基因究竟是如何表达的。

后天的基因表达如果用音乐家的演奏来比喻,可以说是即兴演奏。我们可以这样粗略地理解表观遗传学:音乐家虽然会忠实于DNA这一乐谱来演奏,但也会随着演出场地的气氛来即兴演出。前文提到的X染色体去活化、细胞分化以及重编程,都是表观遗传学中的例子。

理解了关于克隆的这些事情,大家也就可以明白为何克隆经济会失败了。请大家回想一下关于三花猫的故事。

每一只猫都有独特的花纹(毛色的不同情况),是受到表观遗传的基因表达决定的。也就是说,即便克隆一只带有相同基因的克隆猫,也无法和原来的猫完全相同。如果原本的宠物毛发是纯色的,那么委托人也许还能够接受。但凭借现如今的技术在理论上是无法实现完全一致的心爱猫咪的纹路,克隆经济会失败也就不奇怪了。

对于主人来说无法取代的宠物,看来的确是一期一会呢。


[1] 此处特指日本的情况。

[2] 纯合子,指二倍体中同源染色体上同一位点上的两个等位基因相同的基因型个体。

[3] 杂合子,指二倍体中同源染色体上同一位点上的两个等位基因不相同的基因型个体。

[4] 介于蓝色与紫色之间的一种颜色,在中国古代是高官印绶、服饰的颜色。