一項高科技的突破,有時候能帶來應用性,實現商業價值,有時候并不能一下子看到前景,但對于科學事業來說,必須往前發展。
作者|饃大師 出品|夾饃星球
兔年開春,未見兔子蹦跶起來,倒是一條關于牛的消息,引起了很多人注意:
西北農林科技大學成功培育出“克隆奶牛”,是國內首次采用體細胞克隆技術對奶牛進行復原保存,可用于良種奶牛的高效繁育。
什么意思呢?
把一頭終生產奶量能達到百噸的奶牛進行克隆,就有了多頭百噸奶量的奶牛。
克隆這件事并不稀奇,但也消失在公眾視野很長時間了。
如果是在2000年前后上中學的人,都會有記憶,那時候克隆技術吵得很火熱,在做英語閱讀理解,或者生物、政治等試卷時,常會遇到克隆相關題目。
因為在1996年,英國科學家率先攻破體細胞克隆技術,克隆了一只綿羊“多莉”。
△舉世關注的克隆現象
這是生物科學的一大突破,但關于倫理問題,爭議很大——如果人也可以克隆,世界將會怎樣?因此引起了各方面的討論,媒體的報道文章汗牛充棟。
新世紀之后,因為克隆技術應用緩慢,未對人類生命形成沖擊,慢慢的聲量就小,大家幾乎忘了這件事。
唯有像西北農大這樣的研究型單位,科學家們還一直在這個領域鉆研,偶爾傳來科研成果。
這期間,到底發生了什么?
一只克隆綿羊的誕生
1997年2月,世界最有名望的科學雜志《自然》報道:設在蘇格蘭愛丁堡的羅斯林研究所,采用成年綿羊體細胞,運用克隆技術成功培育出了一只綿羊。
方法是:將母羊A的乳腺細飽,同母羊B的未受精的、剝去基因密碼的卵結合,待成功發育成胚胎后,再植入母羊C的體內,最后生出一只小羊羔,和母羊A的基因構成一模一樣。
也就是說,不經過受精過程,一個新生命誕生了,打破了哺乳動物的有性繁殖規律。
這只小母羊,重6.6公斤,全身雪白,科學家威爾莫特給它取名“多莉(Dolly)”。
源自威爾莫特喜歡的一位美國鄉村歌手多莉·帕頓,是世界上最有錢的10位女歌手之一。她以性感著稱,有一對大胸,由此也可看出直男科學家們的審美共性。
△史泰龍和多莉·帕頓合作電影《猛龍勁歌》(1984)
《自然》雜志報道時,多莉已經7個月大,所以它真正誕生的時間為1996年7月5日。
此事一出,引來軒然大波,全球矚目。
人們擔心的是,如果人也可以被克隆,那可怎么辦?既有的道德、法律甚至政治秩序,將被打破。
有人假設:一個非常危險的人,在死亡之前把自己克隆出來,那么他帶來的危險將永無休止。
比如在1978年的影片《巴西來的男孩》中,就提出了克隆的擔憂:一個納粹分子用希特勒的細胞復制了94個元首,企圖挽回第三帝國的敗亡。
1993年,斯皮爾伯格拍攝的《侏羅紀公園》中,科學家從遺留在琥珀中的恐龍血,復制出了活的恐龍。這部片的大賣,也引起人們對克隆技術的關注。
△《侏羅紀公園》中嚇人的場景
有人把克隆技術比作是原子彈爆炸:原子彈毀滅物質,而克隆技術毀滅精神。
第一,克隆使人的遺傳基因成為單一的,有可能導致人種的退化;第二,人永遠不會“死”了,生也就沒有意義了;第三,改變了人的親系關系,“父母”的概念消失。
多莉羊的新聞出來后,英國一位婦女就給羅斯林研究所寫信,求科學家們克隆她垂死的父親。
可以想象這樣一個畫面:一個婦女每天給她的克隆父親換尿布。
克隆技術就像潘多拉的盒子,一旦打開用于人類,將后患無窮。很多國家迅速出臺政策,禁止資金用于人體克隆試驗。
△威爾莫特和他克隆的多莉羊
早期的輿論喧囂之后,隨著人們對克隆技術的熟悉,承載其身上的邪惡逐漸祛魅。
事實上,大家不用為此太擔憂:克隆技術非常復雜,要克隆一個人,卵子、受孕母親、醫院等各環節都得收費,是一個天文數字,只有極少數富人能承擔得起。
即便克隆人能成功,由于后天成長環境、教育、經歷的不同,一個克隆人也無法和其細胞提供者具有一樣的智力、思想,甚至長相也會不同。
“復制名人”只是一個有噱頭的概念,但難成事實。
在具體應用層面,克隆技術和人類有關的項目,是可用于器官移植等醫療領域,但由于高昂的成本和不高的成功率,至今還沒有成為普遍性。
所以,慢慢地,關于克隆技術的討論就消失了。
西北農大的克隆基地
在英國“多莉”出生前,中國其實也在布局克隆技術的研究。
克隆的主要方法是“細胞核移植”,根據細胞來源不同,可分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植。
前者相對簡單,是用發育早期的胚胎細胞,通過連續核移植,從而培育出一批基因性狀相同的動物,有點類似同卵雙胞胎。中國當時研究的就是這個技術。
1993年,中科院發育所通過連續的兩次核移植,培育出了一批克隆羊;中國農業科學院也在1996年成功獲得了克隆牛。
其實,英國的羅斯林研究所,也是在1996年3月,用胚胎細胞培育出了克隆羊。可以說,在這個階段,中國技術和世界技術是同步的。
△中國農業科學院
但克隆技術的第二層級是體細胞核移植,由于動物已經長成,遺傳信息成熟,很難復制。
多莉羊之所以轟動全球,就是因為率先解決了這個難題。
用羊的胚胎細胞,克隆出來的羊,是它的下一代,叫“異體復制”;而用羊的體細胞克隆出的羊,是它本身,是真正意義上的克隆,叫“同體復制”。
除了中科院、農科院這樣的國家機構,當時全國還有不少科研機構,也在進行克隆技術研究,其中就包括西北農業大學。
西農歷史悠久,前身是1934年成立的西北農林專科學校,本來就以農學擅長,主攻動植物育種課題。
早在1984年,學校就建立了山羊胚胎工程實驗室,研究胚胎移植技術。
也是這一年,一位在內蒙古農牧學院任教的青年張涌,考入西農獸醫系研究生,1987年獲得碩士學位后,又繼續攻讀博士,1990年畢業留校任教。
讀博期間,張涌主持完成了“小鼠山羊半胚冷凍和凍胚分割試驗”,具有國際領先水平,博士論文獲陜西省優秀博士論文。
1990年,他采用卵核移植方法,成功培育出世界首批7只胚胎克隆山羊。因為科研成績出色,1993年他就升為教授、博導,還曾受到國家領導接見。
△張涌教授(左)
1995年,他采用胚胎細胞核移植方法,又成功克隆了45只山羊,是世界最大的克隆動物群體。
西農北門外有一座紅磚圍成的院落,原來是畜牧系的種羊場,1996年劃給張涌,作為“哺乳動物發育生物工程科研基地”。
多莉羊出世后,掌握體細胞克隆技術也成為張涌團隊的目標,奮起直追。
其間,1999年,西北農業大學和陜西楊凌示范區的其他院校、科研單位合并,組成西北農林科技大學,為教育部直屬985重點院校,科研條件也得到極大提升。
張涌所在的獸醫系,和畜牧系合并,組成“動物科學與動物醫學學院”,后來更名為“動物科技學院”。顯然,這個名字更大氣上檔次,招生也方便。
2000年6月16日,張涌從一只山東小青羊耳朵部位取下細胞,成功克隆出一只山羊,這是世界上第一只體細胞克隆山羊(多莉是綿羊),取名“元元”。
遺憾的是,36小時后,元元因為肺部發育不全死亡。
好在張涌之前把克隆胚胎分別移入了兩只母羊體內,一周后,另一只克隆羊出生,身體健康,名叫“陽陽”。
△中國第一只成活的體細胞克隆山羊——陽陽
同年,“哺乳動物發育生物工程科研基地”(種羊場)被命名為“中國克隆動物基地”,墻上刷起標語:發展高科技實現產業化,讓中國克隆事業走向世界。
基地的克隆羊比較多,大都是之前的胚胎克隆羊,它們有時也會串門,和“陽陽”在一起玩。
2001年6月份,工作人員發現,“陽陽”竟然懷孕了。之后,它順利分娩一雄一雌兩只山羊。
這意味著體細胞克隆羊、胚胎克隆羊與普通羊一樣,具備自然交配、繁殖的功能。
這一成果,讓張涌成為中國克隆技術代表人物,也標志著中國的動物胚胎技術躋身世界前列。
自然,張涌也成為西農的明星學者,學校重獎他20萬元,當年是個大數目。
△張涌在中國克隆動物基地
張涌的克隆羊,也帶來了實實在在的利益。2001年,基地里的一頭克隆羊,能賣到數千元,抵得上一頭牛的價值,貴的甚至超萬元。
這一般是優良品種的奶羊,客戶買回去作為種羊,生出來的奶羊產量大,容易回本。
克隆羊基地也對外開放參觀,根據西農官網信息,門票是全價15元,學生10元。
不過真去看了,也看不出什么,克隆羊和普通羊沒有任何區別。
就像飼養員說的:餓了吃草,吃飽了睡覺。
克隆技術到底有用嗎?
2003年2月14日,因為被檢查出患有進行性肺病,不到6歲的多莉被實施安樂死,按綿羊的整體壽命(十一二歲)來說,還是中年。
在那幾年中,因為克隆成體動物帶來的倫理學困境、低成功率的技術短板、克隆動物的早衰,以及巨額的費用,很多人對克隆技術失去耐心。
這時候,干細胞技術成為新的方向:通過對干細胞進行體外培養,繁育出全新的細胞,然后回輸到人體,可以達到體態年輕化、延緩器官衰竭等目的。
這種技術不需要胚胎、不需要核轉移、不制造成體,卻有著更接地氣的應用場景。就連打造出多莉的科學家威爾莫特,也轉向了干細胞技術。
△游客在西農克隆動物基地參觀
而張涌還在繼續鉆研動物克隆技術。2009年,他成功培育出世界首例轉基因克隆奶牛,其牛奶里含有人的防御素,具有殺菌功能,這樣牛就不會得乳腺炎。
2010年,西農和榆林學院攜手,在榆林神木縣畜牧科技示范繁育中心,成功克隆了我國首只陜北白絨山羊,取名“亮亮”。
2016年,張涌因為“良種牛羊高效克隆技術”,獲得國家技術發明獎二等獎,這是他科研成果的最高獎項。
同年,克隆羊“陽陽”去世,享年15歲,比起8-10歲的母羊常規壽命,已算高壽。它被做成標本,安置于西北農大的克隆動物基地。
2019年,63歲的張涌,當選中國工程院農業學部院士。
西農的王牌專業有無土栽培、植物保護、水建等,還有號稱“亞洲第一”的葡萄酒學院,多是與植物有關。而動物學方面,張涌是扛把子之一。
△張涌院士
此時,關于克隆技術的爭議,依然存在。
也是2019年,克隆技術被應用到寵物領域,北京希諾谷生物科技有限公司成功培育了“中國第一只克隆貓”。
因為寵物經濟崛起,中國城鎮有超過2000萬人養寵物,被很多創業者認為是不錯的賽道,克隆一只寵物的價格在20萬元左右,即使小型動物,也需要數萬元。
但是,基因相同并不能保證克隆寵物在外形和性格上與本體保持一致,克隆過程也會造成代孕動物的痛苦,所以引起很多人抵制。
目前來看,克隆技術用于良種動物育種方面,遇到的阻力較小,也是科學家主攻的目標。
牛羊業約占我國畜牧業總產值的四分之一,但我國牛羊良種覆蓋率低、頂級良種匱乏,而牛羊胚胎工程、克隆技術、基因編輯,都適用于這個領域。
這一次,西農培育成功的克隆奶牛,是由學校的“奶牛種業創新團隊”完成的,學科帶頭人靳亞平教授,比張涌小10歲,是他的師弟,都畢業于獸醫系。
兩人的老師,是我國家畜產科學奠基人之一王建辰,從民國時期就在西農任教。
靳亞平團隊選擇群體中高產、長壽、抗逆性強的“超級奶牛”,采集其耳緣組織,通過核移植生產克隆胚胎,并進行胚胎移植,克隆出同樣的超級奶牛。
△靳亞平和剛培育成功的體細胞克隆奶牛
長期以來,我國奶牛良種對國外的依賴度高居70%,掌握了克隆技術后,有望形成超高產奶牛育種群體,為選育良種母牛和后備種公牛提供優質資源。
也就是說,能破解我國奶牛良種繁育“卡脖子”問題。
一項高科技的突破,有時候能帶來應用性,實現商業價值,有時候并不能一下子看到前景,但對于科學事業來說,必須往前發展。
只有占領了科研的高地,不落后于外國,一個國家才能建構起強大的科技實力。
才不會像牛羊一樣任人宰割。
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