据了解,克隆在广义上是指利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组之后代的过程。在园艺学上 ,克隆是指通过营养生殖产生的单一植株的后代,很多植物都是通过克隆这样的无性生殖方式从单一植株获得大量的子代个体 。在生物学上,是指选择性地复制出一段DNA序列(分子克隆) 、细胞(细胞克隆)或是个体(个体克隆)。
克隆也可以理解为复制、拷贝和翻倍(港澳台的意译) ,就是从原型中产生出同样的复制品,它的外表及遗传基因与原型完全相同,但大多行为 思想不同。时至今日 ,“克隆 ”的含义已不仅仅是“无性繁殖”,凡是来自同一个祖先,无性繁殖出的一群个体 ,也叫“克隆” 。这种来自同一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖系 ”,简称无性系。简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的 。克隆是指人工操作动物繁殖的过程,无性繁殖是指:不经过两性生殖细胞的结合由母体直接产生新个体的生殖方式,常见的有孢子生殖、被子生殖出芽生殖和分裂生殖。
由植物的根 、茎、叶等经过压条、扦插或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊 、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的 。——因此 ,高中一些练习题里将扦插排除在“克隆”之外。另外,花药离体培养成单倍体,不受精的卵细胞孤雌发育成个体如雄蜂雄蚁 ,叫做单性繁殖,严格来说也不算克隆。而试管婴儿由于有受精过程所以也不属于克隆。科学要求严谨,定义非常关键 ,有时候概念的内涵和外延变化了,我们大部分人还使用旧有的内容,这样就造成了混淆和混乱 。
克隆羊多利是克隆的产物。关于克隆的设想 ,中国明代的大作家吴承恩在《西游记》中已有精彩的描述——孙悟空经常在紧要关头拔一把猴毛变出一大群猴子,这当然是神话,但用今天的科学名词来讲就是孙悟空能迅速将自己身体的一部分克隆成自己。从理论上讲 ,猴子毛含有的蛋白质是指导该部分毛发合成的DNA的部分表达(与其内含子和外显子有关),可以进行逆转录,也就是可以克隆,但是事实上 ,我们的技术没有先进到这样的地步 。
另外一种克隆方法是提取两个或多个人的基因细胞进行组合形成胚胎,出生后的克隆人将有提供基因的几个人的特征。
由于克隆技术是无性生殖所以它并不是根据基因重组、基因突变、染色体变异等原理而发明的技术。
虽然克隆很神奇,但是它诱人的地方也就是它最危险的地方 。
简单地说,克隆的定义就是:不经过两性细胞结合而直接繁衍后代 ,就叫无性繁殖,也称克隆。
克隆的定义
克隆,是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群 ,即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。克隆在希腊语中是“小树枝叶”的意思,用以指无性增殖物 。现在则指个体 、细胞、基因等不同水平上的无性增殖物。(1)个体水平:在植物的无性增殖中,植物的发芽、插条等由同一个体通过无性生殖而增长的个体群均被视为克隆。采用组织培养方法可使植物细胞培养发育成完全的个体(愈伤组织) ,采用这种方法得到的具有相同基因型的个体群,也被称为克隆;在动物的无性增殖中,典型的例子是采用核移植实验方法 ,把分化细胞的核移植到一个事先去核的蛙卵中,让其发育并得到克隆蛙 。
相信大家都看过《侏罗纪公园》系列**,其中里面有这样的画面,从恐龙化石中提取到仍然具有一定活性的DNA物质 ,然后用青蛙等动物的DNA对其进行“修补 ”,从而通过克隆的技术实现了恐龙的重生。联想到前些年科学家们成功实施的克隆羊、克隆猪 、克隆猴等一系列实验,那么有没有可能应用克隆技术 ,将6500万年前灭绝的恐龙复活呢?
克隆的机理
从定义上看,“克隆”指的是通过应用生物技术,通过无性生殖过程所产生的与原有个体具有相同基因的后代个体。说得通俗一点 ,就是通过生物技术,对一种生物的胚胎的DNA进行改造,使之可以达到无性繁殖、产生一个与原来胚胎供体生物基因一模一样的新生物个体。
世界上除了一些以RNA为遗传物质的病毒之外 ,大多数生物都是以DNA为遗传物质,而且这些遗传物质存在于生物体的各个细胞之中,理论上每个细胞都含有表现该生物遗传性状的所有物质 ,只要能够将其激活,推动其进行细胞分裂,那么就将会与生殖细胞一样最终发育成为一个新个体 。
在实际操作过程中,克隆主要应用的是体细胞核移植方法 ,简单来说就是,首先从要被克隆的生物体中取出完整的细胞,然后分离出细胞核。接着选择与被克隆生物相同或者基因相近的生物体 ,将其体细胞中的卵母细胞核移除,最后将被克隆生物分离出来的细胞核,放入受体细胞中 ,代替原有卵母细胞核,从而在受体细胞中刺激其分裂,逐渐发育成与细胞核供体生物具有相同遗传信息的新生物体。
拿著名的克隆羊多莉来说 ,供体细胞是一只母羊的乳腺细胞,受体细胞是另外一只母羊的卵子细胞,通过将乳腺细胞中的细胞核剥离 ,放入已经移除卵母细胞核的受体细胞内,最终成功克隆出多莉羊来,标志着人类已经掌握了克隆这种DNA生物改造技术 。应用这种方法,科学家们后来又先后克隆成功猕猴、猪 、牛、猫、马等动物。
不过 ,鉴于克隆技术违背了伦理道德,同时还影响了生命选择权的公平性,同时在一些技术细节上还不完善 ,所以这种技术被严格限制实施,只被应用于相应的科学研究领域。
恐龙化石中会有完整的DNA吗?如果要应用克隆这种生物技术,来实现恐龙基因的重生 ,那么就必须首先要找到恐龙完整的遗传物质,然后再找到一些与恐龙具有较近亲缘关系的动物作为受体才可以 。后面一个条件比较容易,一些个头大 、卵生的爬行动物都可以 ,比如鳄鱼。然而,第一个条件就非常困难了,毕竟恐龙灭绝的时间太长 ,我们现在肯定找不到能够完全表达恐龙基因性状的细胞体,其中的原有主要有三个:
一个是现在找到的恐龙遗骸,基本上都是处于化石状态,也就是说留下的都是原来恐龙身体内比较坚硬部分的痕迹而已 ,有机质都已经完全分解,DNA中的化学键在长期自然环境或者地质作用下,DNA就会破坏得极其严重 ,时间越长,核苷酸之间的化学键被破坏得就越严重彻底,最后直至完全消失。因此 ,恐龙化石中不可能含有具备生物活性的细胞结构 。
第二个原因就是元素的衰变。即使我们通过别的手段,能找到完全密封的、没有被破坏的恐龙细胞,比如被松脂包裹的蚊子 ,恰好刚好吸了恐龙的血,我们从这个琥珀中就能提取到恐龙血。但是,由于生物体的基因物质 ,也属于有机物,其中以碳为基本框架,大气和生物体内碳-14这种同位素的含量是保持一致的 。
那么,当生物体死亡或者基因物质脱离生物体以后 ,碳-14就会发生衰变,其半衰期为5730年。那么当相隔一段时间以后,DNA中的碳-14就会出现明显的衰变 ,部分DNA链就会发生断裂,要想复原难度就很大了。另外,DNA中还含有丰富的氧、氮 、氢等元素 ,这些元素也都含有相应的同位素,也都有一定的衰变周期。6500万年的时间,即使能找到恐龙的供体细胞 ,但其中所含的DNA早已经不是原来的面貌了 。
第三就是作为整体的DNA也存在着衰变。这就像一个集合一样,DNA中的众多同位素元素会发生衰变,那么作为这些元素所组成的DNA ,就会存在着一个最大公约数,决定着DNA的衰变周期。据有关科学家研究发现,在正常理想的保存环境中,DNA的半衰期大约只有500多年;而在低温、密封条件好、地质作用影响较小的环境中 ,对于较难分解的骨骼等部位,其DNA的保存时限会相应拉长,能够达到10-50万的之久 。然而这个时间 ,对于恐龙灭绝6500万年这个时间来说,也显得太短了。
有一些生物是具备复原条件的
受限于DNA的衰变,像恐龙这样灭绝时间很长的动物 ,目前来看是无法通过克隆技术来进行重生的。而对于那些灭绝时间较短 、具备可以长期保存遗骸条件的生物来说,则是有几率通过克隆来使其“重见天日” 。
比如猛犸象最后灭绝的时间才有4000-4500万年,它们的活动区域很多在现在的永久冻土带中 ,而且有科学家已经发现了保存较好的猛犸象遗骸,由于时间距离现在较近,其DNA仅有部分发生断裂 ,所以通过进一步的深入研究,随着生物技术的不断发展进步,科学家们还是有机会对其进行局部修复的。
再比如,以前在北极地区生活的大海雀 ,一种与南极企鹅类似的海鸟,在1800多年前灭绝,那么在北极永久冻土层中也会长期保存着它们的尸体 ,由于其灭绝的时间距离现在更短,所以应用克隆生物技术,对其基因进行修复 ,然后使其重生的可能性就更大。
当然,克隆技术在受到严格的管控约束之下,只要方向正确、目标明确、措施得当 ,其重点将不再是重生那些已经灭绝的动物,而是尽最大努力保护那些濒危的野生生物,为拓展它们的基因交流提供必要的保障 ,同时也会为现代医学的发展、延长人类寿命等领域,来发挥其应有的作用 。
克隆的原理克隆是指无需交配,仅通过生物体的体细胞就可以进行的无性繁殖,具体的操作方法是这样:
1:先将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中 ,再利用微电流让两者融为一体,促使该细胞分裂成为胚胎。这一步类似于精子进入卵子,并让卵子受精。
2:当胚胎发育到一定程度时 ,再把这个胚胎放入雌性动物的子宫内,使雌性生物孕育这个胚胎 。
3:该雌性生物通过生产的方式,把这个利用体细胞繁殖的胚胎孕育成熟后生育出来。
由于该胚胎是用体细胞发育而成的生物 ,因此该细胞发育出的个体具有与提供细胞核的个体相同的特征,比如说:提供体细胞的人拥有黑发 、黑瞳孔、高个子,那么他的后代也会拥有和他一样的特征 ,是他的克隆版,因此该项技术被称为“克隆 ”。
当然了,由于伦理法则的存在 ,目前并没有克隆人的出现,但人们培育过克隆羊多利。
经研究,多利继承了母亲塞特母绵羊的一个体细胞,由于采用的是克隆技术 ,因此不需要精子和卵子结合,这也意味着基因不会重组、变化,所以多利拥有母亲一样的DNA 。
其实所有克隆的生物都拥有和母亲一样遗传结构 ,很少有基因突变的情况发生。
从克隆的研究方面来看,克隆的技术已经足够成熟,如果能用它来克隆恐龙 ,岂不是更方便人类研究恐龙。
那么,为什么科学家没有克隆出一个恐龙呢?
克隆恐龙
其实并不是科学家不愿意克隆恐龙,而是现今人类已经找不到恐龙活的细胞 ,也无法提取出恐龙的DNA 。
首先,我们知道几乎所有生物的遗传信息都储蓄在DNA中,少部分生命如细菌 、病毒采取RNA储存遗传信息。
想要克隆恐龙 ,意味着我们要知道恐龙基因的数量和序列,而想要知道这些,需要从这几个方面入手。
我们一个个分析一下 。
首先,恐龙已经灭绝了 ,并不存在活着的个体,因此第一条路行不通。
那么第二条路呢?从恐龙化石中应该可以提取到DNA吧,毕竟化石中存储着恐龙的很多信息。
但是很可惜 , DNA具有半衰期,目前已经无法从化石中提取到恐龙的DNA了 。
DNA的半衰期是指,当细胞死后 ,残留的酶就会分解 DNA 核苷酸之间的化学键,科学家发现,每隔521年 ,DNA中的脱氧核糖核苷酸之间的化学键就会断裂一半,因此DNA的半衰期为521年,也就是说 ,即使保存的再完好,680万年之后,DNA就会被分解的一个不剩。
严苛来说,人类想要知道恐龙基因的数量和序列 ,需要距我们150万年之内的DNA,然而恐龙早在6500万年前就已经灭绝了。因此从恐龙化石中也提取不到恐龙的DNA 。
以上两个路径都被堵死后,科学家们把目光转向了恐龙的后代 ,理论上来上,恐龙的后代即使有基因上的变异,但还保留着恐龙的一些基因 ,只要提取这些基因,并反向编辑,是不是就可以培养出恐龙了呢?
事实上也真的有科学家这样做了。
美国古生物学家霍纳一直在研究一种名为“恐龙鸡”的研究 ,具体是这样的,因为鸡是恐龙的后代,因此鸡的DNA中隐藏着恐龙的DNA信息 ,只要激活恐龙的DNA信息,人类就有可能复活恐龙。
而目前,这项研究还没有真正的复活一只恐龙。
这是因为虽然鸡是恐龙的后代,但是恐龙在演化成鸡的过程中 ,我们根本无从得知基因变化了多大的变化 。更关键的是,即使人类有基因编辑的功能,但人类并不知道恐龙的基因排列顺序与数量 ,因此无法操作“上帝的手术刀”,让演化逆进行。
总结
总结以上,你会发现 ,克隆的技术以及实际操作在很多国家都已经成熟,之所以没有用来克隆恐龙,是因为克隆至少需要一个体细胞 ,而目前科学家别说体细胞,就连一个完整的恐龙DNA都得不到,因此无法完成克隆。
而且 ,这种无法克隆并不是当前技术无法实现克隆恐龙,而是有关恐龙的遗传信息已经在这个世界上灭绝了,即使它有后代,但后代的DNA已经经过环境的改变 ,让它与恐龙渐行渐远了 。
因此,恐龙注定是复活不了的了。
至少以目前的科学认知来看这是没可能的。
按照科幻**《侏罗纪公园》的路子,科学家从琥珀里蚊子的消化道里获取恐龙的血液 ,然后,从恐龙的血液中获取了恐龙的基因 。但是,按照剧情的背景设定 ,由于经历了太久远的年代,这些基因已经破碎化了,于是 ,科学家用现代动物的基因将恐龙的基因补全,然后复活了它们。
这条途径听起来至少比从完全石化的骨骼化石入手更靠谱,然而 ,却有一些问题实际很难解决。首先,恐龙时代确实有了吸血昆虫,但当时地球上也不是只有恐龙,还有别的动物 ,比如其它爬行动物、鸟类或者小型哺乳动物 。你几乎无法确定蚊子到底是吸了谁的血,或者说,无法判断获取的血是不是恐龙的。而且 ,其实现在已经不用这么麻烦了, 我们团队去年刚刚在来自白垩纪的缅甸琥珀里面找到了一小截恐龙尾巴,这是第一次在琥珀里发现恐龙组织。 如果用琥珀里的组织确实有效的话 ,从这块琥珀上直接取材可要比到蚊子肚子里去找血强多了!
(这是我们找到的那块标本,之前被戏称为“蚂蚁上树” 。。。。 。)
然而,这没有用。
这要从基因的本质说起。按照比较专业的说法 ,基因是一截具有遗传效应的DNA片段 。而DNA则是一些复杂的化学物质,呈长链状,上面的结构可以携带遗传信息。一个完整的遗传信息片段会占据DNA的一小截长度。
但是 , 随着时间的推移,DNA会降解、破碎,一旦那些遗传信息片段也破碎化,那就无法拼凑起来了……
那DNA能够坚持多久呢?一般来说 ,在自然状态下,一个生物的DNA分子在大约死亡后500年内就会被严重的破坏,几乎无法获得具有遗传信息的DNA片段了 。尽管封闭的琥珀也许有“密封保鲜 ”的作用 ,也能使DNA保存时间更长一些。
可是,当时间上升到亿年这样的尺度时,这不是保存方式可以抗衡的 ,DNA几乎已经完全降解。即便使用超高灵敏度的新一代DNA测序技术,几乎也没可能获得有价值的DNA片段了 。
换句话说, 当一篇英文的文章降解成一堆散乱的字母 ,还如何能够读出文章的意思?何况这篇文章只由四种字母(ATCG)组成。对吧?
所以,我们无法从琥珀中获得恐龙的基因,即使未来也几乎没有希望 ,因此无法用这条路线来复活它。
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我是娜莱号的签约作者“爬熟究”
本文概览:据了解,克隆在广义上是指利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组之后代的过程。在园艺学上,克隆是指通过营养生殖产生的单一植株的后代,很多植物都是通过克隆这样的无性生殖...
文章不错《为什么说克隆是生命的全息复制》内容很有帮助