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一项高科技的突破,有时候能带来应用性,实现商业价值,有时候并不能一下子看到前景,但对于科学事业来说,必须往前发展。

作者|馍大师 出品|夹馍星球

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兔年开春,未见兔子蹦跶起来,倒是一条关于牛的消息,引起了很多人注意:

西北农林科技大学成功培育出“克隆奶牛”,是国内首次采用体细胞克隆技术对奶牛进行复原保存,可用于良种奶牛的高效繁育。

什么意思呢?

把一头终生产奶量能达到百吨的奶牛进行克隆,就有了多头百吨奶量的奶牛。

克隆这件事并不稀奇,但也消失在公众视野很长时间了。

如果是在2000年前后上中学的人,都会有记忆,那时候克隆技术吵得很火热,在做英语阅读理解,或者生物、政治等试卷时,常会遇到克隆相关题目。

因为在1996年,英国科学家率先攻破体细胞克隆技术,克隆了一只绵羊“多莉”。

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举世关注的克隆现象

这是生物科学的一大突破,但关于伦理问题,争议很大——如果人也可以克隆,世界将会怎样?因此引起了各方面的讨论,媒体的报道文章汗牛充栋。

新世纪之后,因为克隆技术应用缓慢,未对人类生命形成冲击,慢慢的声量就小,大家几乎忘了这件事。

唯有像西北农大这样的研究型单位,科学家们还一直在这个领域钻研,偶尔传来科研成果。

这期间,到底发生了什么?

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一只克隆绵羊的诞生

1997年2月,世界最有名望的科学杂志《自然》报道:设在苏格兰爱丁堡的罗斯林研究所,采用成年绵羊体细胞,运用克隆技术成功培育出了一只绵羊。

方法是:将母羊A的乳腺细饱,同母羊B的未受精的、剥去基因密码的卵结合,待成功发育成胚胎后,再植入母羊C的体内,最后生出一只小羊羔,和母羊A的基因构成一模一样。

也就是说,不经过受精过程,一个新生命诞生了,打破了哺乳动物的有性繁殖规律。

这只小母羊,重6.6公斤,全身雪白,科学家威尔莫特给它取名“多莉(Dolly)”。

源自威尔莫特喜欢的一位美国乡村歌手多莉·帕顿,是世界上最有钱的10位女歌手之一。她以性感著称,有一对大胸,由此也可看出直男科学家们的审美共性。

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史泰龙和多莉·帕顿合作电影《猛龙劲歌》(1984)

《自然》杂志报道时,多莉已经7个月大,所以它真正诞生的时间为1996年7月5日。

此事一出,引来轩然大波,全球瞩目。

人们担心的是,如果人也可以被克隆,那可怎么办?既有的道德、法律甚至政治秩序,将被打破。

有人假设:一个非常危险的人,在死亡之前把自己克隆出来,那么他带来的危险将永无休止。

比如在1978年的影片《巴西来的男孩》中,就提出了克隆的担忧:一个纳粹分子用希特勒的细胞复制了94个元首,企图挽回第三帝国的败亡。

1993年,斯皮尔伯格拍摄的《侏罗纪公园》中,科学家从遗留在琥珀中的恐龙血,复制出了活的恐龙。这部片的大卖,也引起人们对克隆技术的关注。

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《侏罗纪公园》中吓人的场景

有人把克隆技术比作是原子弹爆炸:原子弹毁灭物质,而克隆技术毁灭精神。

第一,克隆使人的遗传基因成为单一的,有可能导致人种的退化;第二,人永远不会“死”了,生也就没有意义了;第三,改变了人的亲系关系,“父母”的概念消失。

多莉羊的新闻出来后,英国一位妇女就给罗斯林研究所写信,求科学家们克隆她垂死的父亲。

可以想象这样一个画面:一个妇女每天给她的克隆父亲换尿布。

克隆技术就像潘多拉的盒子,一旦打开用于人类,将后患无穷。很多国家迅速出台政策,禁止资金用于人体克隆试验。

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威尔莫特和他克隆的多莉羊

早期的舆论喧嚣之后,随着人们对克隆技术的熟悉,承载其身上的邪恶逐渐祛魅。

事实上,大家不用为此太担忧:克隆技术非常复杂,要克隆一个人,卵子、受孕母亲、医院等各环节都得收费,是一个天文数字,只有极少数富人能承担得起。

即便克隆人能成功,由于后天成长环境、教育、经历的不同,一个克隆人也无法和其细胞提供者具有一样的智力、思想,甚至长相也会不同。

“复制名人”只是一个有噱头的概念,但难成事实。

在具体应用层面,克隆技术和人类有关的项目,是可用于器官移植等医疗领域,但由于高昂的成本和不高的成功率,至今还没有成为普遍性。

所以,慢慢地,关于克隆技术的讨论就消失了。

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西北农大的克隆基地

在英国“多莉”出生前,中国其实也在布局克隆技术的研究。

克隆的主要方法是“细胞核移植”,根据细胞来源不同,可分为胚胎细胞核移植体细胞核移植

前者相对简单,是用发育早期的胚胎细胞,通过连续核移植,从而培育出一批基因性状相同的动物,有点类似同卵双胞胎。中国当时研究的就是这个技术。

1993年,中科院发育所通过连续的两次核移植,培育出了一批克隆羊;中国农业科学院也在1996年成功获得了克隆牛。

其实,英国的罗斯林研究所,也是在1996年3月,用胚胎细胞培育出了克隆羊。可以说,在这个阶段,中国技术和世界技术是同步的。

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中国农业科学院

但克隆技术的第二层级是体细胞核移植,由于动物已经长成,遗传信息成熟,很难复制。

多莉羊之所以轰动全球,就是因为率先解决了这个难题。

用羊的胚胎细胞,克隆出来的羊,是它的下一代,叫“异体复制”;而用羊的体细胞克隆出的羊,是它本身,是真正意义上的克隆,叫“同体复制”。

除了中科院、农科院这样的国家机构,当时全国还有不少科研机构,也在进行克隆技术研究,其中就包括西北农业大学。

西农历史悠久,前身是1934年成立的西北农林专科学校,本来就以农学擅长,主攻动植物育种课题。

早在1984年,学校就建立了山羊胚胎工程实验室,研究胚胎移植技术。

也是这一年,一位在内蒙古农牧学院任教的青年张涌,考入西农兽医系研究生,1987年获得硕士学位后,又继续攻读博士,1990年毕业留校任教。

读博期间,张涌主持完成了“小鼠山羊半胚冷冻和冻胚分割试验”,具有国际领先水平,博士论文获陕西省优秀博士论文。

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。因为科研成绩出色,1993年他就升为教授、博导,还曾受到国家领导接见。

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张涌教授(左)

1995年,他采用胚胎细胞核移植方法,又成功克隆了45只山羊,是世界最大的克隆动物群体。

西农北门外有一座红砖围成的院落,原来是畜牧系的种羊场,1996年划给张涌,作为“哺乳动物发育生物工程科研基地”。

多莉羊出世后,掌握体细胞克隆技术也成为张涌团队的目标,奋起直追。

其间,1999年,西北农业大学和陕西杨凌示范区的其他院校、科研单位合并,组成西北农林科技大学,为教育部直属985重点院校,科研条件也得到极大提升。

张涌所在的兽医系,和畜牧系合并,组成“动物科学与动物医学学院”,后来更名为“动物科技学院”。显然,这个名字更大气上档次,招生也方便。

2000年6月16日,张涌从一只山东小青羊耳朵部位取下细胞,成功克隆出一只山羊,这是世界上第一只体细胞克隆山羊(多莉是绵羊),取名“元元”。

遗憾的是,36小时后,元元因为肺部发育不全死亡。

好在张涌之前把克隆胚胎分别移入了两只母羊体内,一周后,另一只克隆羊出生,身体健康,名叫“阳阳”。

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中国第一只成活的体细胞克隆山羊——阳阳

同年,“哺乳动物发育生物工程科研基地”(种羊场)被命名为“中国克隆动物基地”,墙上刷起标语:发展高科技实现产业化,让中国克隆事业走向世界。

基地的克隆羊比较多,大都是之前的胚胎克隆羊,它们有时也会串门,和“阳阳”在一起玩。

2001年6月份,工作人员发现,“阳阳”竟然怀孕了。之后,它顺利分娩一雄一雌两只山羊。

这意味着体细胞克隆羊、胚胎克隆羊与普通羊一样,具备自然交配、繁殖的功能。

这一成果,让张涌成为中国克隆技术代表人物,也标志着中国的动物胚胎技术跻身世界前列。

自然,张涌也成为西农的明星学者,学校重奖他20万元,当年是个大数目。

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张涌在中国克隆动物基地

张涌的克隆羊,也带来了实实在在的利益。2001年,基地里的一头克隆羊,能卖到数千元,抵得上一头牛的价值,贵的甚至超万元。

这一般是优良品种的奶羊,客户买回去作为种羊,生出来的奶羊产量大,容易回本。

克隆羊基地也对外开放参观,根据西农官网信息,门票是全价15元,学生10元。

不过真去看了,也看不出什么,克隆羊和普通羊没有任何区别。

就像饲养员说的:饿了吃草,吃饱了睡觉。

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克隆技术到底有用吗?

2003年2月14日,因为被检查出患有进行性肺病,不到6岁的多莉被实施安乐死,按绵羊的整体寿命(十一二岁)来说,还是中年。

在那几年中,因为克隆成体动物带来的伦理学困境、低成功率的技术短板、克隆动物的早衰,以及巨额的费用,很多人对克隆技术失去耐心。

这时候,干细胞技术成为新的方向:通过对干细胞进行体外培养,繁育出全新的细胞,然后回输到人体,可以达到体态年轻化、延缓器官衰竭等目的。

这种技术不需要胚胎、不需要核转移、不制造成体,却有着更接地气的应用场景。就连打造出多莉的科学家威尔莫特,也转向了干细胞技术。

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游客在西农克隆动物基地参观

而张涌还在继续钻研动物克隆技术。2009年,他成功培育出世界首例转基因克隆奶牛,其牛奶里含有人的防御素,具有杀菌功能,这样牛就不会得乳腺炎。

2010年,西农和榆林学院携手,在榆林神木县畜牧科技示范繁育中心,成功克隆了我国首只陕北白绒山羊,取名“亮亮”。

2016年,张涌因为“良种牛羊高效克隆技术”,获得国家技术发明奖二等奖,这是他科研成果的最高奖项。

同年,克隆羊“阳阳”去世,享年15岁,比起8-10岁的母羊常规寿命,已算高寿。它被做成标本,安置于西北农大的克隆动物基地。

2019年,63岁的张涌,当选中国工程院农业学部院士。

西农的王牌专业有无土栽培、植物保护、水建等,还有号称“亚洲第一”的葡萄酒学院,多是与植物有关。而动物学方面,张涌是扛把子之一。

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张涌院士

此时,关于克隆技术的争议,依然存在。

也是2019年,克隆技术被应用到宠物领域,北京希诺谷生物科技有限公司成功培育了“中国第一只克隆猫”。

因为宠物经济崛起,中国城镇有超过2000万人养宠物,被很多创业者认为是不错的赛道,克隆一只宠物的价格在20万元左右,即使小型动物,也需要数万元。

但是,基因相同并不能保证克隆宠物在外形和性格上与本体保持一致,克隆过程也会造成代孕动物的痛苦,所以引起很多人抵制。

目前来看,克隆技术用于良种动物育种方面,遇到的阻力较小,也是科学家主攻的目标。

牛羊业约占我国畜牧业总产值的四分之一,但我国牛羊良种覆盖率低、顶级良种匮乏,而牛羊胚胎工程、克隆技术、基因编辑,都适用于这个领域。

这一次,西农培育成功的克隆奶牛,是由学校的“奶牛种业创新团队”完成的,学科带头人靳亚平教授,比张涌小10岁,是他的师弟,都毕业于兽医系。

两人的老师,是我国家畜产科学奠基人之一王建辰,从民国时期就在西农任教。

靳亚平团队选择群体中高产、长寿、抗逆性强的“超级奶牛”,采集其耳缘组织,通过核移植生产克隆胚胎,并进行胚胎移植,克隆出同样的超级奶牛。

靳亚平和刚培育成功的体细胞克隆奶牛

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长期以来,我国奶牛良种对国外的依赖度高居70%,掌握了克隆技术后,有望形成超高产奶牛育种群体,为选育良种母牛和后备种公牛提供优质资源。

也就是说,能破解我国奶牛良种繁育“卡脖子”问题。

一项高科技的突破,有时候能带来应用性,实现商业价值,有时候并不能一下子看到前景,但对于科学事业来说,必须往前发展。

只有占领了科研的高地,不落后于外国,一个国家才能建构起强大的科技实力。

才不会像牛羊一样任人宰割。

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