克隆技术的发展历程及其启示文档格式.docx
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（2）人工控制给移植后的细胞以外部刺激，使细胞核与去核的卵细胞融为一体，成为一个新细胞。
其后，再进一步促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎；
（3）待胚胎发育到一定程度后，将其植入动物子宫中使动物怀孕，进而借腹形成胎儿，最终产下与提供细胞者基因相同的新生命。
但无论采取何种方式克隆，作为基因工程的一种，它都必须采用生物化学的方法，在体外将各种来源的遗传物质（同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工合成的DNA片段）与载体系统（病毒、细菌质粒或噬菌体）的DNA结合成一个复制子。
这样形成的
杂合分子可以在复制子所在的宿主生物或细胞中复制，继而通过转化或转染宿主细胞、生长和筛选转化子，最终才能实现无性繁殖。
“克隆”与“复制”不同，尽管克隆个体和原本的基因完全相同，两者从遗传结构上可以看作兄弟姐妹关系，但克隆个体是经历一个过程发展后所得的结果，因此，它不可能像复制品那样与原本一模一样。
首先，就时间而言，克隆个体必需经过胚胎发育和胎后发育后才能独立地存在。
因此，克隆个体与原本之间必然存在着年龄差异,两者间是亲子关系，克隆个体间仍然有“代”的概念；
其次，就空间而言，克隆个体与原本在发育过程中所处的环境不同，它们各自所受的环境影响与调控也必定不相同，因此造成的发育结果也必然存在差异；
最后，就内因而言，采用“细胞核转移技术”，存在于卵细胞质中的遗传物质，对捐赠细胞核产生的影响必定同原本细胞质中的遗传物质产生的影响不同。
所以，不能把克隆个体看成是原本的复制品。
2克隆技术的发展历程
2.1克隆技术的产生背景
克隆技术的诞生是生物科学发展演进的必然产物。
进化论思想为克隆技术的诞生提供了认识论上的依据；
实验胚胎学的发展则为克隆技术的诞生做了方法上的准备；
而遗传学理论、分子生物学为克隆技术的发展与完善创造了知识基础。
1859年，达尔文的《物种起源》出版引发了一场科学革命，到克隆技术诞生前夕，这场革命所带来的科学范式地转化已基本完成。
达尔文主义的主要观点：
进化论、自然选择学说被广泛接受。
进化论中“生物进化只有渐变”、“生物进化过程具有连续性”的论断隐预了生物性状的相对稳定，而正因存在这种稳定性，才使技术控制生物遗传有了可能。
认识论上，达尔文进化论否定了“神的预见性”，自然法则成为最高规则，人类被纳入自然序列，进化论使拉美特里“人是机器”的命题以一种新的方式出现。
有机体不是机器，但外部作用能向外力决定机器的运转那样影响有机体，生命向的唯物化方向又迈出了一大步，人作为单纯的物质存在没有什么是不可认识的。
达尔文革命发生前，宗教哲学“无处不在的上帝”的思想统治地位已被机械论哲学的“钟表匠上帝”所取代，而《物种起源》的出版无疑将主宰世界的权杖又从“钟表匠上帝”手中移交给了人类自己；
而自然选择学说则否定了“目的论”，环境及外部控制在生物进化过程中的决定作用得到增强。
自然选择学说所确立的“自然论”观念更相信自然界中过去的状态以正常的因果律的形式决定着现在。
找到事物发展过程中的某个状态与外部动因，那么紧随其后的状态就完全可以推导出来。
这在方法论上使将复杂的整体系统分化成受固定结构控制的、各自分离的简单局部分别予以研究的研究方式具有了合理性。
尽管达尔文主义仍有旧范式的残迹，如达尔文将“获得性遗传”看作进化的一个辅助因素，这使生物进化在一定程度上仍然存在“目的性”，但新的范式已为科学家共同体所接
受，进化论在新范式下被不断修正与完善，而因果律、还原主义在生物学研究中的影响也越来越大。
达尔文主义的“获得性遗传”理论最终被进化论所摒弃。
细胞核是遗传的基础在1884～1885年被德国生物学家魏斯曼（AugustWeismann）等科学家所证实；
三年后染色体被发现，这使“获得性遗传”理论在1892年魏斯曼提出的“种质论”中受到最有力的批判，达尔文主义最终发展成为新达尔文主义。
魏斯曼将细胞分为两类：
生殖细胞、体细胞。
生殖细胞只能由生殖细胞产生而不能由体细胞产生，产生生殖细胞的细胞称为“种质”，细胞遗传信息决定细胞功能。
魏斯曼猜想，在生物的卵核中存在着许多构造个别器官的原基（anlagen）或微小的基本的发育机器。
在发育过程中，这些原基随着细胞分裂而逐渐分离，分离后的胚原基定位于不同的区域、它赋予这些区域特定的性状，并最终决定发育成熟的有机体的组织结构和解剖结构，从而使“种质连续性”世代相传。
虽然“种质论”理论显得很粗糙，许多观点都只是假设，对遗传变异的真正来源也未给出解释，但它将自然选择视为进化的唯一动力的思想却将进化的“目的”彻底剔除，将生物的进化视为是对外部环境挑战的回应，进化与否取决于生物面临环境挑战时的易变程度，外因的决定性作用被置于前所未有的重要位置。
而克隆技术正是一种以人工的外部操作决定生物发育的技术，“种质论”的创立为克隆技术的诞生提供了理论基础。
为了寻找能证实进化论观点的更充足的根据，生物重演律的提出使科学家们开始重视胚胎学领域的研究，而实验胚胎学的创立将实验的方法引入了胚胎学研究，1894年，实验胚胎学的创建人W·
鲁（WilliamRoux）提出要通过物理和化学的途径研究个体发育中的变化，这更使克隆技术的诞生有了方法上的可能。
1900年，德国生物学家赫脱维奇和汉斯·
杜里舒（HansDriesch）做了世界上最早的克隆实验——海胆实验，“种质论”被证实。
杜里舒在海胆的受精卵第一次分裂成两个细胞之后，将这两个胚芽细胞切开并分别培育。
实验结果并不象人们所预料的那样：
半个胚芽只能发育成半个动物。
而是受遗传程序的作用，胚胎发育呈现定向性，分离的每半个胚芽都发育成了两个完整的成体。
在进化论的范式下，遗传学研究所取得的成果正好能为“种质连续性”提供科学地解释，这使得孟德尔遗传规律的价值在这一年开始被人们所重视，经典遗传学说逐渐被分子遗传学所取代，而克隆技术的知识基础正是由分子遗传学发展而来的分子生物学。
在达尔文的范式下，一些遗传学家试图把生物的特性简化为原子式的单元，而且这些单元的出现与组合又为概率定律所支配。
1902年，遗传学家鲍维里（TheodorBoveri和萨顿（WalterSutton证明染色体携带遗传信息，染色体理论被修正提出，同年，胚胎早期细胞保留了个体的所有信息，即细胞具有潜在的全能性被德国实验胚胎学家斯佩曼（HansSpemann）发现，“多利羊”后来的诞生正是对细胞的全能性特征予以应用的结果。
染色体理论与细胞全能性特征的发现使人们对遗传的认识向前迈出了一大步。
随着对染色体研究的深入，DNA分子结构的四核苷酸学说在1909年被科学家们普遍所接受，该学说认为DNA分子含有四种碱：
两个嘌呤（鸟嘌呤和腺嘌呤）和两个嘧啶（胞嘧啶和胸嘧啶），一个磷酸盐，一个糖，尽管科学家们还不知道这四种碱之间的联结方式,但种质的实质已经基本被揭
示。
此时，丹麦科学家威·
约翰逊进而将基因（gene作为遗传单位和基因型-表型的概念首次提出，七年后，C.布里奇斯（CalvinBridges）发现基因位于染色体，遗传物质的最小功能单位从“组织”缩小为基因。
其后，经过大量的实验，摩尔根（ThomasHuntMorgan在1926年发表了他的《基因论》，基因遗传理论得到系统化、成熟化，虽然此时“基因”还只是假说而不是物质实体，但摩尔根已经认识到基因之所以稳定不变是因为它代表着一个有机化学统一体，这一理论上的突破使作为克隆技术的作用对象最终被确定有了可能。
在基因遗传理论的指导下，斯佩曼在1928年选取比较容易观察的低级生物——水蜥为实验对象，按照严格的“因果律”进行了首次核移植实验并获成功，克隆技术创生。
克隆技术在由克隆原核生物发展为克隆真核生物，由胚胎细胞克隆发展为体细胞克隆的过程中遇到了三个关键性问题：
一是对遗传物质的化学本质、物理构造、功能作用还缺乏必要的认识，高等生物的染色体组成成分虽然与低等生物的染色体组成成分相同——都是核酸，但高等生物的染色体类型却远比低等生物的染色体类型复杂，科学家们对较复杂的染色体类型知之甚少，而不同的染色体类型所具有的不相同的遗传功能；
二是在体外使各种来源的遗传物质与载体系统的DNA结合成复制子的技术还缺乏理论依据，分化程度较高的特化体细胞的再生能力弱，其遗传结构变化的不可逆性是否可以克服还不得而知；
三是将卵细胞与供体细胞融合并进而使两者的细胞周期同步，在技术上还无法实现。
从技术角度看，克隆技术的发展历程就是这四个问题不断被解决的过程；
从认识角度看，克隆技术的发展历程是将复杂的生命系统逐步还原为一系列简单构造的叠加的过程。
2.2克隆技术的早期发展
在斯佩曼的水蜥实验之后，核移植实验做得很频繁，克隆技术因此迅速得到完善，犹其是1936年C·
斯特恩成功的使体外培养的小鼠细胞发生融合，选取高级生物作为实验对象出现可能，以至斯佩曼在1938年乐观的预言了克隆高级生物的可能性,他设想采用细胞核移植技术，从发育到后期的胚胎中取出细胞核，将其移植到卵子中，用这种方法来克隆动物。
斯佩曼称他自己的这一设想为“奇异的实验”，而这正是生殖性克隆所采用的基本途径。
但回顾克隆技术的发展史，只有当遗传学研究被还原到人们所熟知的物理与化学层面时，用技术操纵高级生物的遗传与繁殖才有可能。
而当时，“奇异的实验”因超出了这一技术维度，因而只能停留于难以实现的设想中。
从30年代后期起，胚胎学开始与当时新兴的学科——遗传学结合，实验中不断取得研究成果，这些使遗传学研究呈现出繁荣景象，而理论上的创新往往是使技术产生质的飞越的前提。
由于二战的爆发，遗传学研究的中心由欧洲移到了北美。
1941年，美国生物学家比德尔（G.W.Beadle）开创生化遗传学，提出“一个基因一个酶”的假说，该假说在1964年被充分证实，成为遗传密码概念的理论基础。
“一个基因一个酶”对基因在发育中的作用给予了合理的阐释，即基因决定蛋白质，蛋白质决定代谢作用，代谢作用决定各种性状，使遗传学中对基因的功能的研究和生物化学中对蛋白质生物合成的研究被沟通。
按照一个
基因一种酶假设，蛋白质生物合成的中心问题有两个：
一个是遗传密码问题，即蛋白质分子中氨基酸排列顺序的信息究竟是以什么形式储存于DNA分子结构之中，另一个是蛋白质生物合成问题，即遗传信息从DNA向蛋白质分子转移的过程是怎样的。
复杂的生物遗传过程被还原理解为是一系列具有严密因果关系的化学反应相互作用的结果。
三年后，遗传学家埃弗里（OswaldAvery）在肺炎双球菌实验中证实，转化因子是脱氧核糖核酸（DNA），遗传的物质基础因此被阐明，基因得以从假说发展成物质实体。
到1952年，DNA携带遗传信息的功能被赫尔希（A.Hershey）的噬菌体浸染细菌实验所证实，将遗传问题还原为化学问题的研究方法有了理论依据。
但是，尽管DNA的化学成分此时已为人所知，但人们对决定其功能的分子结构尚不知晓，遗传问题还缺乏物理上的还原，这一理论缺陷使当年英国遗传学家金（King）所做的首次克隆高级动物的实验——克隆青蛙实验失败。
第二年，沃森（J.Watson）和克里克（F.H.C.Crick）根据维尔肯（M.Wilkins）的DNAX光衍射资料提出了DNA双螺旋分子结构模型。
以前，科学家们虽然对DNA的化学组成了解得不少，但是对DNA分子作为一个整体的了解及其生物学功能却知之甚少，DNA双螺旋分子结构模型地提出使这一理论空白终于被填补，人们对DNA是遗传物质不再有丝毫怀疑。
而以往困扰科学家们的组成DNA分子的四种碱之间的联结方式也在这一年被最后确定，运用物理与化学的方法来研究生理问题的分子生物学诞生。
1955年，美国分子生物学家本泽用基因重组分析方法，研究大肠杆菌的T4噬菌体中的基因精细结构，其剖析重组的精细程度达到DNA多核苷酸链上相隔仅三个核苷酸的水平。
这一工作使分子遗传学和经典遗传学在概念上被沟通。
生命完全被还原为一系列相互作用的物理与化学反应。
理论的突破促进了技术的发展，核移植实验的成功率越来越高，实验所选取的供体细胞的分化程度也越来越高，选取完全分化的细胞为实验供体终于在1958年实现。
史蒂沃德（F.C.Steward）用完全分化的胡萝卜根细胞成功培养出了胡萝卜植株。
此后，“科学的技术化”与“技术的科学化”的趋势在克隆技术的发展历程中越来越明显，这种趋势使科学与技术之间的依赖关系日益强化。
1960年，霍利德（R.Holliday）进一步完善了DNA双螺旋分子结构模型，他提出双螺旋DNA分子交叉结构中存在异源双链（hetero-duplex，即每个双链有一部分来自另一个双链中对应部分。
该理论很快就被应用于技术之中，科学家们做了许多实验，不断取得成果，第二年，塔考斯基（Tarkowski）等将小鼠卵裂期不同品系的胚胎细胞聚集后，成功地形成了嵌合体小鼠；
此时，生物学家对遗传单位的分子化学性能以及较复杂的染色体类型已有相当程度的了解，运用技术手段，技术目的基因与载体已能找到，干预复杂的生物遗传过程有了可能。
在这样的研究背景下，法国遗传学家弗朗索瓦·
雅各布（FrancoisJacob）提出基因调控概念，克隆较复杂的生物的条件逐渐形成。
1962年，英国生物学家戈德（JohnGurdon）宣布他用非洲爪蟾的体细胞成功克隆出了蝌蚪。
他将非洲爪蟾的卵置于紫外线照射之下使其细胞核被破坏，然后从非洲爪蟾的表皮细胞中取出核，放入去核卵细胞中，经过发育，最后得到克隆爪蟾。
这是第一次用真核生
物的体细胞为供体细胞克隆高级生物并且成功的实验。
在此之前，由于原核细胞表达的基因调控比真核细胞要相对简单，克隆实验所选取的供体细胞均为植物或低等原核生物的胚胎细胞。
从遗传学上看，胚胎细胞克隆出的生物仍然是精细胞和卵细胞相结合的产物，技术只是改变了胚胎的发育方式。
因此，胚胎细胞克隆出的生物是供体生物的下一代；
而体细胞克隆出的生物，其胚胎是“人工制造”的结果。
技术在体细胞克隆中所起的作用不只是改变胚胎的发育方式，它还“制造生命”，体细胞克隆出的生物与供体生物则属同代。
这种本质上的差别使人们围绕克隆技术展开了第一轮辩论。
1966年，基因编码终于被破译，结果发现一切物种所使用的遗传密码都是一样的，存在于DNA上，具有不同的化学成分与分子结构各类基因的遗传功能被揭示，人们对基因的认识又向前进了一步。
这一发现后来成为基因工程的客观基础，而克隆高级生物本身就是一种复杂的基因工程，它的发展也因基因编码地破译而拥有更广阔的空间。
构建重组DNA分子是克隆动物的关键，即：
把环状的载体在指定部位切断，然后把含目的基因的DNA分子插入其中，再将两者连接起来。
这一过程需要两种DNA操作酶，一种是限制性内切酶（restrictionendonucleases），它能象“手术刀”一样在特定位点切开DNA分子，使生物学家克隆分离出带有遗传片断；
另一种是连接酶（ligases），它能将切割出的遗传片段“黏合”起来。
科学家此时已对细胞的基因调控系统比较了解，1967年DNA连接酶被分离，到了1970年，DNA限制性内切酶也被分离获得，而在此期间，1969年，科学家已分离得到了第一个基因。
1972年，美国人伯格（PaulBerg）将两种不同的DNA片段成功地连接重组成一个新的DNA分子，第二年，科恩（Cohen）重组DNA组织获得成功，至此，克隆高级生命的主要技术困难都已基本解决。
1977年，依尔门斯（KarlIllmensee）宣布他已成功的克隆出单亲老鼠，但这一实验结果未被证实。
不久，反对发展克隆技术的声音就出现了，数百名美国人来到美国科学院示威，高呼“我们不要克隆”，“不要碰我的基因！
”等口号，这是第一次对克隆技术提出的抗议。
次年，世界上第一名试管婴儿——路易斯诞生，加之作家罗威克（DavidRorvik）的科幻小说《按照他的面貌：
克隆一个人》（InHisImage:
TheCloningofaMan）发表，一场关于克隆伦理的大讨论在全球范围内展开。
1979年，依尔门斯宣布又克隆出了三只老鼠，但这些老鼠在生理体质上都有缺陷。
在克隆技术迅速发展，克隆研究如火如荼的背景下，美国联邦最高法院裁定承认人造组织及生物具有专利价值，这使克隆研究迅速商业化，民间对克隆研究的投资越来越大，这在一定程度上加快了克隆技术的发展步伐。
1981年，日内瓦大学的研究人员利用胚胎移植技术终于培育出健康的老鼠。
1983年玛利斯（KaryB.Mullis）开发出一种可加快DNA合成速度的链式技术，这给胚胎移植克隆带来很大的方便，人类胚胎被成功的从一个母体转移到了另一个母体。
次年，维尔登（SteenWilladsen）克隆出一只羊，这是第一例得到证实的用胚胎移植技术克隆出的哺乳动物。
1986年，他又从不同的细胞中克隆出牛，频繁进行的克隆实验也加快了胚胎移植克隆技术的完善速度，1988年，格雷纳德生物公司成功地利用改进后的胚胎移植技术克隆出奶牛。
为了
使基因工程上取得的技术成就能应用于人类，需要从分子生物学角度对人类遗传进行系统的研究，1990年，人类基因组研究计划项目开始，1993年，人类胚胎克隆成功。
克隆技术研究的重点，在此后转到了对目标基因与基因载体重组过程的控制、对第二、三代克隆动物的培育、以成熟体细胞为供体的克隆，“设计生命”在克隆技术的发展历程中的色彩也似乎越来越重。
1995年，坎贝尔（Campbell）从不同的细胞中克隆出羊，他后来又在1997年创造了一个被注入人类基因的克隆羊。
1998年，美国人怀特（White）用羊的体细胞与牛卵结合；
韩国人将老虎的体细胞与牛卵细胞结合；
我国将大熊猫的体细胞与兔卵结合，这些实验均获成功。
2.3以成熟体细胞为供体的哺乳动物克隆技术发展阶段
体细胞克隆在技术上有三个难点：
其一、由于体细胞的全能性较弱，使供体与载体的细胞周期同步化的困难大；
其二、在采用技术手段，以外部刺激促使复制子的形成过程中，细胞的损伤较大；
其三、哺乳动物卵的活化和附着时间非常难以掌握。
英国罗斯林研究所在1997年2月宣布，他们已在上年7月成功的用乳腺上皮细胞作为供体细胞移植克隆出小羊“多利”，这是世界上第一例利用成年体细胞核获得的克隆动物，它翻开了生物克隆史上崭新的一页，突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方式，使克隆技术有了长足的进展。
“多利”的诞生在理论上证明了可以将已特化的细胞克隆成一个成活的个体，已特化的细胞遗传结构即使发生了变化，这种变化也不是不可逆的，理论上的突破使体细胞克隆技术的发展有了基础。
为克隆“多利”所发明的卵细胞与供体细胞的细胞周期同步化的方法也使体细胞克隆在技术上的可操作性增强。
但由于在刺激卵细胞分化时采取了“电休克”的方法，对细胞造成的损伤较大，“多利”的体质因此很差，身上有许多疾病，被美国《华盛顿邮报》评论称为“穿着羔羊服装的老羊”。
第二年，多利生下小羊“邦尼”，而三代有基因关联的克隆动物也被创造出来。
同年，日本科学家用牛的输卵管细胞克隆得到克隆牛。
但由体细胞克隆出的动物与普通动物之间是否有差异，此时还不得而知，问题在2000年6月得到解答。
我国生物胚胎学家张涌用体细胞克隆出山羊“阳阳”，一年后，“阳阳”与世界上首批胚胎细胞克隆山羊交配，产出一对儿女，雄性叫“欢欢”，雌性叫“庆庆”。
“阳阳”的生产证明了体细胞克隆羊和胚胎细胞克隆羊具有与普通山羊一样的生育繁殖能力。
1998年，克隆技术又得到重大改进，夏威夷大学在用胚胎细胞克隆老鼠时，采用了“火奴鲁鲁”技术，即以化学液体代替“电休克”，使细胞受到的损伤减小，这极大的提高了克隆的成功率。
克隆技术在这一阶段日益表现出“取代上帝”的特点，在此之前的克隆研究基本上是在探求生命的“永生”，并未以修改生物自身的基因，改变生命物种性状规律为目的。
而今，由于商业目的的影响，后者也成为了研究的目的。
就在“多利”产下小羊“邦尼”（Polly）就是一只转基因羊。
2001年10月，美国科学家用核移植技术克隆获得了可供异种器官移
植入人体的转基因克隆动物——基因敲除克隆猪。
哺乳动物的克隆也越来越向“人类”逼近，科学家采用新型的胚胎分解方法于2000年克隆出首例灵长类动物——恒河短尾猴“泰特拉（Tetra）”，这意味着克隆人类已不是科学或者医学问题，摆在企图克隆人的团队面前的仅仅只是后勤问题，而后勤问题要远比科学或者医学问题要容易解决，人类已站在克隆自己的大门口。
同年10月，转基因特征明显的转基因猴“安迪”诞生。
或许2002年在历史中真会成为“克隆年”，3月，克隆基因与人类接近的兔子获得了成功。
英国《卫报》在这年6月28日则报道了英国爱丁堡的一组科学家掌握了一种所谓“基因瞄准”的新技术，基因改造的精确性从而得到很大提高。
而据“杜克大学医学中心的一项研究表明，从技术上讲，克隆人可能比克隆动物如羊、牛、猪、老鼠等要容易和安全，因为人类具有某种遗传优势。
克隆人或克隆动物胚胎过度发育可能和某种基因有关，婴儿能够从父母双方体内继承这种基因，但许多非灵长类动物的父母中却有一方无法将这种基因遗传给后代。
如果这一理论正确，克隆人的出生缺陷会相当低。
”①
2.4生殖性克隆技术
人们千古年来找到能治百病的灵丹妙药，实现长生不老的梦想原本已无望，现在，克隆技术的出现使无望有了转机，人们对克隆人类的兴趣也因此越来越大。
克隆人类的目的主要有三个，即医疗、生育、对特定人物的崇拜。
早在1962年戈德成功克隆出非洲爪蟾时，就有人提出将此项技术应用于人。
在商业目的与物种进化研究的推动下，克隆技术向人类克隆方向发展的趋势日益明显。
1997年，美国医生锡德（RechardSeed）宣布了他的克隆人的计划，他同时认为他的计划并不是什么实验，而是一个盈利产业的开端。
不过他的计划“只听楼梯响，不见人下来”，其研究一直都没有什么大的进展。
就在锡德宣布了他的计划后五天，19个欧洲国家在法国巴黎签署了《禁止克隆人协议》，提出禁止用任何技术创造与任何生者或死者基因相似的人，认为克隆人有损于人的尊严，违背社会伦理道德准则，因此克隆人是不人道、不可接受的。
这是人类第一份禁止克隆人的法律文件。
但克隆人的尝试不仅没有被真正
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