哺乳类的细胞核移植

(二)哺乳类的细胞核移植

1977年,美国缅因州巴尔港的杰克逊实验室用“亚无性繁殖”的方式,培育出7只单亲小鼠。

1981年,瑞士日内瓦大学和美国杰克逊实验室合作,第一次对小鼠卵进行移核试验获得成功。他们将囊胚内细胞团细胞的核移入去核的受精卵中,诱导培养到囊胚期,再把此胚胎移入代孕鼠子宫内,最后产下两雌一雄仔鼠,并发育成了可育的个体。

1994—1997年,英国胚胎学家伊恩·维尔穆特用核移植技术培育出一只克隆羊,成年母羊A的卵细胞,提供细胞质,另一只6岁母羊B的乳腺细胞,提供细胞核,再把A羊的细胞核移植到去除了细胞核的B羊的卵细胞中,经过诱导发育成早期胚胎,再移植到母羊C的子宫内,最终生下一只小母羊,把它取名为“多莉”,它的大部分性状和母羊B很相似。到2003年,“多莉”因为患上肺病和关节炎等多种疾病,科学家以“安乐死”的方式结束了它的生命。

经研究发现:乳腺细胞提供的细胞核和去掉核的卵细胞经过一定处理,形成的重组细胞,是培养克隆羊的关键。由此可见,全能性能否正常表达与细胞结构的完整性是相联系的。那么,能否直接把一个乳腺细胞培养成一只克隆羊呢?

汉斯·斯佩曼重点研究了从高度分化的细胞中分裂出来的细胞核是否还具有发育成一个新个体需要的全部遗传信息。1938年,汉斯·斯佩曼提出设想:把蝶螈的细胞核转移到另一个去除细胞核的卵细胞中,最后证明能否通过核移植来繁殖后代。由于“二战”的爆发,影响了生物的研究,使生物研究处于暂停状态,所以没有得到预期的成果。(https://www.daowen.com)

1952年,罗伯特·布里格(Robert Briggs)和托马斯·金(Thomas King)取了一只青蛙的卵细胞,用剪子把卵细胞的膜划开,再把细胞核取出来;然后从北方斑豹蛙的囊胚细胞中拿出细胞核,只留下细胞质,用一个直径小于细胞的玻璃制作的吸移管,将细胞核注入未受精的卵细胞中,于是获得了一个青蛙的胚胎。接着,他们又将更多的细胞核移植到更多的卵细胞中,大部分能生长发育,一部分发育健康,一部分能长成个体。罗伯特·布里格和托马斯·金是选用了胚胎细胞的细胞核来做核移植实验的。那么,高度分化的体细胞一般情况下很难再继续生长,它的细胞核还能用于核移植实验吗?

1962—1968年,美国生物学家戈登(Gurdon)取出一个已经分化的非洲爪蟾蝌蚪的“肠上皮细胞的细胞核”,把它注入另一个去掉细胞核的同种生物的卵细胞中,最后观察到的现象是:有一部分移植了核的卵细胞不能正常发育,有一部分能正常发育成蝌蚪。戈登的实验得出的结论是:分化后的细胞仍然保持着全部的遗传信息,其细胞核具有全能性。

1978年,中国科学家童第周(T.C.Tung)将黑斑蛙的红细胞核移入去核黑斑蛙卵细胞内,发育成正常黑斑蛙蝌蚪。

细胞结构的完整是细胞表现出全能性的前提条件,因此,高度分化的完整的细胞仍然具有全能性,在这一点上是可以肯定的。结构完整的活的植物体细胞具有全能性;而动物体细胞要表现出全能性就较为困难,低等动物细胞全能性和高等动物细胞全能性的表现情况也是不一样的。受精卵、全能干细胞等细胞具有很高的全能性。受精卵是进行有性生殖的生物生长发育的起点,不但具有全能性,还具有发育全能性,可以形成机体中所有种类的细胞。然而动物体细胞全能性的表达就在很大程度上受到限制,有的高度分化的动物细胞丧失了全能性。迄今为止,没有实验能证明高等动物的体细胞具有全能性,但已证明动物细胞的细胞核具有全能性。

人教版高中生物新教材把细胞的全能性概念订正为:“细胞的全能性是指经过分裂和分化的细胞,仍具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。”而老教材只是强调具有发育成完整个体,并没有提到分化成其他各种细胞就算体现了全能性。在这一点上,我们要改变原来的思维模式,重新定义和理解细胞的全能性这一核心概念,并将之正确有效地传达给学生