能不能克隆一個我，代替我去上學

趙言昌

這幾年，“為學生減負”的呼聲很高，與“雙減”有關的政策和舉措也是層出不窮。不過，中考、高考都是選拔性考試，有這兩座大山橫在眼前，學校總不可能變成游樂場。

在閱讀科學新聞的時候，或許你也想過：能不能克隆一個我，代替我去上學呢？讓我們翻翻生物課本，從中尋找一些線索。

神奇的胚胎發育

在聊克隆之前，咱們先來看一個案例：2017 年，中國某地發生了一起傷人事件，現場的血跡屬于一位女士，法醫卻不敢相信自己的檢測結果——從性別基因的角度說，那份血跡應該屬于一位男士。

后續研究顯示，這是一例先天性嵌合體。我們的遺傳物質來自受精卵，如果子宮里存在兩個受精卵，而后它們互相融合，便會形成嵌合體。拿上面的例子來說，當事人含有男、女兩套遺傳物質，血液的遺傳信息屬于男性，頭發的遺傳信息則屬于女性。

先天性嵌合體十分罕見，胚胎發育一旦出現異常，多以流產、畸形告終。正常情況下，從受精卵到嬰兒要經過這樣的流程：受精卵一邊分裂，一邊往子宮移動，一變二、二變四，緊緊黏成一團;等細胞數目達到100 個左右，會形成一種獨特的結構，外面是一層殼，中間空空的，內側散落著一些細胞，像是往書包里放了幾枚雞蛋，我們稱之為囊胚或是胚泡;囊胚的外殼會與子宮相接，慢慢演化成胎盤，其內側那團看似雜亂的細胞則擁有發育成胎兒的潛力。

胚胎發育還有一個特別的地方，它是單向的。從月季上剪下一段枝條，插入泥土之中，它便會生根、發芽，成為一株新的月季;從我們手上撕下一塊皮膚，放到培養皿中，它不可能重新變回胚胎，更不可能發育成另一個人。

為了解釋這一現象，德國科學家奧古斯特·魏斯曼于1883 年提出了種質論：受精卵里的遺傳物質最全，之后每一次分裂，新生的細胞都會丟失一部分遺傳物質。因為遺傳信息逐級減少，所以人類的發育是一個不可逆的過程。

頭發創造的奇跡

我們可以將受精卵記為β，將其第一次分裂產生的兩個子代記為a 與b。按照魏斯曼的說法，β 含有發育成一個個體的全部遺傳信息，而a、b 在這次分裂過程中，丟失了一部分遺傳物質，如果將它們分開，只能得到兩個殘缺的胚胎。

魏斯曼提出種質論之后，確實有一些科學家按照這種思路進行驗證，比如用電流殺死青蛙的部分胚胎細胞，看看剩下的能不能發育成健康的個體。然而，有的實驗顯示能，有的實驗顯示不能。

1902 年，德國科學家漢斯·斯佩曼想到，實驗結果的不一致也許跟實驗手段有關，強電流對于胚胎來說過分劇烈了，如果換用更溫和的手段，或許能在無傷的情況下分開它們。說來也巧，幾年前他剛剛成為父親，一直保留著女兒嬰兒時期的一縷頭發。于是，他找來蠑螈的受精卵，等到其一變為二，就將嬰兒頭發當作套索，輕輕切入兩個細胞之間。結果，每一個細胞都發育成了新的蠑螈。

斯佩曼的實驗表明，細胞內的遺傳物質不會隨著發育而變化。換句話說，每一個體細胞（生殖細胞特殊一些）的遺傳物質都與受精卵相同。由此，他提出了核移植的構想：將一個細胞的細胞核移入另一個被去除細胞核的細胞，新組成的細胞應該也能發育。

核移植的構想提出于1938 年，當時全世界都不知道它有什么用。但科學家們仍然對此充滿好奇，開始了各種各樣的實驗。比如，1952 年，美國科學家羅伯特·布里格斯和托馬斯·金從蛙卵的囊胚中提取細胞核，注入未受精的、已經被去除細胞核的卵細胞內，成功實現了核移植。

不該被遺忘的先驅

尤其值得一提的是，1964 年，童第周先生開展了體細胞核移植實驗：將青蛙紅細胞的細胞核注入去核的卵細胞內，新組成的細胞竟然開始分裂了！

紅細胞屬于體細胞，與囊胚細胞有所不同。正常情況下，囊胚細胞一邊分裂，一邊分化，直至發育成健康的胎兒;而體細胞，或者不分裂（比如紅細胞，成熟以后便不斷工作直至死亡），或者只分裂成特定的細胞（比如皮膚的基底層細胞，只會形成新的皮膚細胞）。也就是說，體細胞固然具有個體全部的遺傳信息，卻會根據自己所處的情況，只表達其中的一部分。

了解這些，就能明白童第周先生的偉大了——他的實驗表明，細胞質影響遺傳信息的表達;而卵細胞的細胞質可以解除枷鎖，使體細胞核內的遺傳信息重新活躍起來。我們今天說的“克隆”，就是指體細胞核移植，將體細胞的細胞核轉入去核的卵細胞內。

因為種種原因，童第周先生的研究沒有在國際上產生重大影響。好在國外的學者之后也得出了相同的結論。于是，下一個問題來了，體細胞核與卵細胞質組成的新細胞，究竟能不能發育成一個健康的個體？

20 世紀后半葉，科學家們做了大量的相關實驗。結果有好有壞，具體一點說，以低級動物為對象的實驗有不少成功的，以哺乳動物為對象的實驗，則因種種技術原因進展緩慢。不過，生命科學的每一個進步，都意味著大量的實驗;反過來說，只要解決了難點，看起來不可思議的事也能變得順理成章。1996 年，克隆羊多利在英國羅斯林研究所誕生，震驚了全世界。

多利羊之后的征程

多利羊的誕生打開了一扇新的大門，一方面，這意味著人類擁有了“復制”高級動物的能力，可以挽救瀕危物種、大量培育有經濟價值的動物;另一方面，激勵著科學家更進一步——能不能用體細胞移植的辦法，在實驗室里培育出人類的囊胚？

如果能的話，移植器官短缺就不是問題了。然而，因為倫理之爭、技術難點，這條路走起來坎坷無比——直到2013 年，美國科學家舒赫拉特·米塔利波夫才宣布，運用克隆技術培育出了人類的囊胚。至于如何誘導內細胞團分化成適合移植的器官，則至今沒有明確答案。

但是，慢著，讓我們回過頭來想一想：我們的目的是激活體細胞的遺傳信息，核移植、胚胎培養說到底只是手段。到底是什么鎖住了體細胞的遺傳信息表達？

是基因。人類擁有2 萬多個基因，它們合成了約6 萬種蛋白質。有些蛋白質與外界交互，使細胞表現出特定的功能;有些蛋白質則影響其他的基因，調控遺傳信息的表達。比如，Oct4 基因編碼Oct4 蛋白質、Sox2 基因編碼Sox2 蛋白質，兩種蛋白組隊之后，可以結合到特定的DNA 位置，進而影響遺傳信息的釋放。

改變基因，細胞的形態可能也隨之改變。2006 年，日本學者山中伸彌通過基因技術改變小鼠體細胞的基因，逆轉它們原本的分化路線，從而得到了一種類似胚胎干細胞的細胞，即誘導多功能干細胞。

借助基因技術，加之繞過了倫理難題，這一領域進展神速。2007 年，人類誘導多功能干細胞問世;2014 年，日本學者用這項技術培育視網膜細胞，而后移植到患者體內，結果顯示，患者的視力有所提高。

這個領域將來會變成什么樣子？誰也說不準。科學難題的解決，動輒以百年計，也許下一位突破者，此時正坐在中學教室里。

行至文末，不如做兩道測試題，看看你對克隆技術的理解吧！