克隆“早衰论”,克隆生物的年龄可能不能在生下时从0算起

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自从第一只克隆羊多莉非正常死亡起,外界就开始有大量的声音怀疑生物在克隆时,最初的合成细胞可能不能像正常的受精卵一样端粒会在端粒酶的作用下修复,所以普遍会出现早衰现象,而真实年龄计算也必须先要算上克隆时细胞核来源的动物的年龄,然后再加上他出生后的年龄。

自从1996年第一只克隆动物多莉出生之后,克隆就成为了世界上最炙手可热的生物科技之一。现在,克隆技术在宠物领域甚至已经成功完成了商业化。2019年,中国生物科技商业公司“希诺谷”凭借着高超的克隆技术,克隆了一只英国短毛雄性猫大蒜。据称,大蒜是中国第一只第一只商业化克隆猫。2019年01月09日,大蒜因尿道堵塞去世。后来,他的主人在了解的宠物克隆技术后,就花费了25万对大蒜进行了克隆。

如果大家对克隆技术有所了解,应该都知道,克隆技术是一种体细胞无性繁殖技术,流程一般都是先从想克隆的动物身上取样,获取体细胞,然后从另一个雌性动物身上获取一个未受精的卵子,并将卵子中的细胞核抽出,接着把上述体细胞的细胞核注入无核卵子中,进行细胞融合,构建克隆胚胎,最后将克隆胚胎移植入代孕动物内。之后,克隆胚胎就像普通的胚胎一样在代孕动物体内一步步进化成一个成熟的个体,出生,成长。

看到这里,很多人可能会以为,克隆出来的生物也会像普通的生物一样,成长,然后慢慢衰老,享有和同类一样的寿命。当世界上第一只克隆动物多莉出生时,人们也是这样认为的,但六年之后,多莉的非正常死亡却让外界对此产生了怀疑。

2003年2月,兽医检查发现多莉患有严重的进行性肺病,这种病在目前还是不治之症,于是研究人员对它实施了安乐死。据罗斯林研究所透露,在被确诊之前,多莉已经不停地咳嗽了一个星期。多莉的尸体被制成标本,存放在苏格兰国家博物馆。一般而言,绵羊通常能活12年左右,而多莉只活了6岁,它的早夭再次引起了人们对克隆动物是否会早衰的担忧。人们甚至开始思考,克隆动物的年龄到底应该怎么计算?到底是应该从0岁开始计算,还是从被克隆动物的年龄开始累积计算,还是从两者之间的某个年龄开始计算?就多莉本身而言,它刚一出生时是6岁还是0岁或者是中间的某个岁数,这是一个很难回答的问题。正值壮年的多莉死于肺部感染,而这是一种老年绵羊的常见疾病。其实,早在多莉刚3岁的时候,研究所的工作人员就已经发现了多莉已经开始处于走向衰老的一个状态,不仅走上衰老,还伴随着很多的疾病,例如风湿,肺病等,身体素质急速下降。到多莉6岁时,工作人员终于不忍看它遭受苦痛,只能忍痛让它安乐死。

那么,为什么克隆生物会出现早衰症状呢?现在普遍的观点认为这和细胞分裂极限有关。

在生物领域,一般认为生物细胞的分类是存在一个极限的。当一个生物细胞的分裂次数到达了这个极限,那这个生物细胞将不再分裂,而是直接死亡。细胞分裂的极限是生物寿命的重要影响因素之一。以人类为例,正常体细胞的分裂极限一般认为是60次左右。在生物科技界,生物科学家们曾穷尽各种手段都无法让正常的人类体细胞再次分裂。按照这一极限计算,人类的寿命极限应该是在120-150岁之间。

克隆生物之所以会出现早衰症状,就是因为生物在克隆时,合成的胚胎是从一个正常的生物体细胞和卵细胞合成的细胞进化而来的。从表面上看,克隆生物的成长和普通生物的成长流程一致,都经历过胚胎,出生,成长,但内核却完全不一样。普通生物的胚胎是由受精卵发育而来,而受精卵的细胞核是由一个卵细胞的细胞核和一个精子的细胞核融合而成的新细胞核;克隆生物的胚胎却是由合成细胞发育而来,细胞核来源于已经发育的生物体细胞,在发育成胚胎之前,已经经历过多次的分裂。

在细胞的细胞核当中,有一种决定细胞分裂次数的物质,名叫端粒。端粒的长度反映细胞复制史及复制潜能,即细胞的剩余分裂次数。一般而言,受精卵的端粒长度最长,细胞分裂次数极限也正是从受精卵分裂开始计算的。端粒在生物细胞的分裂当中起着非常重要的作用,能够稳定染色体末端结构,防止染色体间末端连接。生物细胞每分裂一次,端粒都会变短一些。当端粒短到一定的程度时,将无法支撑细胞的再次分裂,也即细胞达到了分裂极限。

既然如此,那么卵细胞的端粒又为什么会变长呢?这就不得不提生物体内的另外一种物质“端粒酶”了。

在大部分的生物体内,都存在这种叫做“端粒酶”的物质。端粒酶的作用就是修复端粒,将端粒修复到原始的长度。不过,端粒酶虽然存在于生物体内,但是除少量的生物(例如,龙虾)以外,大部分的生物的正常体细胞内是不生产也种物质的。这也正是为什么世界上绝大多数的生物都是有寿命极限的原因(另,龙虾因为正常体细胞能够生产端粒酶,所以一般被认为是一种永生动物,不会死于衰老,只可能非正常死亡)。

在受精卵受精的过程中,一般人观察不到的一点就是,受精卵会激活相应的基因表达,开始生产端粒酶,然后在端粒酶的作用之下修复端粒。不过,这一过程貌似在克隆过程中没有发生,这就是为什么克隆生物会早衰的根本原因。

克隆过程中,正因为没有端粒酶的产生,从生物体内提取出来的体细胞细胞核没有经历过真正的“初始化”。也就是说,克隆时的合称细胞的细胞核还是一个“老”的细胞核,而克隆生物的寿命因受到这个“老”的细胞核分裂次数的限制,最终表现出了早衰症状。

至于克隆生物的年龄计算,一般认为应该以细胞核“年龄”作为基准,计算方法应该是必须先要算上克隆时细胞核来源的动物的年龄,然后再加上他出生后的年龄,甚至可能还要加上怀孕阶段的时长。当然,鉴于动物由“受精卵”发育成为胚胎再到出生过程中分裂较成长阶段更为频繁,需要加长的年龄数可能更大。

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