哺乳動物克隆可以無限繼續(xù)嗎？20年實驗給出答案

來源：科技日報

記者：張夢然

一項長達20年的實驗研究，為理解哺乳動物克隆的技術(shù)邊界提供了關(guān)鍵證據(jù)。研究表明，盡管克隆技術(shù)能夠在一定代際內(nèi)成功復(fù)制個體，但純粹的、無限重復(fù)的克隆，最終將因致命DNA突變的積累而走向失敗。這項工作由日本山梨大學(xué)若山照彥團隊完成，相關(guān)成果25日發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。

該研究不僅明確了反復(fù)克隆的操作極限，更從基因組層面強化了有性生殖在消除有害突變、維持物種遺傳健康中不可替代的核心作用。

克隆可以無限連續(xù)嗎

克隆技術(shù)，特別是體細胞核移植技術(shù)，自1996年“多莉羊”誕生以來，就被視為生命科學(xué)研究和生物技術(shù)領(lǐng)域的重要工具。它不僅在基礎(chǔ)研究上幫助科學(xué)家探索發(fā)育與遺傳的奧秘，在農(nóng)業(yè)育種、瀕危物種保護乃至再生醫(yī)療方面也展現(xiàn)出潛在價值。

然而，克隆效率低下、后代存在生存和健康風(fēng)險等問題，始終難以解決。一個更深層的科學(xué)疑問是：在理論上，能否像一些植物或低等動物那樣，通過無限連續(xù)的克隆來建立哺乳動物的“不朽”品系，而無需有性生殖的介入？

此前，日本山梨大學(xué)若山照彥團隊的研究曾給出過樂觀的提示。他們成功實現(xiàn)了對小鼠的連續(xù)克隆，在最多25代的范圍內(nèi)，克隆后代并未表現(xiàn)出明顯的健康衰退。這似乎暗示，技術(shù)操作本身或許能克服遺傳缺陷的積累。但這一過程是否存在一個不可逾越的極限，仍需更長期的實證檢驗。

“復(fù)印的復(fù)印”不斷疊加風(fēng)險

為了回答這個問題，山梨大學(xué)科研團隊將實驗持續(xù)了20年。他們對小鼠進行了一代又一代的連續(xù)克?。簭淖畛醯膫€體中取出體細胞，將其細胞核移植到去核的卵母細胞中，培育出克隆個體，再從這個克隆個體身上取材，進行下一輪克隆，如此循環(huán)往復(fù)。

研究結(jié)果清晰地描繪出一幅從成功到衰退的完整圖景。在早期代系（特別是前25代內(nèi)），克隆小鼠的整體健康狀況良好，基因組測序也未檢測到大規(guī)模的有害DNA突變，這與團隊早先的結(jié)論一致?？寺〖夹g(shù)在此階段展現(xiàn)出了高度的穩(wěn)定性。

然而，當(dāng)連續(xù)克隆進行到第27代時，轉(zhuǎn)折點開始出現(xiàn)。從這一代往后，克隆后代的出生率開始受到顯著影響，表明致命的發(fā)育問題開始增多。

盡管存在生育難關(guān)，但成功出生的克隆個體依然展現(xiàn)出頑強的生命力。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠可以被連續(xù)克隆至驚人的第57代，且這些后代的自然壽命并未縮短。然而，這已是強弩之末，最后一個代系（第57代克隆鼠）在出生后未能存活下來，標(biāo)志著這條純粹的克隆品系幾乎走到了終點。

隨著代際的推進，對其基因組的深入分析揭示了表象之下的危機。

研究發(fā)現(xiàn)，有害的DNA突變在后期代際的克隆小鼠中逐漸積累，并且這種突變積累的趨勢與第40代之后觀測到的出生率急劇下降存在顯著的正相關(guān)。這意味著，在缺乏有性生殖基因重組與修復(fù)機制的情況下，克隆過程本身可能引入或無法糾正遺傳錯誤，隨著“復(fù)印的復(fù)印”不斷疊加，最終達到了足以扼殺新生命的臨界點。

研究還確認(rèn)了一個克隆技術(shù)中常見的伴隨現(xiàn)象：所有代際的克隆小鼠，其胎盤結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)異常。這種胎盤功能缺陷被認(rèn)為是克隆個體在孕期發(fā)育中面臨挑戰(zhàn)、導(dǎo)致出生率低下的重要原因之一。

而最能凸顯有性生殖修復(fù)能力的關(guān)鍵證據(jù)，則是研究人員讓這些在長期克隆中積累了遺傳負擔(dān)的后期小鼠停止克隆，回歸最自然的繁殖方式——與正常小鼠交配，產(chǎn)生后代。

令人振奮的結(jié)果出現(xiàn)了：這些通過自然交配出生的下一代（即克隆體的子代），其胎盤發(fā)育恢復(fù)了正常。當(dāng)這些子代個體再繼續(xù)繁殖時，它們的生育能力得到了明顯改善。

有性生殖絕非進化中的偶然

這一對比實驗有力地證明，自然有性生殖過程能夠有效地“清洗”和修復(fù)在連續(xù)無性克隆中積累的大部分遺傳損傷。精子和卵子結(jié)合過程中，DNA重組與天然篩選機制，能夠?qū)?yán)重的隱性有害突變剔除或稀釋，從而恢復(fù)基因組的完整性與活力，這是單純的體細胞核移植技術(shù)所無法實現(xiàn)的。

這項跨越20年的研究，揭示了哺乳動物克隆的技術(shù)本質(zhì)與內(nèi)在局限。它證實，連續(xù)克隆并非一個可以無限延續(xù)的永生之道。大約在超過25代之后，遺傳損傷的積累效應(yīng)開始顯現(xiàn)，并最終導(dǎo)致克隆品系的消亡。而有性生殖，絕非進化中的偶然，而是維持基因組長期健康、消除有害突變的必要生物學(xué)過程。