赵言昌

这几年，“为学生减负”的呼声很高，与“双减”有关的政策和举措也是层出不穷。不过，中考、高考都是选拔性考试，有这两座大山横在眼前，学校总不可能变成游乐场。

在阅读科学新闻的时候，或许你也想过：能不能克隆一个我，代替我去上学呢？让我们翻翻生物课本，从中寻找一些线索。

神奇的胚胎发育

在聊克隆之前，咱们先来看一个案例：2017 年，中国某地发生了一起伤人事件，现场的血迹属于一位女士，法医却不敢相信自己的检测结果——从性别基因的角度说，那份血迹应该属于一位男士。

后续研究显示，这是一例先天性嵌合体。我们的遗传物质来自受精卵，如果子宫里存在两个受精卵，而后它们互相融合，便会形成嵌合体。拿上面的例子来说，当事人含有男、女两套遗传物质，血液的遗传信息属于男性，头发的遗传信息则属于女性。

先天性嵌合体十分罕见，胚胎发育一旦出现异常，多以流产、畸形告终。正常情况下，从受精卵到婴儿要经过这样的流程：受精卵一边分裂，一边往子宫移动，一变二、二变四，紧紧黏成一团;等细胞数目达到100 个左右，会形成一种独特的结构，外面是一层壳，中间空空的，内侧散落着一些细胞，像是往书包里放了几枚鸡蛋，我们称之为囊胚或是胚泡;囊胚的外壳会与子宫相接，慢慢演化成胎盘，其内侧那团看似杂乱的细胞则拥有发育成胎儿的潜力。

胚胎發育还有一个特别的地方，它是单向的。从月季上剪下一段枝条，插入泥土之中，它便会生根、发芽，成为一株新的月季;从我们手上撕下一块皮肤，放到培养皿中，它不可能重新变回胚胎，更不可能发育成另一个人。

为了解释这一现象，德国科学家奥古斯特·魏斯曼于1883 年提出了种质论：受精卵里的遗传物质最全，之后每一次分裂，新生的细胞都会丢失一部分遗传物质。因为遗传信息逐级减少，所以人类的发育是一个不可逆的过程。

头发创造的奇迹

我们可以将受精卵记为β，将其第一次分裂产生的两个子代记为a 与b。按照魏斯曼的说法，β 含有发育成一个个体的全部遗传信息，而a、b 在这次分裂过程中，丢失了一部分遗传物质，如果将它们分开，只能得到两个残缺的胚胎。

魏斯曼提出种质论之后，确实有一些科学家按照这种思路进行验证，比如用电流杀死青蛙的部分胚胎细胞，看看剩下的能不能发育成健康的个体。然而，有的实验显示能，有的实验显示不能。

1902 年，德国科学家汉斯·斯佩曼想到，实验结果的不一致也许跟实验手段有关，强电流对于胚胎来说过分剧烈了，如果换用更温和的手段，或许能在无伤的情况下分开它们。说来也巧，几年前他刚刚成为父亲，一直保留着女儿婴儿时期的一缕头发。于是，他找来蝾螈的受精卵，等到其一变为二，就将婴儿头发当作套索，轻轻切入两个细胞之间。结果，每一个细胞都发育成了新的蝾螈。

斯佩曼的实验表明，细胞内的遗传物质不会随着发育而变化。换句话说，每一个体细胞（生殖细胞特殊一些）的遗传物质都与受精卵相同。由此，他提出了核移植的构想：将一个细胞的细胞核移入另一个被去除细胞核的细胞，新组成的细胞应该也能发育。

核移植的构想提出于1938 年，当时全世界都不知道它有什么用。但科学家们仍然对此充满好奇，开始了各种各样的实验。比如，1952 年，美国科学家罗伯特·布里格斯和托马斯·金从蛙卵的囊胚中提取细胞核，注入未受精的、已经被去除细胞核的卵细胞内，成功实现了核移植。

不该被遗忘的先驱

尤其值得一提的是，1964 年，童第周先生开展了体细胞核移植实验：将青蛙红细胞的细胞核注入去核的卵细胞内，新组成的细胞竟然开始分裂了！

红细胞属于体细胞，与囊胚细胞有所不同。正常情况下，囊胚细胞一边分裂，一边分化，直至发育成健康的胎儿;而体细胞，或者不分裂（比如红细胞，成熟以后便不断工作直至死亡），或者只分裂成特定的细胞（比如皮肤的基底层细胞，只会形成新的皮肤细胞）。也就是说，体细胞固然具有个体全部的遗传信息，却会根据自己所处的情况，只表达其中的一部分。

了解这些，就能明白童第周先生的伟大了——他的实验表明，细胞质影响遗传信息的表达;而卵细胞的细胞质可以解除枷锁，使体细胞核内的遗传信息重新活跃起来。我们今天说的“克隆”，就是指体细胞核移植，将体细胞的细胞核转入去核的卵细胞内。

因为种种原因，童第周先生的研究没有在国际上产生重大影响。好在国外的学者之后也得出了相同的结论。于是，下一个问题来了，体细胞核与卵细胞质组成的新细胞，究竟能不能发育成一个健康的个体？

20 世纪后半叶，科学家们做了大量的相关实验。结果有好有坏，具体一点说，以低级动物为对象的实验有不少成功的，以哺乳动物为对象的实验，则因种种技术原因进展缓慢。不过，生命科学的每一个进步，都意味着大量的实验;反过来说，只要解决了难点，看起来不可思议的事也能变得顺理成章。1996 年，克隆羊多利在英国罗斯林研究所诞生，震惊了全世界。

多利羊之后的征程

多利羊的诞生打开了一扇新的大门，一方面，这意味着人类拥有了“复制”高级动物的能力，可以挽救濒危物种、大量培育有经济价值的动物;另一方面，激励着科学家更进一步——能不能用体细胞移植的办法，在实验室里培育出人类的囊胚？

如果能的话，移植器官短缺就不是问题了。然而，因为伦理之争、技术难点，这条路走起来坎坷无比——直到2013 年，美国科学家舒赫拉特·米塔利波夫才宣布，运用克隆技术培育出了人类的囊胚。至于如何诱导内细胞团分化成适合移植的器官，则至今没有明确答案。

但是，慢着，让我们回过头来想一想：我们的目的是激活体细胞的遗传信息，核移植、胚胎培养说到底只是手段。到底是什么锁住了体细胞的遗传信息表达？

是基因。人类拥有2 万多个基因，它们合成了约6 万种蛋白质。有些蛋白质与外界交互，使细胞表现出特定的功能;有些蛋白质则影响其他的基因，调控遗传信息的表达。比如，Oct4 基因编码Oct4 蛋白质、Sox2 基因编码Sox2 蛋白质，两种蛋白组队之后，可以结合到特定的DNA 位置，进而影响遗传信息的释放。

改变基因，细胞的形态可能也随之改变。2006 年，日本学者山中伸弥通过基因技术改变小鼠体细胞的基因，逆转它们原本的分化路线，从而得到了一种类似胚胎干细胞的细胞，即诱导多功能干细胞。

借助基因技术，加之绕过了伦理难题，这一领域进展神速。2007 年，人类诱导多功能干细胞问世;2014 年，日本学者用这项技术培育视网膜细胞，而后移植到患者体内，结果显示，患者的视力有所提高。

这个领域将来会变成什么样子？谁也说不准。科学难题的解决，动辄以百年计，也许下一位突破者，此时正坐在中学教室里。

行至文末，不如做两道测试题，看看你对克隆技术的理解吧！