三、动物细胞全能性和鲫鱼复制

英国学者戈登博士为探索动物细胞全能性立下了汗马功劳。他在 1960

年和 1962 年,用有爪的非洲蟾蜍(非洲爪蟾)为材料,用紫外线杀死非洲爪蟾卵细胞中的细胞核,然后再从非洲爪蟾的蝌蚪肠上皮细胞、肝细胞、肾细胞等细胞中取出细胞核,用一种特殊的细针将这些细胞核一个个送入细胞核已事先用紫外线杀死的卵细胞中,实际上就是卵细胞质中的核已不是这个细胞自己的,而是来自执行某种特殊功能的体细胞。在戈登的实验室中,具有体细胞核和卵细胞质的“换核卵”也能与受精卵一样经过细胞分裂和胚胎发育的正常途径长成活蹦乱跳的非洲爪蟾。

这个研究结果说明,象肠上皮细胞、肝细胞、肾细胞等已执行某种特殊功能的身体细胞的细胞核,只要有合适的条件,在这些核移植试验中的合适条件就是卵的细胞质,原来只执行某一种功能的细胞(分化细胞)核照样也能长成完整个体,即动物的细胞核也是全能的。因为决定生物体性状的基因绝大多数都在细胞核中,所以换核卵长成的个体就与提供核的生物体长得很像。由于非洲爪蟾“换核卵”长出了非洲爪蟾,曾有人异想天开地想进行人的细胞核移植,按照这些人的想法,如果把国际大科学家爱因斯坦身体上的细胞核移植到人的卵细胞中代替卵细胞中原来的那个核,那将会有许许多多与爱因斯坦非常像的科学伟人问世,这种设想集中反映在美国人罗维克在1980 年撰写的一本名叫“人的复制”的书中。由于换核卵长出的个体与提供细胞核的那种生物体几乎完全一样,所以动物中的“换核技术”得到了一个十分形象而生动的名称:“复制。”

1978 年,我国的童第周教授在培育出“童鱼”之后,也进行了“换核” 试验。他把黑斑蛙红细胞的核移到事先除去了细胞核的卵细胞质中,这种“换核细胞”发育成蝌蚪。瑞士的伊尔曼和美国的休伯大胆地进行了哺乳动物不同个体间的换核试验。他们从灰鼠的胚盘细胞(是胚泡的内部细胞,进一步发育成胚胎)中取出细胞核,把这个核移植到黑鼠刚刚受精的受精卵中,当时这个受精卵的核已去掉了。灰鼠胚盘细胞的核在黑鼠受精卵的细胞质里能够自由自在地生活,当这个换核细胞形成胚盘时,再将这个早期胚胎移入白鼠的子宫内,结果灰鼠、黑鼠间的换核卵所产生的早期胚胎在白鼠体内继续着胚胎发育的历程,直至分娩。

动物细胞核的全能性研究伴随着核移植技术的发展而不断深入,随着细胞换核技术的不断完善,推动着动物新品种的改良和动物产品的发展和变革。动物细胞全能性研究的每一个成就,都为动物细胞工程的兴起和发展提供了理论依据和技术装备。

长期来,鱼类育种工作者习惯用有性杂交法来培育良种。有性杂交的原理是双亲的基因重新组合出现各种不同基因型的后代,从不同基因型(基因组合)中花几年、十几年甚至几十年的时间,把具有优良性状又能稳定遗传的个体选出来,任其单独繁殖成一个优良品种。这种传统的老办法费力、费时。

1980 年,我国武汉的水生生物研究所向全世界公布,该所的陈宏溪等, 用优良鲫鱼的体细胞核去替换鲫鱼卵细胞核得到了优良鲫鱼的“复制品”。这个消息意味着我国的鱼类育种技术进入了细胞工程时期。

陈宏溪等在鲫鱼换核方面的成功,意味着鲫鱼的高效、快速、经济的育种技术将替代或补充传统技术。因为只要在鲫鱼群中找到一条优质高产的鲫鱼,就可从这尾鲫鱼数以百万亿计的体中取出核,再将这种核移到鲫鱼的卵细胞中去替换卵细胞的核,这种换核卵即将发育出与提供核的高产优质鲫鱼几乎完全一样的复制品。这不仅缩短了选育良种的年限,而且也减少了饲料投入及鱼池数目。