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科学时报发表《中国克隆鱼,你为何如此沉默?》
作者: | 2006-01-09 | 浏览量:

     科学时报2006年1月4日A4版刊登《中国克隆鱼,你为何如此沉默?》,其中介绍了我所科学家1981年培育出世界首例体细胞克隆动物——克隆鱼的工作。

     由我国已故生物学家童第周主持撰写的论文《鲤鱼细胞核和鲫鱼细胞质配合而成的核质杂种鱼》,以中英文发表在1980年第4期出版的《中国科学》上。这是世界上报道的第一例发育成熟的异种间的胚胎细胞克隆动物。

  然而,令人吃惊的是,这是一篇没有作者、只有单位名称的论文。在汤姆森科学信息研究所的Web of Science上检索,这篇论文的引用率是零;而如果按童第周的名字检索,则没有这篇论文。

  多莉羊一夜闻名于世 克隆鱼一生鲜为人知

  中国克隆鱼,你为何如此沉默? 

  

  本报记者 王丹红

  

  

     早在克隆羊“多莉”出生前15年,即1981年,我国科学家就采用鲫鱼的体细胞核移植技术,成功培育出了世界上第一尾“克隆鱼”。这尾鲫鱼在世上生活了两年,后来由于饲养不慎而夭折。 

  刚刚过去的2005年被汤姆森科学信息研究所(ISI)定为“庆祝之年”,原因之一是ISI的“世纪科学”项目完成并加入Web of Science,ISI收录的科学文献数据因此可以回溯到1900年。ISI出版的《庆祝之年》专刊列举了20世纪的突破性科学成就,其中克隆领域的突破包括:中国科学家在1981年培育出第一条克隆鱼——鲫鱼;1996年,第一只用成年羊细胞的DNA克隆的多莉羊诞生;韩国科学家黄禹锡等在2003年培育出第一个人类克隆胚胎,并提取出干细胞(当时黄禹锡的造假丑闻还未暴露。编者注)。

  对培育出第一条克隆鱼的中国科学家来说,这一认可来得实在太晚。1963年,中国科学家童第周等首次向国内外报道了鱼类的核移植研究;1980年,童弟周等报告在中国成功获得了第一批具有“发育全能性”的克隆鱼;1981年,中国科学院水生生物研究所科学家用成年鲫鱼的肾脏细胞克隆出一条鱼,证明成年鱼的体细胞也可去分化和再程序化,这比用成年体细胞克隆出的多莉羊早了15年。

  但是,当多莉羊在公布成果那一天就蜚声全球、当“培育第一个人类克隆胚胎”的韩国科学家黄禹锡在论文发表那一夜就闻名世界时,做出第一条克隆鱼的中国科学家们不仅被媒体和公众遗忘,甚至也被同行忽略了。是什么因素让中国的克隆鱼如此沉默?

   被遗忘的“克隆先驱”

      2003年2月14日,克隆羊多莉被执行安乐死,新华社在第一时间给予消息、通讯和评论的全方位报道:

  “新华网伦敦2月14日电(记者王艳红)培育出世界第一头体细胞克隆动物绵羊多莉的苏格兰罗斯林研究所14日晚间向新华网记者证实,多莉已经死亡。”

  多莉羊是20世纪科学史上的一个重大突破,但它并不是世界上第一只体细胞克隆动物。

  

  

  

  克隆羊“多莉”一诞生,即成为媒体追踪报道的热点,其一举一动备受世人瞩目。培育出“多莉”的苏格兰籍科学家伊恩·维尔高特也一夜成名。 

  

  朱作言院士是细胞及发育生物学家,目前担任国家自然科学基金委员会副主任、中国科学院水生生物研究所研究员、北京大学生命科学学院教授。他领导开创了鱼类基因工程研究新领域,在1986年培育出首批快速生长2.3~4.3倍的转基因鲤、鲫和泥鳅,并提出转基因鱼模型理论和克隆纯合转基因鱼品系对策。2001年5月20日,他在北京人民大会堂所作的报告中说:“1981年,中国科学院水生生物研究所用肾细胞克隆了一条鱼,陈宏溪领导的研究小组把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵子里,获得了三倍体的克隆鱼。这证明,成年鱼的体细胞也可以去分化和再程序化。”

  已故的严绍颐研究员曾任中国科学院发育生物学研究所所长、国际生物联合会中国全国委员会主任。1997年2月,“克隆羊多莉”的新闻在国内外媒体上炒得沸沸扬扬,正在美国的严绍颐“发现很少见到我国在这方面发出自己的呼声”,于是,就在那年4月17至18日出版的美国《侨报》上撰文指出:

  “在克隆动物研究方面,有必要介绍中国科学家早在20世纪60年代所开拓的鱼类克隆研究及其所获得的进展和贡献。用培养的成年动物体细胞获得克隆动物,在‘多莉羊’之前已有报道,例如中国科学家在1982年首先报道过用金鱼成体细胞获得了成活1.5年的克隆金鱼,1986年报道过利用培养的鲫鱼肾细胞核获得一例克隆鱼,1996年又报道过利用培养的草鱼肝细胞核获得了一例克隆鱼,其科学意义和重要性与多莉羊是一样的。但这些例子均有待于验证才能被公认,而‘多莉羊’和体细胞克隆鱼都还没有被重复出来,因此对这些个别例子的报道和评价都要持慎重态度。”

  朱作言说,“回顾克隆的大事记,应该说从1949年开始,文章发表在1952年,出现了同一物种胚胎细胞克隆的青蛙;到了1963年,出现了同一物种蝌蚪幼体肠上皮细胞克隆的爪蟾。第一阶段是美国人的研究,第二阶段是英国人的研究,第三阶段则是咱们中国人的研究:1973年以后,鲤鱼和鲫鱼之间、草鱼和鳊鱼之间成功完成了脊椎动物异种间克隆,直到1981到1986年完成成年鲫鱼体细胞的克隆,我国这十多年的克隆鱼研究写下了辉煌的一页。1996年,‘多莉’羊出生,克隆研究热点又转回到英国。”

  2002年,为纪念童第周诞辰100周年,中国科学院院长路甬祥写下“克隆先驱”四个字,作为对童第周一生的评价。 

  

  

  

  《克隆先驱——童第周传》封面。2002年,为纪念童第周先生诞辰100周年,中国科学院院长路甬祥题词——“克隆先驱”。

  严绍颐说,“提到涉及克隆动物的研究,就不应该忽略30多年来中国科学家所作出的努力和贡献。”

   “只有实验才能解答这个问题” 

  动物的细胞分为性细胞和体细胞,性细胞是指“直接参与有性生殖”的细胞,如精子和卵子,一个性细胞只携带一半的遗传信息,需要精子和卵子结合才能发育成新生命。体细胞是指分化成组织和器官的“定型”细胞,如皮肤细胞等,但每个体细胞都含有完整的遗传物质DNA。

  动物克隆的基本技术是细胞核移植——将一个胚胎的细胞核移入一个去核的卵细胞中,或者将一个体细胞的细胞核经培育移入一个去核的卵细胞中,由此获得的成体动物叫克隆动物。所以克隆又有胚胎细胞克隆和体细胞克隆之分。

  问题是,拥有完整DNA但已经分化“定型”的体细胞能够去分化、重新回到胚胎式的发育过程吗?这是一个重要的也是一个基本的问题。早在20世纪初,科学家们就提出:一个已经分化的细胞究竟是只保留了相关的特定性能而丧失了其他所有基因呢?还是保留了所有基因组而只选择性沉默和启动个别基因?德国科学家汉斯·斯皮曼(Hans Spemann) 早在1938年就指出:只有实验才能解答这个问题。他首先提出在多细胞动物中实验核移植的设想,即将一个已分化细胞的核移入去核的卵细胞中;如果这个重组的细胞能发育成正常胚胎,这将证明已分化的细胞核具有发育成所有类型细胞的能力。换句话说:分化的细胞核具有全能性。

  1938年,斯皮曼在《胚胎发育和诱导》期刊上介绍了他最初实施的核移植技术。他的实验显示,已经分化的胚胎细胞具有全能性,但仍不能确定来自成年动物的体细胞是否具有同样的发育潜能。

     开启动物核移植实验 

  朱作言说,20世纪50年代初,两个年轻的美国人做了一个非常漂亮的青蛙实验,开启了动物的核移植实验。

  1950年,美国费城Lankenau医学研究所的科学家Robert Briggs和同事Thomas King开始用多细胞动物做核移植实验。他们选择了北美洲的一种豹蛙做实验,因为豹蛙卵子直径达几毫米,而且容易获得。他们从豹蛙胚胎中取出一个细胞,用玻璃微针管取出其中的细胞核,再成功地将之注入到去核的卵细胞中。两年后,两人完善了移植技术。在豹蛙的一系列实验中,40%的重组卵发育成胚胎、蝌蚪和幼蛙,这是人类第一次培养出的细胞核移植蛙,即克隆蛙。他们的研究结果发表在1952年3月出版的美国《国家科学院院刊》上。

  

  

  

  

  

  

    克隆羊“多莉”诞生后,全球科学界的“克隆热潮”此起彼伏,方兴未艾。图为科学家培育出的“克隆马”与“克隆牛”。 

  

  最初的成功来自胚胎细胞的细胞核,下一个问题是:已经分化的体细胞是否也还保留了发育成胚胎的全能性?

  他们又用发育到原肠核的细胞做实验,结果培育出了胚胎,但没有得到蝌蚪和青蛙。于是他们认为,已经分化的细胞具有发育的局限性。他们还用不同种类的青蛙来做实验,但未获成功,也因此认为物种间的核移植具有局限性。两人1957年得出结论:已经分化的细胞很难再发育成胚胎。

  英国牛津大学的生物学教授John Gurdon和同事突破了实验的禁区。非洲爪蟾是另一种两栖类动物,Gurdon 等在1958年的《自然》杂志上报告说:在已经分化的肠上细胞进行细胞核移植,有可能获得蝌蚪或蛤蟆。1974年,Gurdon和同事从蝌蚪的皮肤细胞中提取出细胞核,其中4%的核移植卵发育成了蝌蚪,说明已经分化的细胞能够去分化和再程序化。

  朱作言说:“这个实验说明,已经分化的特殊细胞可以回到原始细胞状态,这是一个伟大的工作,非常轰动,当时舆论认为有可能获得诺贝尔奖。”

  但是,Gurdon等用已分化的细胞核培育的胚胎只发育成了蝌蚪,没有变态为成蛙。科学家们由此推测:遗传材料不可逆转的变化阻止了体细胞的全面逆转。体细胞的全能性是有局限的。

  开拓鱼类核移植新领域

      中国科学家创造性地实现了不同种类鱼之间的克隆,培养出异种类移植的克隆鱼和体细胞克隆鱼。

  严绍颐在他主编的《童第周》一书中介绍:“半个世纪以来,国际上主要集中于对三类动物的克隆研究,其中两栖类始于(20世纪)50年代,鱼类始于60年代,而哺乳类则始于80年代。”“鱼类的克隆研究,过去叫鱼类的细胞核移植,它首先是由已故中国实验胚胎学家、中国科学院海洋研究所前所长童第周教授于50年代末提出的。”

  童第周和严绍颐等合作在1963年7月出版的《科学通报》上发表题为《鱼类细胞核移植》的论文(英文论文发表于1965年的《科学通报》),首先向国内外报道了鱼类的核移植:

  “自1952年Briggs和King在两栖类胚胎上进行细胞核移植以后,这方面的工作发展很快。”“实验证明:在两栖类,原肠早期以前各地区的细胞核对胚胎发育的能力是完全等能的。”“在其他脊椎动物中,核的移植还没有见到有人尝试过。我们以金鱼和鳑鱼为材料,曾于1961年开始进行鱼类细胞核移植,经过两年的摸索,证明细胞核的移植也可以在鱼类中进行。” 

  严绍颐说,童第周等的学术思想偏重于用此研究细胞质的功能,并同时研究细胞核和细胞质对发育和遗传的作用。其中,遗传特征的变化,在同种动物间移核所得到的胚胎和个体中无法判断,因此着重于不同鱼类之间的核移植研究。

  在第一篇鱼类研究论文于1963年发表后,“四清”和“文化大革命”开始了,童第周受到批判,工作无法进行。到1970年,在“抓革命、促生产”的号召下,他的研究集体带着结合生产的意愿,重新开始工作。他派严绍颐和杜淼到全国各地调查,最后选择中科院武汉水生所、中国水产科学院长江水产研究所和广西南宁自治区水产研究所,组成协作组,到1973年便获得了第一批鲤鲫移核鱼,并发现细胞质对个体的发育有一定影响。研究结果以中英文发表在1973年出版的《动物学报》上。1977年,童第周等首先向国内外报道了对脊索动物海鞘的核移植。

  严绍颐认为,“这些工作一直处于同期国际同类研究的前列,是科学文献中的精品。”他认为,“60年代中国正处于封闭状态,并无什么国际交流,甚至国外的文献也很难看到,所以,对鱼的克隆研究完全是由中国科学家开拓的研究领域。”

     报告第一条克隆鱼   但论文没有作者 

      童第周1979年3月30日在北京逝世,由他主持撰写的论文《鲤鱼细胞核和鲫鱼细胞质配合而成的核质杂种鱼》,以中英文发表在1980年第4期出版的《中国科学》上,论文报道了中国成功获得具有“发育全能性”克隆鱼的消息。这是世界上报道的第一例发育成熟的异种间的胚胎细胞克隆动物。

  然而,令人吃惊的是,这是一篇没有作者、只有单位名称的论文。论文作者一栏中填写的是:中国科学院动物研究所、中科院水生生物所体细胞遗传组、水产局长江水产研究所细胞核移植研究组。

  在汤姆森科学信息研究所的Web of Science上检索,这篇论文的引用率是零;而如果按童第周的名字检索,则没有这篇论文。

  严绍颐和朱作言等人后来又将鲫鱼的细胞核移植到鲤鱼去核的卵子中,也获得成功,证实不同种的生物间也可成功进行细胞核移植。童第周的学生们继续在草鱼和武昌鱼之间进行细胞核移植,均获成功。朱作言说,“童第周领导的研究大大突破了西方学者用青蛙实验所得到的结果,突破了物种之间的禁区。”

  1981年,中科院水生生物研究所的一个研究小组将成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼去核的卵子中,获得了三倍体的克隆鱼,并发育成成体,证明成年鱼的体细胞也可以去分化和再程序化,具有发育成个体的全能性。研究论文发表在1986年的《水生生物学报》上,这是世界上第一次报道的体细胞克隆动物。

  朱作言说,“这在科学发展中是一件很重要的事情,证明了成年细胞也可以去分化和再程序化,但是很可惜,当时没有得到更多的认可,直到1996年英国体细胞克隆羊多莉出生时才掀起一场轩然大波。”

     默默无闻克隆鱼 

  谈到多莉羊与克隆鱼时,朱作言说:“从体细胞克隆的理论和成功的可能性来讲,鱼类的实验比多莉羊早15年回答了这个问题。”

  但问题是多莉羊一夜成名,克隆鱼却15年鲜为人知。

  多莉羊1996年7月5日在苏格兰研究所出生,1997年2月23日被介绍给公众,全世界数以千计的记者涌向罗斯林研究所,克隆羊片刻间成为轰动全球的爆炸性新闻,研究者一夜成名;当多莉羊在2003年2月14日去世后,2月15日出版的美国《华盛顿邮报》、《纽约时报》等以缅怀明星的笔触,追述多莉短暂而不平凡的一生。《华盛顿邮报》在报道中指出,“作为世界上最尊贵的一只羊,多莉革新了科学界对分子生物学的认识,将会作为一座科学和文化的里程碑载入史册。”“遗体检查完毕之后,它将被做成标本,在苏格兰国家博物馆向公众展出。”

  被问及为何中国科学家做的重要工作没有引起相应重视时,朱作言的脸上涌起一种痛苦的表情,他说,“中国当时还处于封闭状态,不知道外面世界怎样;同行也不认可,要求重复,但这样的实验不是谁想重复就能够重复的。当时科学院也希望宣传,但科学家害怕媒体毫无节制的渲染,从一个极端走向另一个极端。科学的传播对提高全民素质来说很重要,政府、科学界和科学家都应积极推动科学的传播。”

  严绍颐在《童第周》一书中写道:“因为我们对克隆鱼的研究在国内外颇有一点名望,而我们的有些论文是用中文发表的,所以国际同行们并不全面了解其系统性进展,而国内在相当一段时间内,对不是从国外引进的研究课题或成果重视不够,或者说不大注意中国自己的科学家的独创性工作,‘外国的月亮比中国的圆’的思想根深蒂固,至今难以摆脱。”

     被同行忽略了吗 

  在西蒙与舒斯特公司1988年出版的《科学时间表》上,列举了当代中国科学家的两项成果:第一是1981年中国科学家成功克隆出第一条金鱼;第二是中国科学家将人类生长荷尔蒙基因嵌入金鱼和鳅鱼中,导致这些鱼的生长速度比正常情况快4倍,这是朱作言领导的工作。

  严绍颐用中英文撰写了《鱼类的克隆——核质》一书,作为“国际生物学联合会”丛书之一,1998年由香港文化教育出版社出版并在全球发行。日本著名发育生物学家岗田节人在本书的序中写道:

  “已故童第周教授是将细胞核移植研究应用于鱼类的伟大先驱者。本书的作者严绍颐和他的同事们确立了技术并继承了这一伟大传统,他们在中国现代史中最困难的时期,继续长期地用细胞核移植法为鱼类胚胎学作出很大贡献,特别是在核质杂种鱼方面。

  “这些都是真正独创性的工作。感谢本书为国际读者们提供了一个很好的机会得以浏览这一高度创造性的研究。特别是有关种间核质杂鱼的结果,可能会引起一些争论,但这是很好的事,因为许多生物学家还不知道有这样重要的工作。

  “在鱼类中进行细胞核移植应当给以更高评价。

  “就生物工程而言,把研制克隆鱼与转基因技术结合起来,有可能为生产生物学制品提供有价值的活工厂。”

  然而,确实有“许多生物学家还不知道有这样重要的工作”。

  2005年出版的美国《国家科学院院刊》(PANS)发表了Christen Brownlee的综述文章《核移植:引入克隆》,回顾了核移植技术的历史和发展。作者从1938年Spemann提出核移植的概念讲述,到Briggs和 King在1952年的第一个动物克隆实验,Gurdon在1958年所做青蛙体细胞克隆实验,然后一步跨到1996年的多莉羊。这篇文章引用了从1938年到2003年的16篇文献,但只字未提中国科学家的克隆鱼研究。

  《中国科学》早在1981年被SCI收录,虽然报告第一篇克隆鱼的中国论文没有作者,但用主题词“Nuclear Transplantation”检索,是能够查到这篇论文的;如果用童第周的英文名字检索,可以查到1963年发表的《鱼类细胞核移植》和《细胞核移植》的标题和摘要。

  中国的克隆鱼也被同行遗忘了。

    后记:在汤姆森科学信息研究所出版的《庆祝之年》专刊中,“克隆的突破:中国科学家在1981年培育出第一条克隆鱼——鲫鱼”这句话深深吸引了我。作为科学记者,我为自己居然不知道中国科学家的重要工作而深感震惊:当多莉羊名震世界而让公众知道了“克隆”这个概念时,为什么中国科学家的突破性工作被遗忘了呢?是什么因素使中国的克隆鱼沉默了?

  历史是不能遗忘的。衷心希望在全社会都在倡导自主创新的今天,中国科学家所做的真正创新性的工作不要再被历史遗忘。

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