複製一個我： 從啤酒、番茄到桃麗羊，所有你該知道的生物科技

第八章 愛的，你把貓給複製了！
複製──大規模製造的雙胞胎
「複製」（klonen）這個字眼聽起來有點令人發毛。其實，這個字源自希臘文的klon，意思是嫩芽或新枝。園丁在插枝或替果樹接枝時，其實就是在複製。生物學家將此稱之為無性生殖，像蚜蟲就是個複製大師。大家也都知道，雄蜂是從未受精的蜂卵中孵化的，而蚯蚓若是被截斷就能變成雙胞胎繼續活下去。然而，愈是高等的生物，藉由無性生殖來繁殖的機會就愈低。

也許這是因為有性生殖在演化過程中對於適應新環境較具優勢。擇偶所造成的競爭有助於揀選出適應力最佳的個體。此外，遺傳物質在胚胎形成時會重新經過整理，以致產生無數可能的變化，而這是單純的複製無法做到的。根據達爾文和華萊士的理論，變化和揀選是演化過程中兩個最重要的元素，而有性生殖對於變化和揀選顯然較為有利。

不過，透過有性生殖也可能產生完全相同的兩個個體，亦即同卵雙胞胎。人類出現雙胞胎的機率大約只有百分之零點三。所謂的複製其實就跟雙胞胎沒有什麼兩樣，只不過不像天生的雙胞胎一樣同時來到人間。那麼，我們能複製出動物甚至人類嗎？

蠑螈和青蛙
德國胚胎學家史匹曼（Hans Spemann，1869-1941）曾經用分裂至十六個細胞的蠑螈胚胎做過實驗。他讓有細胞核的個別細胞進行分裂而形成一個新的胚胎，同時提出一個實驗的構想：已經發展完成的體細胞的細胞核應可促使一個卵子展開正常的生長過程。這個方法我們現在稱之為「細胞核移植術」。

一九五二年，費城癌症研究院的布里格斯（Robert Briggs） 與托瑪斯．金（Thomas King）首度成功地進行了這個實驗。他們把一個剛剛受精的卵細胞的細胞核拿掉，放進一個青蛙囊胚細胞的細胞核。這個卵細胞隨即開始成長，最後長成了「沒有父親」的蝌蚪。不過，若使用成熟體細胞的細胞核則不成功。

六○年代初英國生物學家高登（John Gurdon）所培養的南非爪蟾是個更有名的例子。他在顯微鏡下用一根極細的吸管輕輕碰觸一隻蝌蚪的腸壁細胞，將這個成熟細胞的細胞核（雙倍體，有兩個染色體）吸進吸管裡。隨後他再把這個細胞核用同一根吸管放進一隻成年青蛙的卵細胞裡。這個未受精的卵細胞的單倍體細胞核（具有一個染色體）事先用紫外線照射加以摧毀。這個實驗起初只獲得小小的成功，在幾百個這樣合成的雙倍體卵細胞中，只有幾個像受精卵一樣開始進行細胞分裂，成為蝌蚪，最後成為小青蛙。但其中也有畸形或有病的青蛙。

不論如何，這個原則是可行的！一個成熟的體細胞含有完整的遺傳訊息足以形成一個生物體，而在適當的環境下也能將這些訊息轉化成生長指令。只不過，要協調運用這些訊息是一個很複雜的過程，因此成功的機率並不高。

在那之後的數十年裡，科學家努力想要複製哺乳動物，但都徒勞無功。七○年代以老鼠所做的實驗失敗了。哺乳動物的卵細胞要比青蛙的卵細胞小上四千倍，老鼠的卵子直徑只有十分之一公釐。

一九八六年，這方面的研究在劍橋獲得了突破。丹麥生物學家威拉德森（Sten Willadsen）去除了綿羊卵細胞的細胞核，把綿羊胚胎的細胞核植入去除了細胞核的卵細胞中，成功地發展成胚胎。然而，使用成熟體細胞的細胞核所做的實驗卻失敗了。

哈囉，桃麗
「桃麗」隨後誕生。九○年代中期，在蘇格蘭的羅斯林研究院（Roslin Institute），魏爾邁（Ian Wilmut）和坎貝爾（Keith Campbell）從一隻名叫 「崔西」的成年芬多斯種（Finn-Dorset）母羊身上取得乳腺細胞，加以培養。崔西沒有見到桃麗出生，當她的細胞核被注入另一種綿羊去除了細胞核的卵細胞時，她已經不在人間了。培養液中的卵細胞和細胞核受到刺激後開始發展成胚胎。桃麗於一九九六年七月五日來到人間，當時轟動了全世界。

桃麗的誕生證明了我們能將成年的哺乳動物加以複製，也證明了一個普通的體細胞能「忘記」其發展過程中所發展出的特殊功能，假裝自己是一個全能的（omnipotent）受精卵細胞。刊登在《自然》雜誌上的短文推翻了整個生物學的基本教條。即使在桃麗出生之後，仍然有一些生物學家對此感到懷疑。

桃麗能出生其實多虧了運氣，在兩百廿七個實驗中只有廿九個發展成能移植的胚胎。而將這些胚胎植入母羊子宮後，好幾隻母羊都早產了。懷著桃麗的母羊是一個幸運的例外。桃麗後來自己也成為母親，而且是自然受孕，一九九八年四月十三日她生下了邦妮，一隻健康活潑的小羊。

桃麗並不是第一隻複製羊，她還有前輩：威爾斯山綿羊梅根（Megan）和茉瑞（Morag）是一九九五年直接從胚胎細胞（embryo cell）的細胞核複製出來的；威爾斯黑綿羊太妃（Taffy）和崔蒂（Tweedy）則是從實驗室裡的胎兒細胞（fetal cell）複製出來，出生時間和桃麗相當。這些前輩的誕生證明了在實驗室培養出來的細胞可以進行複製。而桃麗的特別之處在於最初的卵細胞核乃是來自一隻成年綿羊的體細胞！

把你的愛貓……
那麼到底該怎麼複製我們的愛貓呢？有幾個不同的選擇：
1.由一隻母貓捐出一個卵細胞，除去其細胞核，再從這隻母貓取得一個體細胞，將該體細胞的細胞核植入該卵細胞中。再將如此產生的胚胎植入該母貓的子宮裡。於是這隻母貓既是卵子的來源，也是體細胞的來源，同時還兼代母。也就是說，她是一個「單親」。

2.體細胞來自另一隻貓（公貓或母貓不拘），再把經過融合的卵細胞植入捐出卵子的那隻母貓的子宮裡。在這種情況下複製出的貓就有一對雙親。

3.卵細胞及體細胞分別來自不同的貓，而代母又是另外一隻貓。在這種情況下複製出來的貓就有三個父母。

接下來的複製過程就跟複製桃麗的過程一樣。其步驟如下：
●從一隻貓身上取得體細胞，令其在養分不足的培養液中處於「飢餓狀態」。之後再用化學或機械方式取得其細胞核。
●替一隻母貓注射荷爾蒙，使牠同時排出多個卵子。再用穿刺的方式取得這些卵子（跟人工受精時所用的方法一樣），並去除其細胞核，只剩下細胞質（細胞質中仍具有重要的DNA！）。
●將體細胞取來的細胞核植入去除了細胞核的卵細胞中。這個過程可用微滴管來進行，或使用極輕微的電擊。於是這個卵細胞就有了一個雙倍體的染色體。
●利用極輕微的電擊使該卵細胞開始進行分裂，在分裂到八個細胞時，就可以檢查出該胚胎是否具有遺傳缺陷。
●將成長中的胚胎植入作為代理孕母的母貓子宮裡，最後，如此複製出的小貓就由這隻母貓生下。

如果捐出體細胞的那隻貓是隻母貓，就像我家那隻從香港動物收容所裡領養來的麗莎一樣，那麼也可直接由這隻母貓充當代母。理論上，麗莎就等於複製了她自己，而所複製出的小貓跟麗莎將最為相像。假如要複製我家的公貓莫里斯，那麼他非得靠另外一隻母貓幫忙不可了。（這又是個明證，證明女人可以沒有男人，男人卻萬萬少不了女人！）相反地，麗莎既可以是複製貓的雙胞胎姊姊，也可以是提供卵子的母親或她的代母。這當然使麗莎更加趾高氣昂。以上是理論的部分，接下來則是實務的部分！

複製貓CC的故事
二○○一年聖誕夜的前兩天，有三種毛色的複製貓CC（Carbon Copy，副本之意）誕生了（對於生物科技學家而言，聖誕夜似乎帶有一種特別的魔力）。韋斯達辛博士（Mark Westhusin）所帶領的德州研究團隊宣布他們製造出人類史上第一隻複製貓。

參與這項複製計畫的美國拉札榮生物科技公司（Lazaron Biotechnologies）在其網頁上（http://lazaron.com/lazaronllc/catclonan.html）回答有關複製貓的各種問題。筆者將這些問答綜整如下：

問：貓的複製何時能商業化？大概需要多少費用？
答：許多公司正在進行評估，應該不久之後即可商業化，不過確切的時間尚無法預估。根據一家寵物複製公司於二○○○年所做的估計，複製一隻寵物約需廿萬美元。成功複製出CC的德州團隊在二○○二年所做的估計則是兩萬美元。複製的技術愈進步，費用就會愈低。

問：複製出CC的卵細胞和體細胞細胞核均來自一隻名叫「彩虹」的貓，可是為什麼CC的毛色卻和「彩虹」不一樣？

答：其實CC的毛色和「彩虹」十分相近。當然，複製貓的花色不會和代理孕母相似，因為從基因來看，牠們是兩隻完全不同的貓。然而，複製貓的花色也不會跟捐出體細胞的那隻貓完全一模一樣！因為花色除了受到基因的影響之外，也受到環境的影響。例如，胚胎在代母子宮裡的姿勢就會影響製造色素的細胞能觸及哪些毛髮濾泡。其他的環境因素也會造成複製貓與被複製貓之間的微小差異，例如代母的營養狀況就會影響寶寶出生時的大小。

大家要記住，儘管複製貓跟被複製貓的基因完全相同，但牠們仍然是兩隻不同的動物！兩隻動物的外觀因此也會稍有不同，儘管差別不會太大。

問：德州的科學家在複製CC時使用的是所謂卵丘細胞（Kumulus Zellen），請問理由何在？

答：當卵子在輸卵管中成熟時，會被卵丘細胞包圍，在排卵前後卵丘細胞能提供卵子養分。那些德州科學家認為卵丘細胞比纖維組織細胞更適於複製。起初他們用皮膚纖維組織細胞的細胞核複製出八十二個胚胎，植入七隻做為代母的母貓子宮裡，結果沒有成功。後來科學家改用「彩虹」的卵丘細胞，複製出胚胎，再將這些胚胎植入代母子宮裡，六十六天後，CC就出生了。

問：那麼複製貓時是否必須使用卵丘細胞？

答：不見得。CC是第一隻複製貓。另外六種已複製成功的動物（綿羊、山羊、牛、豬、老鼠、騾）是複製自冷凍之後再行解凍的皮膚纖維組織細胞的細胞核。我們認為，其實複製貓也以使用皮膚細胞為宜。

問答到此結束，關於貓的複製就先談到這裡。您可得小心了，說不定哪一天您的鄰居就會複製您那隻獨一無二的美麗愛貓。只要幾個皮膚細胞就夠了！

第八章 愛的，你把貓給複製了！ 複製──大規模製造的雙胞胎「複製」（klonen）這個字眼聽起來有點令人發毛。其實，這個字源自希臘文的klon，意思是嫩芽或新枝。園丁在插枝或替果樹接枝時，其實就是在複製。生物學家將此稱之為無性生殖，像蚜蟲就是個複製大師。大家也都知道，雄蜂是從未受精的蜂卵中孵化的，而蚯蚓若是被截斷就能變成雙胞胎繼續活下去。然而，愈是高等的生物，藉由無性生殖來繁殖的機會就愈低。也許這是因為有性生殖在演化過程中對於適應新環境較具優勢。擇偶所造成的競爭有助於揀選出適應力最佳的個體。此外，遺傳物質在...