1997年2月27日，在英国出版的极具世界学术权威性的科学杂志——Nature(自然)第385卷上发表了英国爱丁堡罗斯林研究所(Roslin Institute，UK)的伊恩 · 威尔莫特(Ian Wilmut)博士及其另外四名同事的研究论文——“源自胚胎和成年哺乳动物细胞的活的后代”。该论文宣布了一例采用成年母绵羊乳腺上皮细胞作为细胞核供体(donor cell)，以另一头母绵羊的一个去除细胞核的卵细胞为受体(receptor cell)，经细胞核移植并融合后，再将融合细胞植入作为寄母的第三头母绵羊的子宫中，发育成为与细胞核供母绵羊遗传性状几乎完全一样的小羊羔。在论文中这个编号为6LL3的雌性小羊羔后来被取名为“多莉”(Dolly)。

随着“多莉”的出生以及随后的广泛报道，克隆技术才逐渐成为社会公众关注的一个热点。但是，无论从科学理论到技术实践，克隆技术都早已经出现了。为了对动物克隆技术有一个较为全面的认识，弄清它的历史渊源则成为一项必不可少的首要事情。

生物繁殖中的有性与无性——一种技术上有待突破的界限

在人们的日常表述中，几乎是把“克隆”(clone或cloning)等同于“无性繁殖”(asexual reproduction)。在自然界中，无性繁殖方式普遍地存在于没有性别分化的低等生物中。在自然界中，“无性繁殖”实质上只意味着“单性繁殖”。例如，微生物和原生动物的分裂繁殖、植物的营养繁殖、尾索动物的出芽生殖等都属于“无性繁殖”。对于在生物进化层次上比较低、无性别分化的生物来讲，它们也只能采用无性繁殖的方式来繁衍后代。相反，进化层次越高等，已经有性别分化的生物，在自然状态下越不可能采用无性繁殖的方式来繁衍后代，而要通过雌雄两性生殖细胞的融合来进行有性繁殖了。这是自然界生物进化的一个必然结果。

可见，有性繁殖与无性繁殖的界限根源于物种间的界限。然而，这种界限绝对不能超越吗？人类的技术能力可以突破这种界限吗？通过人为的技术操作能实现在自然状态'下进行有性繁殖生物(如哺乳动物)的“无性繁殖”吗？这些生物学难题曾长期考验着人们的智慧与耐心，至今仍是如此。

克隆技术的生物学基础——细胞及细胞的全能性

生命科学的发展历史，可以说就是人们认识、分析生命运动机理与改造、模拟、完善生命运动过程相结合的历史。生物学家们一直在孜孜不倦的精神支配下，去探索实现上述各种目标。

细胞及细胞的全能性问题

尽管物种之间存在着严格的界限，有性繁殖与无性繁殖方式之间也有着严格的区分。但是，人们根据“细胞学说”可以知道：细胞是一切生物体基本的结构与功能单位。无论是进行有性繁殖的生物，还是进行无性繁殖的生物都是由细胞构成的，细胞是它们之间的共性。这就给人们以重要启发，如果要突破生物有性繁殖与无性繁殖的界限应该从生物的共性出发，应该从操作细胞着手。事实上，无论是生物学的基础研究还是生物技术的应用开发，早已经达到了细胞水平。克隆技术就是在细胞水平上对生物个体及其发育过程进行操纵的。

同时，在探讨克隆技术的起源时，我们根本回避不了另一个非常重要的生物学基本概念——细胞的“全能性”。克隆技术所依赖的理论基础就是哈布兰德于1902年提出的细胞潜在全能性学说。此学说的内涵就是，任何一个处于细胞分化临界期之前的细胞，只要处于合适的条件下，既可以发育为完整的生物体，也可发育为任何组织、器官，也可分化为任何，成熟细胞。如果某种生物个体的细胞具有“全能性”，它就可以不需要通过两性生殖细胞的结合来繁殖后代，而独由具“全能性”的细胞来发育成一个完整的生物体，从而实现了“无性繁殖”。

植物细胞的全能性与植物克隆

生物学家们已经证实了植物细胞的全能性，即任何一个植物细胞都包含有全部植株的遗传信息。在适当的人工培养环境中，任何一个植物细胞都能增殖生成一个完整的植株。其实，古代的先民们在生产实践的基础上，早就观察到并开始利用这种生命现象了，如应用已久的植物插枝育苗法。在现代，植物的这种生命运动机理被科学地揭示出后，就可以更加有目的、有意识地应用于农业、林业及花卉业的生产实践中了。例如，在无菌条件下，利用人工培养基对植物体的某一部分(细胞、组织或器官)进行培养，使它产生大量的具有相同遗传性状的植株。这种做法俗称就是“植物克隆”。在植物界，“克隆”早已不再引起人们的惊奇了。

动物细胞的全能性问题

高等动物特别是哺乳动物与人类的生产和生活关系比较密切。从人类社会的早期开始，哺乳动物就为人类提供肉、毛皮、乳品等生活物质，并且大型哺乳动物(如牛、马、驴等)还是重要的生产劳动工具和运输动力。如今，哺乳动物仍然对人类的生活和工农业生产有着巨大的作用。因此，研究与开发哺乳动物资源具有重要的经济价值和社会价值。

在“植物克隆”已经取得许多重要成果的技术背景下，人们就设想把这种“无性繁殖”技术成功地运用于哺乳动物身上，这样做至少可以使其在数量上得到快速增长。但问题是，植物细胞的这种“全能性”存在于高等动物的细胞中吗？

按照高等动物的发育与生长规律，动物的繁衍要由两性生殖细胞(精细胞与卵细胞)共同完成。长期以来，生物学界也认为：高等动物的体细胞与生殖细胞有根本上的差别，体细胞是已经特化的具有特殊功能的细胞，它包含的遗传信息只是“部分的”，并不包含发育为一个完整动物个体的全部遗传信息，不能据之重新建构一个完整的动物个体。这样，动物细胞与植物细胞就有了根本上的差别，这无疑是一种自然存在的生命界限。

在科学技术发展史上，一门学科或一项技术的巨大进步，往往是和它本身存在的各种悬而未决的问题紧密地联系在一起。正是这个“动物细胞是否存在全能性”的问题激起了许多生物学家的研究兴趣，并成为一项重要的、长期的研究课题，从而推动了有关生物学分支学科的发展。

动物克隆技术从思想萌芽到现实

经过长时间的探索性研究，生物学家们逐渐认识到，在动物发育的早期胚胎(经由精、卵细胞融合的产物)阶段，每一个胚胎细胞核内的遗传信息都有完备的潜能。即每一个胚胎细胞都具有“全能性”，它们有能力使细胞发育为成年动物的任一部分。但是，随着胚胎的发育，胚胎细胞渐渐地失去了这种全能性而开始功能特化，此过程叫做分化(differentiate)。例如，某一组胚胎细胞发育成神经系统，而另一组则发育成肌肉系统等。关键的问题在于，细胞的分化过程是完全不可逆的吗？有办法解决这个难题吗？

动物克隆方法的设想

1938年，德国胚胎学家汉斯 · 施佩曼(Hans Spemann)在一篇论文中建议用成年动物体细胞的细胞核，植入未受精卵子的方法来实现动物的“无性繁殖”，预言了高等动物无性繁殖的可能性。施佩曼在头脑中想象的这个实验，也就是大多数生物学家后来所称谓的动物“克隆”实验。在施佩曼的“思想实验”中体现出了一种极其重要的生物学研究新方法的萌芽，这个设想已经成为当今动物克隆技术的重要蓝图。但是，限于当时的技术条件，施佩曼并没有亲身去实践这一方法。这个思想萌芽，却深深地扎根于生物学史中，并引起后来许多生物学家的浓厚兴趣。

从低等动物着手克隆研究

考虑到直接进行哺乳动物细胞核移植的可能难度，生物学家在研究中便采取了化难为易的办法，先从在生物进化上比较低等的两栖动物和鱼类做起。1952年，美国生物学家罗伯特 · 布里格斯(Robert Briggs)和托玛斯 · 金(Thomas J. King)用核移植方法产生出了蝌蚪，但未能生成青蛙。但是，在以两栖动物和鱼类作为对象的研究过程中，生物学家创造了细胞核移植(CNT，cell nuclear transplantation)技术。并且研究了细胞分化的潜能问题，探讨了细胞质和细胞核的相互作用问题。在这个研究过程中，生命科学的基础性研究与熟练的实验技术操作密切联系在一起，并且相互促进。

1962年在英国牛津大学，发育生物学家约翰 · 戈登(J. Gurdon)教授，通过成年蛙体细胞成功克隆出蛙来。这件事曾引发了关于动物无性繁殖问题的第一轮辩论。另外，我国实验胚胎学家童第周教授于1965年完成了金鱼核移植并获得成功。

从胚胎细胞克隆艰难地迈向体细胞克隆

1984年，丹麦科学家斯丁 · 维拉德森(Steen Willadsen)成功地利用胚胎细胞的细胞核，取代了一个未受精的卵细胞核产生出一头绵羊。这是第一例得到证实的通过胚胎细胞核移植技术“无性繁殖”出的哺乳动物。此后，。包括我国在内的世界多个国家的科学家们，先后利用胚胎细胞作为细胞核供体，克隆出小鼠、兔子、山羊、牛、猪等哺乳动物。

并且，用动物胚胎细胞作供体细胞进行克隆的成功率在逐步提高。但是，胚胎细胞是有性繁殖的产物，经由了两性生殖细胞的融合。因此，用胚胎细胞进行克隆研究必然存在着十分明显的“有性繁殖”的痕迹，不是完全意义上的“无性繁殖”。

虽然早期动物胚胎细胞核移植被证实是成功的，但在较晚期胚胎细胞或成年动物体细胞核移植方面却几乎总是失败。这种十分明显的对比结果，似乎表明了细胞核在发育过程中经历了不可逆的变化。由于该项技术几乎没有取得进展，研究工作在20世纪80年代初期曾一度跌入低谷，甚至在生物学界也流行如此一种观念：用已经高度分化的高等动物体细胞进行克隆研究在生物学上是不可能的。这真是一个世纪性的生物学难题！

因此，为了从一个成熟体细胞克隆出一个动物，必须寻找卵细胞重新编程的方法。威尔莫特的同事坎贝尔发明了一种人为剥夺预定供体细胞几乎全部营养的“饥饿法”，以此来诱使细胞放弃生长和分化的正常周期并进人静止期，促使染色质改变，使卵细胞更容易完成重新编程工作。在1996年7月，用此方法促使一只名叫“多莉”的绵羊出生了。

但是，这种情况只是表明利用高度分化的体细胞进行核移植克隆哺乳动物的成功是初步的，体细胞克隆技术仍处于发展的早期，还有很多问题需要进一步研究。在国内外有关动物克隆的大量实验中，成功率极低，克隆动物普遍表现出肺、肾等器官功能发育不全、体型巨大、免疫系统衰弱和大脑发育缺陷等现象。

2003年2月14日，英国罗斯林研究所对外宣称，世界首例克隆羊“多莉”已经死亡。由于它感染严重的肺病而难以治愈，被实施了“安乐死”。

这个令人伤感的无言结局，似乎也在有力地印证了克隆技术发展的不完善性，对克隆动物造成了严重的伤害。于是，一些人对克隆技术的狂热与欣喜之情，也渐渐地平静下来。

总之，动物体细胞克隆技术的发展与完善过程将是长期的、艰巨的，对人们的智慧与耐心都仍是一种严峻的考验和挑战。