王珊
“你看,這是頭,這是身體,這是尾巴?!?3歲的陳大元指著一張老照片說(shuō)。這是一張黑熊子宮剖面圖,圖上有一個(gè)正在被子宮吸收的大熊貓?jiān)缙谔海掌傇谝粋€(gè)原木色的相框里。
這是一項(xiàng)異種克隆實(shí)驗(yàn),胎兒的母體是一只身強(qiáng)體壯、有繁殖能力的黑熊,如果一切順利的話,它將產(chǎn)下一只熊貓寶寶。不過(guò),可惜的是,胎兒最后卻安放在這四四方方的相框里了:它停止了發(fā)育,如果不仔細(xì)辨認(rèn),已經(jīng)很難看清它的模樣。
這是一項(xiàng)名為“異種克隆大熊貓”的項(xiàng)目。陳大元正是這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。耄耋之年的他穿著一件灰色的毛衣,戴著一副金邊眼鏡,眼睛炯炯有神。1998年,作為中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所首席科學(xué)家、動(dòng)物克隆與受精生物學(xué)學(xué)科帶頭人,陳大元首次正式提出克隆大熊貓,直到現(xiàn)在,已過(guò)去18年。
由于前期申請(qǐng)的國(guó)家項(xiàng)目已到期,這項(xiàng)當(dāng)初被視為“驚人之舉”的工作曾因?yàn)榻?jīng)費(fèi)等問(wèn)題一度暫停。如今,這個(gè)項(xiàng)目依靠自籌經(jīng)費(fèi)的形式重新啟動(dòng),對(duì)于陳大元來(lái)說(shuō),這是一個(gè)未了的心愿。
陳大元是中國(guó)異種克隆大熊貓第一人。然而,進(jìn)入克隆領(lǐng)域的時(shí)候,他已經(jīng)63歲。
陳大元對(duì)科學(xué)前沿的嗅覺(jué)極為敏感。1995 年,他就創(chuàng)建了“動(dòng)物體細(xì)胞克隆”科技平臺(tái),著手進(jìn)行體細(xì)胞克隆的研究。他發(fā)現(xiàn),用已掌握的顯微操作技術(shù),可以做克隆。中國(guó)科學(xué)院上海生科院細(xì)胞生物學(xué)與生物化學(xué)研究所研究員李勁松告訴《中國(guó)新聞周刊》,陳大元做科研的魄力讓他很震動(dòng),動(dòng)物體細(xì)胞克隆作為一個(gè)新的前沿領(lǐng)域,讓很多人望而卻步。
1997年,看到多利羊誕生的消息后,陳大元更堅(jiān)定了他進(jìn)行研究的決心。
克隆是指通過(guò)把供體細(xì)胞核移植到成熟的去核卵母細(xì)胞中進(jìn)行個(gè)體“復(fù)制”所獲得的后代,其遺傳性狀與供體細(xì)胞是一致的。用未分化的胚胎細(xì)胞進(jìn)行核移植,稱為胚胎細(xì)胞克隆;若用已分化的體細(xì)胞進(jìn)行核移植,稱為體細(xì)胞克隆。
多利羊就是通過(guò)體細(xì)胞的方式獲得的,這是一種全新的獲得生命個(gè)體的方式,這甚至意味著以往科幻小說(shuō)中獨(dú)裁狂人克隆自己的想法是完全可以實(shí)現(xiàn)的。
陳大元斜靠在椅子上,除了偶爾手上做一兩個(gè)動(dòng)作外,他很少變換姿勢(shì)?!翱寺【褪菬o(wú)性繁殖。”陳大元告訴《中國(guó)新聞周刊》。由受精領(lǐng)域轉(zhuǎn)向克隆很自然,也是國(guó)際科技發(fā)展的一個(gè)潮流。
大熊貓是陳大元選中的克隆對(duì)象。他有兩個(gè)理由:一是大熊貓作為瀕危保護(hù)動(dòng)物,已有的有性繁殖手段還不能完全達(dá)到擴(kuò)大其種群的目的;二是他曾經(jīng)與大熊貓繁育基地合作,做過(guò)16年的大熊貓有性繁殖,對(duì)其習(xí)性和生殖規(guī)律比較了解。
1964年,北京動(dòng)物園誕生了第一個(gè)人工授精繁殖的大熊貓,一時(shí)間,大熊貓的人工授精成為一種潮流。然而,由于當(dāng)時(shí)技術(shù)還不很成熟,很多人對(duì)受精機(jī)理不清楚,大熊貓經(jīng)人工授精后,并沒(méi)有產(chǎn)下胎兒。以四川大熊貓基地為例,曾經(jīng)連續(xù)3年沒(méi)有一只大熊貓誕生,這種現(xiàn)象叫做“空懷”。
在人工授精過(guò)程中,取出的精子需要制成冰球冷凍保存。陳大元發(fā)現(xiàn),冰球解凍后,很多精子都是死的,“正常的精子,在顯微鏡下,你能夠看到它們?cè)谟蝿?dòng),優(yōu)質(zhì)的精子都是在直線運(yùn)動(dòng)。”
為了幫助大熊貓生產(chǎn),陳大元開始帶著小組在四川大熊貓基地進(jìn)行大熊貓的受精機(jī)理研究。這一合作就是16年,陳大元不僅解決了人工授精中存在的各種問(wèn)題,還對(duì)雌性大熊貓補(bǔ)充外源促性腺激素,促進(jìn)其卵子成熟和發(fā)情排卵?!坝?年,基地生下了7對(duì)雙胞胎,9只單胞胎。” 這是陳大元自豪的事情,也正是這幾年的經(jīng)驗(yàn)讓他意識(shí)到,單純依靠這些方法來(lái)拯救大熊貓是不夠的。
“克隆會(huì)是一個(gè)很好的保護(hù)手段?!倍嗬虻恼Q生,讓陳大元看到了一絲光亮,但問(wèn)題也來(lái)了。當(dāng)時(shí),大熊貓是國(guó)寶,不可能從它身上獲得卵母細(xì)胞,更不可能用它來(lái)做寄母;我國(guó)大熊貓的數(shù)量不到千只,每年也只發(fā)情一次,“進(jìn)行同種克隆實(shí)驗(yàn)是絕對(duì)不可能的”。
基于這些考慮,陳大元設(shè)計(jì)的方案與克隆羊的實(shí)驗(yàn)有很大不同:克隆羊?qū)嶒?yàn)中供體和受體細(xì)胞是同種的,屬同種克隆;而他設(shè)計(jì)的克隆大熊貓實(shí)驗(yàn)則將取自不同種的動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行核移植,屬異種克隆。
李勁松猶記得自己當(dāng)時(shí)的吃驚和擔(dān)心,當(dāng)時(shí)哺乳動(dòng)物異種克隆在世界上還從未有過(guò)成功的先例。不過(guò),他們也看到,當(dāng)時(shí)美國(guó)已有科學(xué)小組成功地把綿羊、豬、鼠、猴的細(xì)胞核移植到去核的牛卵細(xì)胞中。
“他對(duì)科學(xué)前沿的把握相當(dāng)?shù)鼐珳?zhǔn)。那時(shí),克隆大熊貓,大家都不敢想?!碧K州大學(xué)教授姜巖告訴《中國(guó)新聞周刊》,即使到現(xiàn)在,異種克隆依然是生命科學(xué)前沿的領(lǐng)域。
陳大元的果敢似乎傳承于他的老師、中國(guó)著名實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家童第周。童第周是中國(guó)克隆的先驅(qū),早在上世紀(jì)60年代,他就在中國(guó)成功獲得了第一批具有“發(fā)育全能性”的克隆魚。
“他早就跟我們講體細(xì)胞克隆,他甚至把洋蔥的細(xì)胞放到魚卵子里去,看洋蔥細(xì)胞核能否在里面發(fā)育,非常有想法?!标惔笤f(shuō)。
一直到現(xiàn)在,陳大元還是念念不忘異種克隆的三道坎:異種核質(zhì)能否相容,囊胚能否著床成功,胚胎能否發(fā)育?!拔覀円呀?jīng)過(guò)了兩道半,但是在胎兒發(fā)育上一直邁不過(guò)去?!标惔笤f(shuō)。
陳大元的第一筆資金來(lái)自中科院生物局,數(shù)目不大,只有10萬(wàn)元。這并不是一個(gè)正式的立項(xiàng),“領(lǐng)導(dǎo)也是抱著讓我試試的態(tài)度,錢主要用于無(wú)菌培養(yǎng)室的修建?!标惔笤f(shuō)。
第一道坎是異種核質(zhì)能否相容,即大熊貓的體細(xì)胞核放到其他動(dòng)物的卵細(xì)胞里,能否發(fā)育成基本的囊胚。實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)難題是如何獲得大熊貓的體細(xì)胞。作為國(guó)寶,提取體細(xì)胞的過(guò)程只能在大熊貓死后不久,細(xì)胞活性尚未消失時(shí)進(jìn)行。“如果在生活狀態(tài)取材,國(guó)家是不允許的?!标惔笤f(shuō)。
第一批大熊貓的體細(xì)胞來(lái)自福建。當(dāng)時(shí)已經(jīng)為此事焦急的陳大元突然接到了福州大熊貓研究中心打來(lái)電話。內(nèi)容簡(jiǎn)單的像一份電報(bào):有一只大熊貓奄奄一息,立即來(lái)取細(xì)胞樣本?!叭〔臅r(shí),那只大熊貓剛剛咽氣幾分鐘。”陳大元回憶道。
在獲取了大熊貓?bào)w細(xì)胞后,陳大元和研究團(tuán)隊(duì)將大熊貓?bào)w細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核的家兔卵母細(xì)胞中。為了進(jìn)行比對(duì),陳大元選擇了熊貓身上骨骼肌、子宮上皮、乳腺組織的體細(xì)胞。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn),大熊貓的3種體細(xì)胞移植到家兔去核卵母細(xì)胞中均可以發(fā)育成囊胚,囊胚率以乳腺細(xì)胞最高,骨骼肌細(xì)胞最低。這標(biāo)志著異種核質(zhì)相容的問(wèn)題得到解決,異種克隆大熊貓邁過(guò)了第一道“坎”。
論文的成果發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)》上,《自然》雜志隨即報(bào)道了這一成果,1999年,這項(xiàng)成果還被中國(guó)兩院院士評(píng)為中國(guó)十大科技進(jìn)展之一。
第一步成功之后,需要為這些囊胚選擇一個(gè)合適的代孕“母體”。陳大元選擇了貓,貓容易掌握且生殖規(guī)律與熊貓相近。貓的懷孕時(shí)間一般為兩個(gè)月,大熊貓?jiān)衅陔m然很長(zhǎng),但是其中有一段時(shí)間胚胎都會(huì)在輸卵管中,真正到子宮中的發(fā)育時(shí)間也不過(guò)兩個(gè)多月。另外,“兩種動(dòng)物幼仔從母體生出來(lái)時(shí)都只有一巴掌大?!崩顒潘筛嬖V《中國(guó)新聞周刊》。
大熊貓很容易流產(chǎn)。陳大元想了一個(gè)辦法,在將異種囊胚移植入貓子宮里的同時(shí),也會(huì)將貓自己的受精胚胎移植進(jìn)去,以此來(lái)“誘導(dǎo)”貓,讓大熊貓囊胚在貓的子宮中正常發(fā)育。
最終有兩只貓懷孕了。經(jīng)過(guò)檢測(cè),陳大元發(fā)現(xiàn),其中一只子宮內(nèi)的六個(gè)胚胎中,有兩只遺傳物質(zhì)來(lái)自大熊貓。這標(biāo)志著大熊貓克隆邁過(guò)了第二道坎——異種克隆大熊貓的囊胚能在家貓的子宮中著床。
類似的實(shí)驗(yàn),國(guó)外尚沒(méi)有先例,很多細(xì)節(jié),都需要摳得很細(xì)。在這個(gè)過(guò)程中,陳大元經(jīng)常自己動(dòng)手?!瓣愊壬氖趾芮?,他縫合的傷口讓我們嘆為觀止?!苯獛r說(shuō)。
陳大元的觀察力也讓學(xué)生們佩服。做實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生都要在門外面換鞋子,陳大元會(huì)從大家鞋子擺放的姿勢(shì)和角度判斷出誰(shuí)來(lái)得早,誰(shuí)來(lái)得晚,然后囑咐來(lái)得早的人早點(diǎn)兒回去休息。
出于偶然的機(jī)會(huì),他們獲得了與牡丹江某黑熊養(yǎng)殖場(chǎng)合作的機(jī)會(huì),陳大元認(rèn)為,大熊貓與黑熊的生殖規(guī)律更接近,成功的可能性會(huì)更大。
不過(guò),黑熊實(shí)驗(yàn)也很辛苦。黑熊很兇,體積龐大,脂肪也很厚,麻醉后需要四個(gè)年輕的小伙才能抬得動(dòng)。實(shí)驗(yàn)沒(méi)有想象得順利,李勁松記得有一次B超檢查,發(fā)現(xiàn)黑熊都懷孕了,但是隔一個(gè)月后再次檢查的時(shí)候卻沒(méi)有了。過(guò)了大概有三年的時(shí)間,終于有一只黑熊懷孕了,也可以從B超看到早期胎兒??上?,就連這只也停止了發(fā)育。
直到現(xiàn)在,陳大元還沒(méi)有弄清楚,到底是什么原因使它停止發(fā)育了。“我也在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),到底這半步差在哪里了?”陳大元的眼睛緩緩地合了一下,若有所思。
陳大元沒(méi)有想到的是,與實(shí)驗(yàn)難度一直相伴的竟會(huì)是來(lái)自整個(gè)社會(huì)的巨大關(guān)注和異議。在異種大熊貓重構(gòu)胚成功發(fā)育到囊胚后,陳大元打算申請(qǐng)科技部攀登項(xiàng)目以獲得更多的支持。就在這時(shí),媒體紛沓而至,在一天的時(shí)間里,陳大元甚至接待了20家媒體,他已經(jīng)口干舌燥,光“三道坎”的理論,他就解釋了不下數(shù)十遍。即使如此,他依然很耐心,對(duì)媒體的提問(wèn)從不回避,有問(wèn)即答。
與后面如潮的反對(duì)聲相比,這還不算什么?!巴米拥穆炎雍痛笮茇埖捏w細(xì)胞結(jié)合怎么可能發(fā)育呢”“用大熊貓克隆,你買得起嗎?大熊貓是無(wú)價(jià)之寶,一只多少錢……”
最大的反對(duì)聲音當(dāng)來(lái)自被譽(yù)為“熊貓之父”的北大教授潘文石。從1980年起,潘文石就在臥龍和秦嶺的野地中對(duì)野生大熊貓進(jìn)行野外研究,探尋大熊貓瀕臨滅絕的真正原因。他堅(jiān)決反對(duì)克隆大熊貓,并認(rèn)為“錢要用在刀刃上,應(yīng)該把錢用在大熊貓生態(tài)研究或保護(hù)上”,且克隆大熊貓會(huì)“影響物種多樣性”。
他甚至寫了一篇文章“我為什么反對(duì)克隆大熊貓”,直指陳大元。而讓局面變得更加混亂的是,很多單位看到陳大元的成果,也躍躍欲試,準(zhǔn)備申請(qǐng)項(xiàng)目進(jìn)行大熊貓的克隆。為此,科技部專門舉辦了一次答辯會(huì)。
一位當(dāng)時(shí)參與競(jìng)爭(zhēng)的項(xiàng)目申請(qǐng)人曾經(jīng)明確表示,實(shí)驗(yàn)室不具備做克隆大熊貓的能力,但是領(lǐng)導(dǎo)給予的答復(fù)是,“去了把錢弄回來(lái),我們做別的還不行嗎?武裝我們的實(shí)驗(yàn)室,做別的工作。”
答辯當(dāng)天,陳大元去得很早,在門口,他遇到了當(dāng)時(shí)的科技部部長(zhǎng)徐冠華?!瓣愊壬?,你知道今天來(lái)的專家都是誰(shuí)嗎?我告訴你,你不要緊張,三分之二都是反對(duì)你的?!?/p>
來(lái)的專家有二十多位,涵蓋了農(nóng)口、醫(yī)口、教育口以及中科院等五大部門的專家。陳大元很平靜,他摸了摸腦門,沖陪他來(lái)答辯的學(xué)生笑了笑,成竹在胸。
和他預(yù)料的一樣,七嘴八舌,反對(duì)聲音撲面而來(lái)。陳大元一一作答,包括經(jīng)費(fèi)的如何設(shè)置以及使用,都很詳細(xì)。很多專家最后都不說(shuō)話了。最后,專家投票,他獲得了科技部600萬(wàn)的經(jīng)費(fèi)。
也有來(lái)參加答辯的項(xiàng)目申請(qǐng)人,被在座專家問(wèn)得啞口無(wú)言,有一個(gè)大學(xué)教授提出申請(qǐng)的經(jīng)費(fèi)為8000萬(wàn),是所有提出的項(xiàng)目申請(qǐng)中最高的。
(資料圖片)如今克隆大熊貓要面對(duì)技術(shù)和經(jīng)費(fèi)的雙重困難。
“8000萬(wàn)怎么用?你是要買熊貓嗎?”評(píng)審的一個(gè)專家問(wèn)他。申請(qǐng)人回答:“是的,要買幾只大熊貓,需要大量費(fèi)用?!睂<艺f(shuō):“大熊貓是國(guó)寶,是無(wú)價(jià)的?!鄙暾?qǐng)人回答:“不不不……”無(wú)言以對(duì),就離開了會(huì)場(chǎng)。
即使承受再多壓力,陳大元也從沒(méi)有將其轉(zhuǎn)移給他的學(xué)生。“陳老師從來(lái)都很平靜,和以往一樣樂(lè)呵呵地指導(dǎo)我們實(shí)驗(yàn)?!睎|北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授劉忠華告訴《中國(guó)新聞周刊》。
陳大元的克隆工作不只是在大熊貓,他還是中國(guó)第一頭體細(xì)胞克隆牛的創(chuàng)造者,被稱為“中國(guó)體細(xì)胞克隆牛第一人”。1999年,在大熊貓工作緩慢的推進(jìn)過(guò)程中,他同時(shí)開始進(jìn)行克隆牛的研究。
要想做克隆牛,必須要有一個(gè)好的基地。陳大元四處尋找可以合作的養(yǎng)牛基地。盡管沒(méi)有遭受克隆大熊貓那么大的壓力,但是科學(xué)界對(duì)中國(guó)是否能做出體細(xì)胞克隆動(dòng)物尚有爭(zhēng)論。
幾經(jīng)周折,2001年,陳大元團(tuán)隊(duì)將270枚克隆胚胎移植到135頭母牛的子宮里,每頭牛的子宮里移植兩枚。
2002年1月19日,中國(guó)第一頭克隆牛誕生,取名 “委委”,體重有62公斤。委委躺在篝火前,有點(diǎn)虛弱,它的頭部和背部有大面積的黑色花斑,身上都是血跡,有十多名值班人員一直在照顧它。
李勁松仍然記得當(dāng)時(shí)的情形,當(dāng)時(shí)所有待產(chǎn)的母牛都被帷帳圍著,五十多家媒體記者的相機(jī)、攝像機(jī)從帷帳的上面探出頭,對(duì)著他們。“只覺(jué)得人很多,場(chǎng)景很混亂”。
出生的委委一動(dòng)也不愿意動(dòng),頭耷拉在脖子上,偶爾弱弱地發(fā)出一些聲音。不到一個(gè)小時(shí),它就斷了氣。李勁松一下子慌了,他慌亂地望了陳大元一眼。
“大家沉住氣,實(shí)驗(yàn)總有失敗。”陳大元的話,讓李勁松有了底氣,“他一直坐在那里等著,就像我們心中的定海神針。”
還好,隔了四天,剩下的小牛陸續(xù)出生,總共生了有14頭,活了5頭。到現(xiàn)在陳大元還保存著5頭小牛的合影:4頭黑白花的母牛,還有1頭全身黃燦燦的公牛。到現(xiàn)在,牛廠里還有黑白花的后代。
“我其實(shí)不緊張,第一次做,總會(huì)有成敗。沒(méi)想到居然成功了。”陳大元樂(lè)呵呵地告訴《中國(guó)新聞周刊》。
事后,分析小牛的死因,陳大元發(fā)現(xiàn),這些牛存在先天發(fā)育不良的現(xiàn)象,體重高,體型大。這也是國(guó)外克隆動(dòng)物面臨的同樣問(wèn)題,體細(xì)胞是已分化的細(xì)胞,在被移入去核的卵母細(xì)胞后,遺傳物質(zhì)重編程不完全是導(dǎo)致克隆牛死亡的主要原因。
克隆牛成功的經(jīng)驗(yàn),增加了陳大元對(duì)異種克隆大熊貓的信心。與此同時(shí),世界范圍內(nèi)不少科學(xué)家開始把克隆技術(shù)用在瀕臨滅絕的哺乳動(dòng)物上。
2001年,意大利科學(xué)家們從兩只死于撒丁島的雌性歐洲盤羊體內(nèi)抽取出體細(xì)胞核,再把細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到普通羊只的卵細(xì)胞里,最后誕生了一只雌性歐洲盤羊。
這是異種克隆成功的先例?!皻W洲盤羊和普通的羊是兩個(gè)種屬,但是生理構(gòu)成依然很接近?!崩顒潘筛嬖V《中國(guó)新聞周刊》,相比于這些成功的案例,陳大元的異種克隆大熊貓的難度更大。
2005年經(jīng)費(fèi)用完之后,已經(jīng)72歲的陳大元無(wú)法再申請(qǐng)經(jīng)費(fèi),項(xiàng)目也因此停了。但陳大元的研究工作并未止步,2012年起,他甚至把國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)金和中國(guó)科學(xué)院給他的100萬(wàn)元獎(jiǎng)金也用在培養(yǎng)博士生和大熊貓克隆工作上。
事實(shí)上,因?yàn)楸谎悠负头灯噶撕脦状危?0歲的時(shí)候,陳大元才從動(dòng)物所真正退休,當(dāng)時(shí)的中科院院長(zhǎng)路甬祥特批他繼續(xù)工作:“陳先生退了,關(guān)于受精和克隆的工作沒(méi)有人主持?!标惔笤约阂膊簧岬梅畔庐惙N克隆大熊貓研究。
按照計(jì)劃,2016年一開春,陳大元要去福建一趟。他要與福州大熊貓研究中心合作繼續(xù)異種克隆大熊貓的實(shí)驗(yàn)。
黑熊作為代孕母體的昂貴費(fèi)用,他們已經(jīng)負(fù)擔(dān)不起。陳大元繼續(xù)選擇貓來(lái)做實(shí)驗(yàn)。冬末春初是貓發(fā)情的季節(jié),也是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的好時(shí)機(jī)。陳大元要趁這個(gè)時(shí)候,將大熊貓異種克隆胚胎移入貓的子宮里。
“如果,最后做不成功會(huì)怎樣?”很多人都會(huì)問(wèn)陳大元這樣一個(gè)問(wèn)題。
“那起碼能告訴后人,以后不要走彎路,若是問(wèn)題出在科技水平上,只好讓后人再用高科技來(lái)解決?!标惔笤f(shuō)。
盡管很多人認(rèn)為這是他最后一搏,但他的回答一如往日的嚴(yán)謹(jǐn)?!澳懿荒苌鰜?lái),我不敢說(shuō),生下來(lái)能不能活,我也不敢說(shuō)?!?