伊恩·威尔穆特

作者: 崔传刚

伊恩·威尔穆特0

科学家,2023年9月10日去世,享年79岁

2023年9月10日,英国著名科学家、克隆羊“多莉”的主要创造者伊恩·威尔穆特(Ian Wilmut)去世,享年79岁。

成年哺乳动物的克隆一直被认为是一件不可能完成的任务,但这一迷思最终在20世纪末被打破。1996年,在伊恩·威尔穆特的带领下,英国科学家团队成功利用成年绵羊的体细胞培育出了世界上第一只克隆哺乳动物,这就是后来为全世界所熟知的克隆羊“多莉”。多莉羊的诞生引发了不少争议,但它无疑是生物学的一个重要里程碑,在此之后,在克隆和基因编辑等工具的推动下,生物学研究开启了一场持久而广泛的革命。

革命

早期的人工克隆主要是在受控的实验室环境下进行,而且克隆体主要是通过胚胎细胞创造的。胚胎是多细胞生物发育的最早阶段,在这个时期,胚胎细胞要么没有分化,要么正在分化为特定细胞类型。说得更通俗一点就是,这时候的细胞还没有在体内承担起最终的角色,还处于更灵活或者说适应能力更强的状态,因此更便于进行克隆。

后来科学家开始研究使用完全分化的成体细胞,也就是使用动物中完全发育和特化的组织或器官的细胞(例如皮肤或肌肉细胞)来进行克隆。但在早期,这种克隆仅限于一些较低等的物种,比如青蛙。1958年,英国科学家约翰·格登利用蝌蚪体细胞的细胞核成功克隆出了一只青蛙。格登被认为是克隆和核移植技术的重要开创者,并在2012年和日本科学家山中伸弥共同获颁诺贝尔生理学或医学奖。

在后来的几十年中,科学家一直在尝试使用成年哺乳动物的体细胞来进行克隆,但都以失败告终。于是生物学家们便开始怀疑,哺乳动物的细胞在逐渐成熟并分化为具有特定功能的细胞这一过程中,会逐渐丧失其全能性,也就是说,这些细胞不再具备生成全类型细胞的能力,因此无法创造出一个完整且具有生命力的生物体。科学家还推断,这是一种不可逆转的过程。然而,多莉羊的出生却证明,以上的这些假设都是不成立的。

从20世纪80年代开始,伊恩·威尔穆特把精力转移到了绵羊的基因改造领域,并开始了解和应用克隆技术。后来,为了找到能够更有效改造基因的途径,威尔穆特着手研究细胞核移植的方法。在1995年,威尔穆特和他的研究伙伴基思·坎贝尔通过胚胎细胞克隆出了两只一模一样的绵羊。这些成功的研究让他们积累了大量经验,同时也为多莉羊的诞生奠定了基础。

威尔穆特等人的研究发现,利用成体细胞进行哺乳动物克隆之所以总是会失败,是因为参与核移植的两个细胞,即作为宿主的卵细胞和供体细胞之间可能存在不同步的问题——它们有着不同的成长和分裂周期。一个胚胎细胞总是更倾向于接受来自另一个胚胎细胞的细胞核,对来自其他细胞的细胞核则会产生排斥。针对这一现象,基思·坎贝尔想出了一个解决方案:他们可以通过不向供体细胞提供足够营养的方式来限制其生长分裂,使其进入类似于冬眠状态,之后他们再把这个细胞的细胞核取出,移植到卵细胞中,这样就解决了两者周期不同步的问题。

威尔穆特研究团队“发明”多莉克隆羊的基本实验过程如下:他们先从一只母羊身上取下一些乳腺细胞,然后通过提供其低营养食物,使其停止分裂并进入静止状态。之后他们从另一只羊身上取下未受精的卵细胞,并取出其细胞核。然后他们将处理过的乳腺细胞的细胞核移植到卵细胞中。在电击的作用下,这个新的卵细胞逐渐融合,并不断分裂。等到该卵细胞发育为囊胚,他们再将其植入到另一只代孕母羊的体内。

这个过程看起来简单,但操作起来非常不易。事实上,由于技术不够成熟,整个实验经历了无数次的失败。威尔穆特和他的同事一共克隆了277个胚胎,但只有13个胚胎发育充分并可以植入代孕母体内;最终只有一只母羊怀孕。

发育成多莉的那颗卵细胞是在1996年1月完成融合的;在近六个月之后,多莉在研究所附近的一个棚屋中正式降生。尽管多莉和正常的绵羊一样是足月出生,出生时的各项指标也都很正常,但威尔穆特和他的团队决定对这个消息保密。直至确信这只羊已经顺利度过婴儿期之后,他们才将这一革命性的研究成果公诸于世。

克隆羊多莉并不是第一只克隆动物,但是第一只通过成体细胞克隆出来的动物,因此非常具有革命性。也正是因此,多莉羊不仅引发了科学界的轰动,也招致了大众媒体的追捧。

成长

1944年7月7日,伊恩·威尔穆特出生于英格兰中部的一个教育之家。他的父亲伦纳德·威尔穆特是剑桥大学数学系的高才生,但毕业后放弃了科学研究工作,转而选择从事自己所热爱的教育事业。他的母亲也是一名教师。伊恩还有一个妹妹,最初虽接受过生物学方面的培训,但最终也选择以教育为业。少年威尔穆特的梦想是当一名能够游走四方的海员,但因为是色盲未能如愿。

威尔穆特不是地道的农村孩子,但他热爱户外运动,因此从小就对农业产生了一定兴趣。14岁时威尔穆特就经常在周末去农场帮工,承担给奶牛挤奶等工作。高中毕业后,立志要当一名奶农的他报考了诺丁汉大学的农业专业。

在大学期间,威尔穆特第一次接触到了实验室研究,并开始迷恋上动物科学。他很快就意识到,自己热爱的其实并不是农场里的那些实际工作,而是生物学研究。于是他把自己的学习重点转向了生物学,尤其是关于胚胎的研究。“整个动物都来自一个细胞,这一事实确实是一件非同寻常的事情。”威尔穆特觉得,在这一领域进行探究,将是一件非常有趣味的事情。

1967年,从诺丁汉大学获得农业科学学位的威尔穆特转入剑桥大学攻读博士。四年后,他因为对野猪精液的深度冷冻保存研究,获得了剑桥大学达尔文学院的胚胎学博士学位。

1973年,初出茅庐的威尔穆特和几位知名的动物繁殖专家合作,在人类历史上第一次利用冷冻胚胎繁育出了小牛。这是一项重要的畜牧业成就,而威尔穆特也从这项研究中学习到了很多有用的技术。之后威尔穆特在爱丁堡郊区的一家研究所找到了一份稳定的工作,这家研究所后来于1993年改名为罗斯林研究所,这正是多莉羊诞生的地方。

威尔穆特最初的研究出发点很单纯,那就是希望那些牛和羊能够产更多的奶,能够具有更强的生育能力。但随着年龄和阅历增长,他的研究关注点开始从商业应用扩展到医学应用。他的父亲患有糖尿病,在其人生的最后30年中几乎处于完全失明状态,这样的家庭悲剧在一定程度上成了他持续从事生物学研究的最大动力。

争议

但现实往往与科学家的愿望背道而驰,多莉克隆羊在带给威尔穆特无数荣耀和关注度的同时,也让他陷入了无尽的争议。尽管克隆多莉羊的这种技术效率低下,很难得到大规模应用,但这件事却莫名其妙地引发了社会的恐惧:有些人担心这种技术有一天会被用于对人的克隆。于是乎,一项生物医学的重大突破,最后被舆论炒作成了一件关乎人类伦理道德的大事。

尽管威尔穆特一再对公众解释说,创造多莉羊只是他的一项本职工作,和创造所谓的人类复制品没有任何关系,他对人类的克隆也毫无兴趣,但误解和指责却并没有因此而消失。一些别有用心者甚至把威尔穆特说成是20世纪的弗兰肯斯坦,说他的克隆将引发人类的灾难,制造出现实版的科学怪人。除了担心克隆对人类不够安全,一些动物保护者也声称对动物进行克隆本身就是一种不道德的行为。各种批判的大合唱最终引发了一系列连锁反应。威尔穆特等人的相关研究出现了暂时性的停歇,而美国等政府也陆续宣布禁止进行关于人类的克隆实验。

2003年,年仅六岁的多莉羊因为患有肺病以及关节炎被执行了安乐死。有不少人认为,是克隆导致了多莉的短寿,因此威尔穆特的实验并不算特别成功。但这种说法并没有得到科学数据的支持。多莉所患的疾病在羊群中并不罕见,此外,多莉还通过正常交配繁衍了六只健康的小羊羔。从技术上来说,多莉的克隆无疑是成功的。

尽管激起了争议,但多莉羊也大大推动了科学家的克隆野心。自1996年之后,生物学家前赴后继地克隆出了猪、狗、狼、猴、马等多个物种。这些克隆,有的是为了改造现有动物的基因以优化其种群,有的则是为了拯救濒危动物。近年来,科学家甚至已经在提议通过基因编辑和克隆相结合的方式来复活猛犸象等远古灭绝物种。

在关于多莉的争论逐渐退潮之后,威尔穆特重拾起对克隆的研究,但重点转向了利用该技术来制造用于再生医学的干细胞。

科学界也开始进一步认识到威尔穆特所作出贡献的重大价值。2002年,威尔穆特成为英国皇家学会会员;2005年,他获聘为爱丁堡大学生殖科学系主任;2007年,他被封为英国爵士。

(作者为媒体从业者;编辑:臧博)

上一篇 点击页面呼出菜单 下一篇