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第14章 生命科学探索(2)

女性生殖器官也分为内外两部分。

内生殖器包括卵巢输卵管,子宫和阴道。其中,卵巢是主性器官,主要功能是产生生殖细胞——卵子和分泌性激素。输卵管是运输卵子的管道,左右各有一条。子宫位于下腹部的中央与阴道的上方相通。阴道是内外生殖器的连接部分。外生殖器包括阴阜、阴唇、阴蒂、阴道前庭等。阴阜位于耻骨联合前方,阴阜下方为一对大阴唇。小阴唇位于太阴唇的内侧,前端包绕着阴蒂,后端与大阴唇后缘相连。小阴唇之间的凹陷部分,叫阴道前庭。阴道前庭的前半部有尿道开口,后半部有阴道开口。

男性生殖器官

男性生殖器官分为内外两部分。男性的外生殖器包括阴茎、阴囊和尿道。

其中阴茎是进行性交的器官,由几对含有极丰富血管的海绵体所组成。阴囊在阴茎的根部,分左右两半,内各有一个睾丸及附睾。尿道则一端连接着膀胱另一端开口在龟头的顶端。内生殖器包括附睾,输精管、精囊、射精管、前列腺等,其中睾丸是主性器官,它的主要功能是产生生殖细胞——精于,及分泌雄性激素——睾酮。

精子与卵子的结合

青春期以后,女性卵巢中成熟的卵子被排入腹腔,它由腹腔口进入输卵管,并沿输卵管往子宫方向移动。性交时,精液中的部分精子在输卵管壶腹部与卵子相遇。精子穿进卵细胞前必须经过形态,生理及生物化学的变化,之后与卵细胞融合成为一个新的合体细胞即受精卵。受精卵在输卵管的蠕动下被送到子宫,并种植在子宫内膜里逐渐发育成胎儿。一般情况下,当第一个精子穿入卵细胞之后就立即引起卵子外围物质的,系列变化从而阻止其他精子穿入卵细胞,这就是通常女性怀孕只生一个孩子的原因。

试管婴儿

小布朗的幼年是在人们好奇的目光下长大的。她的母亲曾经回忆说,在小布朗2岁时,街上的人盯着她,就像是在看动物园里的猴子。布朗的家人也曾将有关世界首例试管婴儿受孕的独家报道权卖给了英国的《每日邮报》,他们用得来的钱作为科研经费资助试管婴儿的继续研究。这些都使小布朗成为人们关注的焦点。

2004年,英国人路易丝·布朗结婚了。结婚典礼上,一袭白色的露肩婚纱,美丽的花环头饰,把26岁的新娘妆扮得娇媚动人。在神圣的《婚礼进行曲》声中,34岁的新郎韦斯利·穆林德牵着路易丝的手,两人站在神父面前。

感人至深的爱情誓言,一对闪亮的钻戒把新人两颗相爱的心串在了一起。

现在,让我们将镜头切换到26年前。

1978年7月25日23时47分,路易丝·布朗在英国的奥尔德姆市医院诞生了,全世界的新闻媒体都把聚焦的镜头瞄准了她因为她有一个特殊的称谓叫“试营婴儿”。

为什么小布朗被称做“试管婴儿”呢?“试管婴儿”是怎样产生的呢,

原来,小布朗的母亲布朗夫人患有输卵管阻塞症,结婚十年都没有怀孕。1976年,布朗夫人做了双侧输卵管切除手术,她从此就永远失去了正常生育的希望。布朗夫妇为这件事找到了剑桥大学爱德华教授和生殖生理专家斯特普顿,这两位专家决定为布朗夫妇解决这个难题,试做“体外受精”和“胚胎移植”。就是从卵巢内取出几个卵子在实验室里让它们与男方的精子结合形成胚胎,然后转移胚胎到子宫内,使之在妈妈的子宫内着床,妊娠。正常的受孕需要精子和卵子在输卵管相遇二者结合,形成受精卵,然后受精卵再回到子宫腔继续妊娠。所以“试管婴儿”可以简单地理解成由于实验室的试管代替了输卵管的功能而称为“试管婴儿”。专家们从布朗夫人的卵巢中取出了卵子,在体外与布朗先生的精子完成受精等受精卵在试管内发育到胚胎发育的囊胚期时,将囊胚移入布朗夫人的子宫内,胚胎经过9个月的发育,小布朗终于出世了。

从某种意义上说,小布朗是在人类千百万年的进化历史上出现的个新的孩子她与别的孩子不同走了一段与常人不同的路程。自小布朗诞生后试管婴儿技术获得长远发展,至今已形成第二代技术。第二代技术于1992年问世,可将选中的精子直接刺入卵子中使其受孕。不过它采用人工选择代替了自然选择,因此胎儿出现畸形的可能性会比第一代技术要高。

人类对于试管婴儿的研究有着漫长的历史,在小布朗诞生之前,很多科学家为了这一技术的成熟做出了努力。早在20世纪40年代,科学家就开始在动物身上进行实验。

1959年,美籍华人生物学家张民觉把从兔子交配后回收的精子和卵子在体外受精结合,而且他还将受精卵移植到别的兔子的输卵管内,借腹怀胎生出正常的幼兔。成功地完成兔子体外受精实验使张民觉成为体外受精研究的先驱。他的动物实验结果为后来人的体外受精和试管婴儿研究打下了良好的基础。

1965年英国生理学家爱德华兹和妇科医生斯蒂托提出了在玻璃试管内可能受孕的证据。经过10多年的努力,他们找到了解决问题的办法:从妇女体内取出卵子,在实验的试管中培养受精细胞分裂开始,就将其放回妇女的子宫内培育。直到1978年7月25日,爱德华教授和斯特普顿医生,终于成功地使露易斯·布朗降临人间。

小布朗的诞生不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会,更重要的是为优生开辟了新的途径。因为这一技术是以精卵配子的选择代替了胎儿的选择,从而大大提高了“人工选择”。的效率和准确性。例如,对于具有分娩出X连锁隐性遗传病(致病基因位于X染色体上)男性患儿危险性的夫妇,医生可以不必待怀孕后再根据胎儿性别预测来决定取舍而只要将X精子和Y精于分开,并选用X精子来做体外受精就可以保证生女不生男,从而防止患病胎儿出世。其次,通过精子和卵细胞中染色体或生物化学的检查可以避免生出患某些染色体异常和先天性代谢缺陷疾病的婴儿。简单来说,试管婴儿技术通过对配子,胚胎的优选,实现了对遗传性疾病的孕前诊断,并应用基因技术,开展在个体水平的新遗传性状导入研究从而实现人类的主动优生。

因此,试管婴儿的问世,不仅是医学技术上的重大突破,而且对于优生学的发展也具有重要的意义。

试管婴儿的成功率是准备接受试管婴儿技术治疗的人们所关注的问题。

从20多年前试管婴儿诞生到今天,人类辅助生殖技术有了很大的发展。特别是最近的几年中,因为各项技术的成熟,包括细胞培养液的完善,也包括医务人员经验的丰富,试管婴儿的成功率在世界范围内逐渐提高,从原来的20%~25%左右已经提高到60%,甚至更高的水平。

试管婴儿的成功率取决于很多方面,取决于实验室的条件和技术人员的技术水平,当然也取决于母亲的年龄,身体状况以及有没有其他的疾病等等,这都是影响成功率的因素。在25岁~35岁的女性试管婴儿的成功率要高于30%~40%的平均水平,有的能达到50%,或者更高一些,但是到了35岁以后成功率逐渐下降,到40岁只达到20%左右,原因是年龄大了以后,母亲的身体健康状况部有所下降。

克隆技术

“克隆”这个词,我们并不陌生。世界上第一例克隆动物是1996年在英国诞生的克隆羊“多利”。至今,克隆家族已“人丁兴旺”。研究“克隆人”的设想引起了强烈反响,有的人认为这将促进社会进步,有的人则认为这将给人类带来灾难。

从“多利”说起

1996年7月5日,英国科学家伊恩·维尔穆特领导的一个科研小组(伊思维尔穆特于2006年3月7日承认,他的同事基思·坎贝尔博士才是多利的主要缔造者),利用克隆技术培育出一只小母羊“多利”。这是世界上第一只用已经分化的成熟体细胞(乳腺细胞)克隆出的羊。

培育多利的过程主要分四个步骤进行:首先从一只6岁的雌性绵羊(称之为A)的乳腺中取出乳腺细胞,将其放入低浓度的培养液中,细胞逐渐停止分裂此细胞称为供体细胞,然后从另一只雌性绵羊(称之为B)的卵巢中取出未受精的卵细胞并立即将细胞核除去留下一个无核的卵细胞,此细胞称为受体细胞。随后利用电脉冲方法,使供体细胞和受体细胞融合,形成融合细胞;最后将融合细胞转移到第三只雌绵羊(称之为C)的子宫内发育成胚胎细胞,胚胎细胞进一步分化和发育,最后形成小绵羊多利。多利有三个母亲:它的“基因母亲”是绵羊A,“借卵母亲”是绵羊B“代孕母亲”是绵羊C。

2003年2月,兽医检查发现多利患有严重的肺病,这种病在目前还是不治之症,于是研究人员对它实施了安乐死。

“克隆人”的争论

克隆羊“多利”出生后,举世震惊,人们不禁要问:会不会出现克隆人呢?

由于克隆人可能带来严重的后果一些生物技术发达的国家,现在大都对此明令禁止或者严加限制。千百年来人类一直遵循着有性繁殖方式。克隆人与被克隆人之间的关系也有悖于传统的由血缘确定的方式。就“克隆人”这个体而言,他会生活在“我是一个死去的人的复制品”的阴影中,这对他的心理会产生严重的负面影响。多利的克隆成功经过了200多次的失败,出现过畸形或夭折的羊。而克隆人更为复杂,如果制造出不健康、畸形或短寿的人,将是对人权的种侵犯。

细胞工程

细胞是生物体的结构单位和功能单位,那么,什么是细胞工程呢?细胞工程就是利用细胞的全能性,采用组织与细胞培养技术对动植物进行修饰,为人类提供优良品种、产品和保护珍贵物种。

第一个“试管婴儿”

“试管婴儿”是指用人工方法让卵子和精于在体外受精并进行早期胚胎发育,然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。世界上第一个试管婴儿布朗·路易丝于1978年7月在英国诞生,此后该项研究发展极为迅速,到1981年已有10多个国家着手进行该项研究。

培养试管婴儿,首先需要从妇女卵巢中取出成熟的卵子,在体外创造合适的受精条件使卵子受精,然后,将成熟的受精卵移植到子宫内使之发育成胚胎,胚胎进一步发育,就形成试管婴儿。试管婴儿和在此基础上发展起来的胚胎移植能够解决妇女的某些不育症同时为开展人类,家畜和农作物的遗传工程,为保存面临绝种危机的珍贵动物提供了有效的繁殖手段。试管婴儿是现代科学的一项重大成就,它开创了胚胎研究和生殖控制的新纪元。

细胞融合

细胞融合也称体细胞杂交,又叫无性杂交,就是使两个不同物种的活细胞紧密接触在起,并且使接触部位的细胞膜发生融化。这样,两个细胞的细胞质互相流通,最后合二为一,成为一个细胞。这个细胞,由于来源于两种不同生物的细胞,保留了两种生物的遗传物质,因而具有两个亲本的遗传特征,很可能兼有两个亲本的一些优良性状。这对于改良品种、提高农、林、牧业产品的产量和质量具有重大的意义。

细胞核移植

把一种生物细胞的细胞核移植到另一种去核或不去核细胞的细胞质内,这就是细胞核移植。20世纪80年代初,我国武汉的一些生物科学工作者,进行了一项大胆的试验。他们先对鲫鱼的成熟卵细胞“动手术”,设法除掉它的细胞核。然后又从鲤鱼的胚胎细胞中取出细胞核,让它到去核的鲫鱼细胞中“安家落户”。在他们的精心操作之下,这种换掉了细胞核的鲫鱼卵细胞就像正常的受精卵细胞一样,开始了不断的分裂最终发育成种新产品杂交鱼。这种鱼一年就能长到500克以上,外观形态和肉质滋味都酷似鲫鱼,只是嘴巴边上多了两根须。这是一次成功的细胞核移植。

其实,在同种生物中使用细胞核移植技术也有巨大的价值,它能使性状特别优异的品种迅速得到推广。道理很简单,生物个体的体细胞数量总要比生殖细胞多得多,而体细胞细胞核里的遗传物质则与生殖细胞里的是一模一样的。当人们发现了性状特别优异的动植物体后,用细胞核移植技术,就可以把它的大量体细胞的细胞核移植到同种生物的卵细胞里,从而培养出大量性状优异的后代。

“万用”干细胞

干细胞是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官的潜在功能,医学界称之为“万用细胞”。

按照发育潜能,干细胞分为两类一类是全功能干细胞,可直接克隆入体,另一类是多功能干细胞,可直接复制各种脏器和修复组织。可直接复制各种脏器和修复组织。人类希望利用干细胞的分离和体外培养,在体外繁育出组织或器官,并最终通过组织或器官移植,实现对疾病的临床治疗。科学家普遍认为:干细胞的研究将为临床医学提供更为广阔的应用前景。

按照所处发育阶段,干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。

干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。最新研究发现,成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织,这为干细胞的广泛应用提供了基础。

总之,凡需要不断产生新的分化细胞以及分化细胞本身不能再分的细胞或组织,都要通过干细胞所产生的具有分化能力的细胞来维持肌体细胞的数量。

可以这样说,生命是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保持持续生长的。

随着基因工程、胚胎工程、细胞工程特别是玩物丧志阁种生物技术的快速发展按照一定的目的,在体外人工分离,培养干细胞已成为可能。利用于细胞构建各种细胞、组织、器官作为移植器官的来源这将成为干细胞应用的主要方向。

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