備課素材：黑白嵌合體鼠 高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

黑白嵌合體鼠先看一道試題：將黑色小鼠囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)部分細(xì)胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚發(fā)育為黑白相間的小鼠（Mc）。據(jù)此分析，下列敘述錯誤的是（

）A．獲得Mc的生物技術(shù)屬于核移植B．Mc表皮中有兩種基因型的細(xì)胞C．注射入的細(xì)胞會分化成Mc的多種組織D．將接受注射的囊胚均分為二，可發(fā)育成兩只幼鼠解析：根據(jù)題干信息將黑色小鼠囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)部分細(xì)胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚發(fā)育為黑白相間的小鼠：獲得Mc的生物技術(shù)不屬于核移植，A錯誤；Mc表皮為黑白相間可以推斷Mc表皮中有兩種基因型的細(xì)胞，B正確；內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞具有全能性，所以注射入的細(xì)胞會分化成Mc的多種組織，C正確；根據(jù)胚胎分割原理：將接受注射的囊胚均分為二，可發(fā)育成兩只幼鼠，D正確。答案：A。此題情境材料“嵌合體”（黑白相間）鼠。嵌合體是指包含兩個或多個個體（相同物種或不同物種）的細(xì)胞的動物。它們的身體由具有兩組不同DNA的細(xì)胞簇組成。自然發(fā)生的嵌合體非常罕見。不少情況下，胚胎融合誕生出的都是融合到一半的“半成品”，也就是我們常說的連體嬰兒。由此看來，“合體”這種“不自然”的事情，交給大自然似乎也不是那么靠譜。但是這類現(xiàn)象卻深深地啟發(fā)了科學(xué)家們，他們迅速意識到，盡管動物的成體不能直接融合，但是至少在胚胎發(fā)育的某個階段里面，兩個獨(dú)立的胚胎存在水乳交融的可能性。對科學(xué)家們而言，“合體”不但是一個有趣的研究課題，更可能是一種研究動物胚胎發(fā)育機(jī)制的潛在手段。經(jīng)過反復(fù)摸索，他們將“合體計(jì)劃”鎖定在了胚胎早期一個特殊的階段——囊胚（Blastocyst）。囊胚在結(jié)構(gòu)上可以分為兩個部分，一個是外圍的“滋養(yǎng)外胚層”，另一個則是內(nèi)部的“內(nèi)細(xì)胞團(tuán)”——這一團(tuán)當(dāng)中的細(xì)胞，便是大名鼎鼎的“胚胎干細(xì)胞”。組成我們身體器官的每一個細(xì)胞，都是這團(tuán)胚胎干細(xì)胞的后代。理論上講，只要把來自兩個囊胚的胚胎干細(xì)胞混到一起，就有可能弄出個嵌合體來?；凇叭祟愇磩?，小鼠先行”這條生物學(xué)研究鐵律，1968年，劍橋大學(xué)的生理學(xué)家加德納（R.L.Gardner）首先將一只黑毛小鼠囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)塞到了一只白毛小鼠的囊胚腔中。在發(fā)育的過程中，這兩只老鼠的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)融合到了一起，最后出生了一只黑白相間的“奶牛色”小鼠——這首次證明了人工制造嵌合體的可能性。只不過，在他那個年代，這種工作既缺乏實(shí)用價值，也沒能如預(yù)想般加深太多對胚胎發(fā)育機(jī)制的理解，因而充其量只能算是科學(xué)家的自娛自樂，在學(xué)術(shù)界并未引起多少關(guān)注。1981年，那是干細(xì)胞學(xué)界的春天。那一年，劍橋大學(xué)的生物學(xué)家馬丁·埃文斯爵士（SirMartinJohnEvans）與馬修·考夫曼（MatthewH.Kaufman），和美國加州大學(xué)教授蓋爾·馬?。℅ailRobertaMartin）幾乎同時發(fā)明了小鼠胚胎干細(xì)胞的體外培養(yǎng)技術(shù)。他們將小鼠的胚胎干細(xì)胞從囊胚中分離出來，培養(yǎng)在一類可以強(qiáng)烈抑制其分化的特殊培養(yǎng)體系中，使之永遠(yuǎn)維持在胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)。較之成熟的動物個體，體外培養(yǎng)的細(xì)胞更容易實(shí)現(xiàn)各種基因編輯，同時又具備著分化成所有類型體細(xì)胞的潛力。埃文斯爵士嘗試將體外培養(yǎng)的胚胎干細(xì)胞直接注射到囊胚腔，結(jié)果很幸運(yùn)地發(fā)現(xiàn)，和加德納在囊胚中混合的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一樣，體外培養(yǎng)的胚胎干細(xì)胞可以參與形成嵌合體。從那以后，新世界的大門被打開了。埃文斯發(fā)明的囊胚注射胚胎干細(xì)胞技術(shù)簡單高效，經(jīng)過后人的改進(jìn)并臻于成熟后，時至今日都是制造基因編輯動物的主要手段之一。作為胚胎干細(xì)胞學(xué)的奠基人，埃文斯爵士也由于這項(xiàng)劃時代的成就而獲得了2007年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。十幾年間，大鼠、兔子以及各種家畜的胚胎干細(xì)胞也相繼實(shí)現(xiàn)了體外培養(yǎng)。作為制作基因編輯動物的核心技術(shù)，嵌合體技術(shù)在科研、畜牧等領(lǐng)域的作用變得舉足輕重。從某種意義上說，20世紀(jì)的八九十年代，正是嵌合體技術(shù)發(fā)展得如火如荼的盛夏。但是，出乎所有人的預(yù)料，盡管湯姆森從靈長類囊