哺乳動物的克隆能無限持續嗎？

克隆哺乳動物

無性生殖（包括克隆），能通過高效的大規模繁殖機制，使許多物種——例如土豆，得以繁盛發展。即使在動物中，從身體的一部分進行克隆（也就是由體細胞產生后代）的現象，也能在少數較為簡單的物種（如渦蟲）中觀察到。

隨著體細胞核移植技術的發展，哺乳動物也已經可以被人工克隆出來。例如，1996年，克隆羊多莉成為首個克隆哺乳動物。自那之后，一個謎題也自然而然孕育而生：哺乳動物能否僅通過連續克隆，而一代代延續下去？

在一項新發表于《自然·通訊》的研究中，一個研究團隊找到了問題的答案——哺乳動物不能被無限次地克隆。2005年，研究團隊以一只小鼠為起點，經過20年、58代、3萬多次克隆嘗試后，累計培育出了1200只克隆小鼠。這些克隆小鼠看起來很正常，壽命也與正常小鼠一樣長。但實驗結果表明，在這一克隆譜系中，大規模突變以異常高的速度不斷積累，其中甚至包括整條染色體的丟失。連續克隆的出生率從第27代開始下降，而第58代則是最后一代。

這清晰地表明，無性生殖對小鼠來說終究是不可持續的，對其他哺乳動物而言也可能如此。

從一只小鼠開始

1997年，也就是克隆羊多莉問世一年后，生殖生物學家若山照彥（Teruhiko Wakayama）與團隊利用成年小鼠的一種體細胞，首次培育出了克隆小鼠——也就是一只在遺傳上與單一“親本”完全相同的小鼠。他們的具體做法是，將單細胞胚胎中的細胞核替換為取自這種體細胞的細胞核。此后，若山便不斷推動小鼠克隆的邊界。

二十多年前，他與同是生殖生物學家的妻子若山清香（Sayaka Wakayama）開始了一項實驗，目標是想要知道一只小鼠僅靠連續克隆究竟能存在多久。他們基于一只雌性小鼠進行克隆。一旦克隆出的小鼠長到3個月大，就會被再次克隆。因此每年都會產生3到4代的新生克隆小鼠。

在最初的幾年里，他們的克隆成功率穩步上升，一度超過15%，而且這些小鼠看起來彼此并無差異。這讓他們一度看到希望，認為克隆或許可以無限持續下去。

然而，2013年，他們報告稱，小鼠連續克隆可以進行至25代，而不會影響后代的健康。不過，這種能力是否存在上限，此前尚未確定。

從第27代后開始失效

他們繼續開展實驗，發現在第27代之后，這些小鼠變得越來越難以克隆；到了第57代，存活率僅為0.6%；到了第58代，他們已經完全無法將這些克隆小鼠繼續克隆下去——所有小鼠都在出生后不久便死亡。

通過對克隆小鼠進行基因組測序，他們發現早期世代的克隆小鼠是健康的，基因組測序中也未檢測到大規模DNA突變；而在較晚世代中，DNA突變不斷累積，并與第40代之后出生率的快速下降相關。

此外，他們還發現克隆會改變胎盤的結構，克隆小鼠的胎盤更大。不過，當他們讓這些晚期世代的克隆小鼠（甚至包括第57代）與雄性小鼠進行自然交配時，它們仍然能夠產生健康、且突變更少的后代。而且它們的孫代胎盤正常，生育力也有所改善。這表明自然交配對于維持基因組完整性具有重要作用，有性生殖對于哺乳動物物種的長期存續是不可或缺的。

有性生殖不可替代

研究人員認為，DNA變化可能是后續克隆會失敗的原因。對于通過無性生殖來延續的種群來說，突變的不斷積累會帶來巨大隱患，因為它們沒有機會讓自身基因組與其他種群的基因組混合。一旦某個突變進入這個譜系，它就會永遠留在那里。

據估計，克隆小鼠的突變率大約是正常小鼠的3倍。尤其是在后幾代中，大規模的DNA變化開始不斷累積：染色體片段發生缺失、倒轉，或從一條染色體轉移到另一條染色體上，甚至有整條X染色體丟失。最終，這種遺傳層面的混亂使得繼續產生新的克隆體變得不可能。

這項研究首次通過實驗證明，如果哺乳動物持續進行無性生殖，那么突變就會在代際間不斷積累，并最終導致這一譜系終止。這一發現可能會對農業上保存優良動物的努力產生影響。這意味著，如果目標是通過克隆來保存優質家畜，那么更可取的做法是提前儲存大量用于克隆的體細胞，并避免跨代進行反復的連續克隆。

#參考來源：

https://www.nature.com/articles/d41586-026-00945-7

https://www.nature.com/articles/s41467-026-69765-7

https://www.natureasia.com/en/info/press-releases/detail/9278

https://phys.org/news/2026-03-mammal-cloning-endless-mouse-line.html

#圖片來源：

封面圖&首圖：Univ. Yamanashi