哺乳动物的克隆能无限持续吗？

克隆哺乳动物

无性生殖（包括克隆），能通过高效的大规模繁殖机制，使许多物种——例如土豆，得以繁盛发展。即使在动物中，从身体的一部分进行克隆（也就是由体细胞产生后代）的现象，也能在少数较为简单的物种（如涡虫）中观察到。

随着体细胞核移植技术的发展，哺乳动物也已经可以被人工克隆出来。例如，1996年，克隆羊多莉成为首个克隆哺乳动物。自那之后，一个谜题也自然而然孕育而生：哺乳动物能否仅通过连续克隆，而一代代延续下去？

在一项新发表于《自然·通讯》的研究中，一个研究团队找到了问题的答案——哺乳动物不能被无限次地克隆。2005年，研究团队以一只小鼠为起点，经过20年、58代、3万多次克隆尝试后，累计培育出了1200只克隆小鼠。这些克隆小鼠看起来很正常，寿命也与正常小鼠一样长。但实验结果表明，在这一克隆谱系中，大规模突变以异常高的速度不断积累，其中甚至包括整条染色体的丢失。连续克隆的出生率从第27代开始下降，而第58代则是最后一代。

这清晰地表明，无性生殖对小鼠来说终究是不可持续的，对其他哺乳动物而言也可能如此。

从一只小鼠开始

1997年，也就是克隆羊多莉问世一年后，生殖生物学家若山照彦（Teruhiko Wakayama）与团队利用成年小鼠的一种体细胞，首次培育出了克隆小鼠——也就是一只在遗传上与单一“亲本”完全相同的小鼠。他们的具体做法是，将单细胞胚胎中的细胞核替换为取自这种体细胞的细胞核。此后，若山便不断推动小鼠克隆的边界。

二十多年前，他与同是生殖生物学家的妻子若山清香（Sayaka Wakayama）开始了一项实验，目标是想要知道一只小鼠仅靠连续克隆究竟能存在多久。他们基于一只雌性小鼠进行克隆。一旦克隆出的小鼠长到3个月大，就会被再次克隆。因此每年都会产生3到4代的新生克隆小鼠。

在最初的几年里，他们的克隆成功率稳步上升，一度超过15%，而且这些小鼠看起来彼此并无差异。这让他们一度看到希望，认为克隆或许可以无限持续下去。

然而，2013年，他们报告称，小鼠连续克隆可以进行至25代，而不会影响后代的健康。不过，这种能力是否存在上限，此前尚未确定。

从第27代后开始失效

他们继续开展实验，发现在第27代之后，这些小鼠变得越来越难以克隆；到了第57代，存活率仅为0.6%；到了第58代，他们已经完全无法将这些克隆小鼠继续克隆下去——所有小鼠都在出生后不久便死亡。

通过对克隆小鼠进行基因组测序，他们发现早期世代的克隆小鼠是健康的，基因组测序中也未检测到大规模DNA突变；而在较晚世代中，DNA突变不断累积，并与第40代之后出生率的快速下降相关。

此外，他们还发现克隆会改变胎盘的结构，克隆小鼠的胎盘更大。不过，当他们让这些晚期世代的克隆小鼠（甚至包括第57代）与雄性小鼠进行自然交配时，它们仍然能够产生健康、且突变更少的后代。而且它们的孙代胎盘正常，生育力也有所改善。这表明自然交配对于维持基因组完整性具有重要作用，有性生殖对于哺乳动物物种的长期存续是不可或缺的。

有性生殖不可替代

研究人员认为，DNA变化可能是后续克隆会失败的原因。对于通过无性生殖来延续的种群来说，突变的不断积累会带来巨大隐患，因为它们没有机会让自身基因组与其他种群的基因组混合。一旦某个突变进入这个谱系，它就会永远留在那里。

据估计，克隆小鼠的突变率大约是正常小鼠的3倍。尤其是在后几代中，大规模的DNA变化开始不断累积：染色体片段发生缺失、倒转，或从一条染色体转移到另一条染色体上，甚至有整条X染色体丢失。最终，这种遗传层面的混乱使得继续产生新的克隆体变得不可能。

这项研究首次通过实验证明，如果哺乳动物持续进行无性生殖，那么突变就会在代际间不断积累，并最终导致这一谱系终止。这一发现可能会对农业上保存优良动物的努力产生影响。这意味着，如果目标是通过克隆来保存优质家畜，那么更可取的做法是提前储存大量用于克隆的体细胞，并避免跨代进行反复的连续克隆。

#参考来源：

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

#图片来源：

封面图&首图：Univ. Yamanashi