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一隻鼠的克隆……第58代全死了 科學家花了20年,證明了一個殘酷真相

博客文章

一隻鼠的克隆……第58代全死了 科學家花了20年,證明了一個殘酷真相
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一隻鼠的克隆……第58代全死了 科學家花了20年,證明了一個殘酷真相

2026年06月09日 08:58

2026年3月,日本山梨大學的一間實驗室裡,幾隻剛出生的小鼠在籠子裡躺了不到一天,全部死了。

外表完全正常。沒有畸形,沒有明顯的病變。研究人員也說不清死因是什麼。

這些小鼠是第58代克隆鼠——從同一隻供體小鼠出發,克隆出來的再克隆,克隆出來的再克隆,一代接一代,連續複製了58次。做這件事的科學家是若山照彥和若山清香夫婦,山梨大學。從2005年開始,花了20年,做了30,947次核移植操作,只為回答一個問題:克隆能不能一直克隆下去?

答案現在有了:不能。

多莉的端粒疑雲——克隆動物注定早衰?

人類第一隻用成年體細胞克隆出來的哺乳動物,多莉

人類第一隻用成年體細胞克隆出來的哺乳動物,多莉

故事要從1996年講起。那一年,一隻叫多莉(Dolly)的綿羊在蘇格蘭出生,是人類第一隻用成年體細胞克隆出來的哺乳動物。操作原理說起來不複雜:把一隻6歲母羊乳腺細胞的細胞核取出來,塞進另一隻羊的卵細胞裡,這個卵細胞自己的核已經被提前抽掉了。然後讓這個「拼裝」過的卵細胞重新發育成一個完整的胚胎。這個技術叫體細胞核移植(SCNT)。

多莉不僅活下來了,還長大了。但1999年的一個檢測結果讓所有人緊張起來——多莉當時才3歲,她的端粒比同齡羊短了大約20%。端粒是染色體末端的一段保護性DNA序列,每次細胞分裂都會縮短一點,縮到一定程度細胞就沒法繼續分裂。多莉「繼承」了6歲供體細胞的端粒長度,彷彿一出生就老了6歲。

2003年,多莉在6歲7個月的時候因為羊肺腺瘤病(SPA)被安樂死。在此之前,她還被診斷出了膝關節骨關節炎。「克隆動物注定早衰」,這個說法在那幾年幾乎成了公眾常識。

但這個說法後來翻車了。

2016年,英國諾丁漢大學的團隊公布了一組體檢結果。被檢查的是4隻克隆羊,名叫Debbie、Denise、Dianna和Daisy,來自跟多莉完全相同的細胞系。檢查時,她們已經7到9歲了。結果血糖正常,血壓正常,胰島素敏感性正常,關節X光片正常,沒有任何加速衰老的跡象。

2017年,另一個研究團隊把多莉的骨骼遺骸翻出來,重新做了一次影像學評估。結果顯示,多莉的關節炎程度跟同齡正常繁殖的綿羊沒有顯著差異。當年那個「多莉因為克隆所以關節提前退化」的判斷,很可能被誇大了。

端粒呢?後來在牛、豬等多個物種上做的克隆實驗陸續發現,核移植過程中端粒可以被細胞自身的機制重新延長。多莉的端粒縮短更像是一個個別例子,或者跟綿羊這個物種的特殊性有關,不是克隆技術的通病。

端粒不是瓶頸,克隆動物也不是注定早衰。那真正的瓶頸在哪裡?

2000年,若山照彥第一次嘗試連續克隆小鼠。到了第6代,情況已經很慘:1000多次操作,活了1隻。然後那隻幼鼠被代孕母鼠吃掉了。

問題出在一個很具體的地方。卵細胞接收了外來的細胞核之後,需要把這個核重新激活,讓它從一個已經分化的成年細胞狀態回到胚胎發育的起點。這個過程每做一次核移植都可能出錯。雖然基因本身沒變,但哪些基因該開、哪些該關的調控信號會亂——這就是表觀遺傳重編程(epigenetic reprogramming)的失敗。

2006年,若山團隊找到了一種藥物TSA(曲古抑菌素A),加在培養基裡,能幫助卵細胞更好地完成這個激活過程。效率一下子提高了五六倍。

有了這個工具,他決定從頭來過。2013年,若山在《Cell Stem Cell》雜誌上發表論文:從2005年算起,那隻供體小鼠已經被連續克隆了25代,總共生出581隻健康的克隆鼠。每一隻都能正常生育,壽命大約兩年,跟普通實驗室小鼠沒有區別。更關鍵的是,克隆的成功率沒有隨著代次下降。數據指向一個結論:也許真的可以無限克隆下去。

若山選擇了繼續下去。

成功率在第26代達到了最高點,15.5%。然後,從第27代開始,一條沒人預料到的下降曲線出現了。數字從兩位數往下跌,掉進個位數,繼續跌。到第57代,只剩0.6%。第58代,就是文章開頭那幾隻小鼠,全部在出生次日死亡。

20年的時間,30,947次核移植,大約1,200隻克隆鼠。這條從2005年延續至今的克隆系,終止在了第58代。

基因沒變,但「開關」亂了——表觀遺傳的詛咒

若山團隊從不同代次的克隆鼠身上取了10個樣本,做了全基因組測序。作為對照,他們還測了另外兩組小鼠——這些小鼠也傳了60代,但走的是正常路線,兄妹之間交配繁殖。

結果每傳一代,克隆鼠的基因組裡就多出大約70個新的單鹼基變異。正常有性繁殖的小鼠,每代大約22個。克隆的突變速率,大約是自然繁殖的3倍。

這裡需要解釋一個關鍵概念:表觀遺傳(epigenetics)。DNA序列本身就像樂譜,但表觀遺傳標記就像指揮家——決定哪些樂章該演奏、哪些該靜音。每次核移植,卵細胞都要把一個「已經分化」的成年細胞核,重新編程回「胚胎」狀態。這個過程中,表觀遺傳標記的擦除和重建可能出錯。

更可怕的是,這些錯誤會累積。第一代克隆,卵細胞修復了供體細胞的表觀遺傳錯誤;但第二代克隆,供體細胞本身已經是第一代克隆的產物,帶著第一代殘留的錯誤。錯誤疊加錯誤,就像複印機複印複印件,每一代都比上一代更模糊。

第58代的小鼠,基因序列本身可能沒有大問題,但基因表達的調控已經亂到無法維持生命。這就是為什麼牠們外表正常,卻在出生後一天內全部死亡——生命的「軟件」崩潰了,「硬件」卻還完好。

這項研究發表於2026年,為持續了20年的實驗畫上了句號。它證明了兩件事:

第一,克隆不能無限進行。生命的複製不是數碼文件的複製,而是涉及複雜的表觀遺傳重編程。每一次克隆都在這個過程中引入微小的噪音,噪音累積到第58代,終於壓垮了系統。

第二,端粒不是問題。真正限制克隆的,是我們對「生命如何重啟」的理解還遠遠不夠。卵細胞的表觀遺傳重編程能力有其極限,超過這個極限,錯誤就會累積到無法修復。

若山夫婦花了20年,用30,947次失敗和1,200隻小鼠的生命,換來了一個簡單的答案:克隆的盡頭,是第58代。但這個答案背後的意義遠比數字深刻——它提醒我們,生命的複雜性遠超我們的想像,而尊重這種複雜性,或許才是科學最該學會的謙卑。




好奇學報

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

苯環結構、Google搜尋、科幻小說《科學怪人》——這些改變世界的發現與發明,有何共同點?答案是:它們都源自一場夢。但真正的秘密不在於發夢本身,而在於一個你每晚都會經歷、卻幾乎從未察覺的睡眠階段。

被忽略的「創意黃金期」

長久以來,科學家認為創意靈感來自快速眼動睡眠(REM)——即發夢最豐富的階段。但2023年5月15日發表於《科學報告》(Scientific Reports)的一項研究,將焦點轉移到更早的睡眠階段:非快速眼動睡眠第一階段(N1),亦即介於清醒與熟睡之間的「半睡半醒」狀態。

美國加州大學聖巴巴拉分校認知心理學家喬納森·斯古勒(Jonathan Schooler)評價:「人們一直猜測這個早期睡眠狀態對創意很重要,但據我所知,這項研究是證明其價值最好的研究。」

科學家發現他們甚至可以某種程度上控制發夢過程。哈佛大學醫學院認知神經科學家羅拔·斯蒂克戈爾德(Robert Stickgold)表示:「我們幾乎可以說,夢到一個主題可以增強你後續在該主題上的創造力。」

迪生與達利的「古老智慧」

原來,兩位天才早已無意中掌握了這個秘密。

著名畫家薩爾瓦多·達利(Salvador Dalí)構思畫作時,會故意打瞌睡,同時將一串鎖匙放在金屬板上。當他入睡時,手上肌肉放鬆,鎖匙跌落金屬板將他吵醒,然後他就抓住夢中的畫面。據說,愛迪生(Thomas Edison)都用過類似方法,只不過他用金屬球而非鎖匙。

達利的名畫

達利的名畫

2021年,巴黎腦科研究所的研究團隊首次用實驗證實了這個方法的有效性。他們讓受試者在閱讀數學問題後小睡一陣,這些問題都有隱藏的捷徑解法。結果顯示,在N1睡眠階段小睡的人,找到更佳解決方案的可能性是保持清醒者的近三倍。

Dormio手套,將夢境變成實驗室

為了進一步證明發夢才是N1階段創意爆發的關鍵,MIT與哈佛醫學院的研究團隊開發了一種名為Dormio的手套式睡眠檢測器。

Dormio透過手腕與手指上的觸點,監測肌肉張力、皮膚電導率與心率,以追蹤入睡情況。它還與一個應用程式連接,能夠發出夢境的語音提示並記錄夢境報告。

研究招募了49人進行45分鐘的「小憩研究」。佩戴Dormio的受試者漸漸入睡時,應用程式會提示他們「記得想一棵樹」或「記得觀察你的想法」。1至5分鐘後,程式將他們唤醒,要求提供夢境報告。這個循環重複進行,平均每人產生5份夢境報告。

結果令人驚訝:接受「樹」提示的小憩者中,除了一個人之外,其餘全部報告夢見了樹或樹的一部分;而接受一般提示的小憩者中只有一個人夢見樹木。有人描述「樹木分裂成無數塊」,有人夢見「一位薩滿與我一起坐在樹下」。

夢得越多,創意越強

隨後,參與者進行了三項創造力測試:寫一個包含「樹」的創意故事、列舉樹的所有創新替代用途,以及為31個與樹相關的名詞寫下第一個想到的動詞。

最終,打過盹並得到「樹」提示的人獲得了最高的綜合創造力評分。研究顯示,接受定向夢境孵化(TDI)的參與者,創造力表現比未接受孵化的小睡者高43%,比保持清醒者高78%。

更重要的是,如果一個人夢境報告中樹木出現次數越多,他的創造力得分就越高。共同領導這項研究的MIT本科生凱瑟琳·艾斯法哈妮(Kathleen Esfahany)指出:「你關於樹的夢做得越多,隨後的表現就越好。」

一種名為「語義距離」(Semantic Distance)的客觀自動化創造力測試表明,短暫小睡有助刺激創造力。在這項測試中,電腦評估每項創意任務中產生的成對詞語相似性——相似性越低,創造力越高。小睡者能夠建立更遠的聯想,從而找到他們可能不會發現的「概念橋樑」。

為何N1是「創意甜點」?

N1階段被稱為「入睡期」(hypnagogia),是一種半清醒的意識狀態。在這個階段,我們仍然可以處理外界信息,但思維比清醒時更少受約束,想法流動不受控制。N1的特徵是認知控制較弱,但保留足夠的控制以回憶任務相關的想法,從而促進對遙遠相關概念的探索。

斯蒂克戈爾德形容:「這種精神狀態迷幻、鬆散、靈活且發散——就像將心智遊蕩的旋鈕調到最高,並使其身臨其境。」

加拿大蒙特利爾大學夢境研究員托雷·尼爾森(Tore Nielsen)評價:「這是一項開創性研究,因為之前沒有任何實驗能夠證明,入睡時夢到的東西實際上與之後的創造力有關。」

不過,研究亦有局限性。英國威爾斯卡迪夫大學神經科學家佩尼·劉易斯(Penny Lewis)指出,雖然數據確實令人信服地表明,在N1睡眠上花時間就能在三項任務上都表現得更好,但「接受提示導致更好效果」的想法仍需謹慎對待,因為實驗數據不夠有說服力。

定向夢境孵化不一定需要Dormio設備。研究團隊已創建了一個更簡單的協議版本,使用計時器代替睡眠狀態追蹤,任何人都可以在線上使用。斯古勒表示:「原則上,這是一種人們可以用來培養自己創造力的技術。」

當你下次遇到難題卡住時,不妨試試愛迪生與達利的古老方法:睡一陣,但記得設個鬧鐘在5分鐘後叫醒你。在那個半夢半醒的迷離時刻,你的大腦正在建立最遠的聯想、最瘋狂的連結——這些連結,可能就是改變世界的下一個偉大想法。