备课素材：黑白嵌合体鼠 高二下学期生物人教版选择性必修3

黑白嵌合体鼠先看一道试题：将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠（Mc）。据此分析，下列叙述错误的是（

）A．获得Mc的生物技术属于核移植B．Mc表皮中有两种基因型的细胞C．注射入的细胞会分化成Mc的多种组织D．将接受注射的囊胚均分为二，可发育成两只幼鼠解析：根据题干信息将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠：获得Mc的生物技术不属于核移植，A错误；Mc表皮为黑白相间可以推断Mc表皮中有两种基因型的细胞，B正确；内细胞团的细胞具有全能性，所以注射入的细胞会分化成Mc的多种组织，C正确；根据胚胎分割原理：将接受注射的囊胚均分为二，可发育成两只幼鼠，D正确。答案：A。此题情境材料“嵌合体”（黑白相间）鼠。嵌合体是指包含两个或多个个体（相同物种或不同物种）的细胞的动物。它们的身体由具有两组不同DNA的细胞簇组成。自然发生的嵌合体非常罕见。不少情况下，胚胎融合诞生出的都是融合到一半的“半成品”，也就是我们常说的连体婴儿。由此看来，“合体”这种“不自然”的事情，交给大自然似乎也不是那么靠谱。但是这类现象却深深地启发了科学家们，他们迅速意识到，尽管动物的成体不能直接融合，但是至少在胚胎发育的某个阶段里面，两个独立的胚胎存在水乳交融的可能性。对科学家们而言，“合体”不但是一个有趣的研究课题，更可能是一种研究动物胚胎发育机制的潜在手段。经过反复摸索，他们将“合体计划”锁定在了胚胎早期一个特殊的阶段——囊胚（Blastocyst）。囊胚在结构上可以分为两个部分，一个是外围的“滋养外胚层”，另一个则是内部的“内细胞团”——这一团当中的细胞，便是大名鼎鼎的“胚胎干细胞”。组成我们身体器官的每一个细胞，都是这团胚胎干细胞的后代。理论上讲，只要把来自两个囊胚的胚胎干细胞混到一起，就有可能弄出个嵌合体来。基于“人类未动，小鼠先行”这条生物学研究铁律，1968年，剑桥大学的生理学家加德纳（R.L.Gardner）首先将一只黑毛小鼠囊胚的内细胞团塞到了一只白毛小鼠的囊胚腔中。在发育的过程中，这两只老鼠的内细胞团融合到了一起，最后出生了一只黑白相间的“奶牛色”小鼠——这首次证明了人工制造嵌合体的可能性。只不过，在他那个年代，这种工作既缺乏实用价值，也没能如预想般加深太多对胚胎发育机制的理解，因而充其量只能算是科学家的自娱自乐，在学术界并未引起多少关注。1981年，那是干细胞学界的春天。那一年，剑桥大学的生物学家马丁·埃文斯爵士（SirMartinJohnEvans）与马修·考夫曼（MatthewH.Kaufman），和美国加州大学教授盖尔·马丁（GailRobertaMartin）几乎同时发明了小鼠胚胎干细胞的体外培养技术。他们将小鼠的胚胎干细胞从囊胚中分离出来，培养在一类可以强烈抑制其分化的特殊培养体系中，使之永远维持在胚胎干细胞的状态。较之成熟的动物个体，体外培养的细胞更容易实现各种基因编辑，同时又具备着分化成所有类型体细胞的潜力。埃文斯爵士尝试将体外培养的胚胎干细胞直接注射到囊胚腔，结果很幸运地发现，和加德纳在囊胚中混合的内细胞团一样，体外培养的胚胎干细胞可以参与形成嵌合体。从那以后，新世界的大门被打开了。埃文斯发明的囊胚注射胚胎干细胞技术简单高效，经过后人的改进并臻于成熟后，时至今日都是制造基因编辑动物的主要手段之一。作为胚胎干细胞学的奠基人，埃文斯爵士也由于这项划时代的成就而获得了2007年诺贝尔生理或医学奖。十几年间，大鼠、兔子以及各种家畜的胚胎干细胞也相继实现了体外培养。作为制作基因编辑动物的核心技术，嵌合体技术在科研、畜牧等领域的作用变得举足轻重。从某种意义上说，20世纪的八九十年代，正是嵌合体技术发展得如火如荼的盛夏。但是，出乎所有人的预料，尽管汤姆森从灵长类囊