Kievuz

Клонирование организмов и клеток

Содержание

3.9. Биотехнология, клеточная и генная инженерия, клонирование

Клонирование организмов и клеток

— это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов.

Возможности биотехнологии необычайно велики благодаря тому, что ее методы выгоднее обычных: они используются при оптимальных условиях (температуре и давлении), более производительны, экологически чисты и не требуют химических реактивов, отравляющих среду и др.

Объекты биотехнологии: многочисленные представители групп живых организмов — микроорганизмы (вирусы, бактерии, протисты, дрожжи и др.}, растения, животные, а также изолированные из них клетки и субклеточные структуры (органеллы).

  Биотехнология базируется на протекающих в живых системах физиолого-биохимических процессах, в результате которых осуществляются выделение энергии, синтез и расщепление продуктов метаболизма, формирование химических и структурных компонентов клетки.

Главные направления биотехнологии:

1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормональных препаратов), лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных антител и др.), а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок;

2)   применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы и т. и.) и для защиты растений от вредителей и болезней;

3)   создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т. п.

Задачи, методы и достижения биотехнологии. 

Человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов, чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе.

Поэтому не случайно главной задачей селекционеров в наше время стало решение проблемы создания новых форм растений, животных и микроорганизмов, хорошо приспособленных к индустриальным способам производства, устойчиво переносящих неблагоприятные условия, эффективно использующих солнечную энергию и, что особенно важно, позволяющих получать биологически чистую продукцию без чрезмерного загрязнения окружающей среды. Принципиально новыми подходами к решению этой фундаментальной проблемы является использование в селекции генной и клеточной инженерии.

Генная (генетическая) инженерия —

раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом необходимых метаболитов клетки.

Возникнув на стыке химии нуклеиновых кислот и генетики микроорганизмов, генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств.

Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, часто очень далекий по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:

выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов;

соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;

введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;

копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы.

Клонированные гены путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающих или протопласты растений (изолированные клетки, лишенные клеточной стенки) и из них выращивают целых животных или растения, в геном которых встроены (интегрированы) клонированные гены. Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных.

Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека, а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов.

Трансгенные организмы свидетельствуют о больших возможностях генной инженерии как прикладной ветви молекулярной генетики (например, получено новое поколение трансгенных растений, для которых характерны такие ценные признаки, как устойчивость к гербицидам, к насекомым и др.).

На сегодняшний день методы генной инженерии позволили осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как инсулин, интерферон и соматотропин (гормон роста), которые необходимы для лечения ряда генетических болезней человека — сахарного диабета, некоторых видов злокачественных образований, карликовости,

С помощью генетических методов были получены также штаммы микроогранизмов (Ashbya gossypii, Pseudomonas denitrificans и др.), которые производят в десятки тысяч раз больше витаминов (С, В3, В13, и др.), чем исходные формы.

Клеточная инженерия

совокупность методов, используемых для конструирования новых клеток. Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов. 

В основе  клеточной инженерии  лежит использование методов культивирования изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в регулируемых условиях. Это стало возможным благодаря способности растительных клеток в результате регенерации формировать целое растение из единичной клетки.

Условия регенерации разработаны для многих культурных растений — картофеля, пшеницы, ячменя, кукурузы, томатов и др.

Работа с этими объектами делает возможным использование в селекции нетрадиционных методов клеточной инженерии — соматической гибридизации, гаплоидии, клеточной селекции, преодоления нескрещиваемости в культуре и др.

Клонирование

метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных.

Однако сейчас термин “клонирование” обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях.

Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами.

Тематические задания

А1. Производством лекарств, гормонов и других биологических веществ занимается такое направление, как

1) генная инженерия

2) биотехнологическое производство

3) сельскохозяйственная промышленность

4) агрономия

А2. В каком случае метод культуры тканей окажется наиболее полезным?

1) при получении гибрида яблони и груши

2) при выведении чистых линий гладкосемянного гороха

3) при необходимости пересадить кожу человеку при ожоге

4) при получении полиплоидных форм капусты и редьки

А3. Для того чтобы искусственно получать человеческий инсулин методами генной инженерии в промышленных масштабах, необходимо

1) ввести ген, отвечающий за синтез инсулина в бактерии, которые начнут синтезировать человеческий инсулин

2) ввести бактериальный инсулин в организм человека

3) искусственно синтезировать инсулин в биохимической лаборатории

4) выращивать культуру клеток поджелудочной железы человека, отвечающей за синтез инсулина.

Источник: https://biology100.ru/index.php/materialy-dlya-podgotovki/organizm-kak-biologicheskaya-sistema/3-9-biotekhnologiya-kletochnaya-i-gennaya-inzheneriya-klonirovanie

Клонирование человека возможно? Чем копия отличается от оригинала? В чем вообще смысл? Стыдные вопросы про самую обсуждаемую тему в современной биологии

Клонирование организмов и клеток

24 января стало известно, что китайские ученые впервые успешно клонировали приматов способом, который использовался в эксперименте со знаменитой овечкой Долли.

Клонирование — одна из самых удивительных и обсуждаемых тем в современной биологии.

«Медуза» попросила доктора биологических наук, профессора Сколковского института науки и технологий и Университета Ратгерса Константина Северинова ответить на базовые вопросы о клонировании.

Клонирование — это вообще что?

Клонирование — это процесс или технология получения клонов. Клоном принято называть организм, генетически идентичный или почти идентичный другому. Однояйцевые близнецы — это клоны друг друга, так как оба возникли из одной и той же оплодотворенной яйцеклетки. Растения, возникшие путем вегетативного размножения, — например, кусты клубники, — тоже клоны.

Но ребенок — это не клон своих родителей. У каждого человека в клетках есть двойной набор генов: один набор от отца, другой — от матери. При зачатии и отец, и мать передают своему потомству лишь половину своих генов — по одному набору каждый. При этом какой из дублированных генов отца и матери передается потомству, определяется случаем.

Так как версии генов, имеющихся у родителей, немного отличаются друг от друга, то и потомство отличается от родителей. С точки зрения биологии и эволюции это хорошо, потому что увеличивается генетическое разнообразие.

Чем разнообразнее популяция, тем больше вероятность, что при изменении условий внешней среды носители каких-то определенных комбинаций генов выживут и оставят потомство.

Однако в условиях, например, товарного сельскохозяйственного производства разнообразие — это источник проблем.

Если вы хотите поддерживать стадо ангусов с какими-то определенными свойствами, необходимость получения бычков путем полового размножения неизбежно приводит к тому, что не все потомство будет таким же, как исходные животные, и часть животных придется выбраковывать.

Клонирование могло бы решить такую проблему (собственно, в случае с клубникой проблема решена, а вот коровы, увы, усами не размножаются, там все сложнее).

Как ученые вывели овечку Долли? Взяли клетки самки и самца и как-то соединили в пробирке?

Овечку Долли «сделали» следующим образом: взяли клетку вымени овцы и генетический материал этой клетки «подсадили» в яйцеклетку, взятую у другой овцы. При этом собственный генетический материал из этой яйцеклетки был предварительно удален.

Заметьте, что после такой подсадки полученная яйцеклетка имела двойной набор генов — такой же, как в клетке вымени.

А значит, оплодотворения такой яйцеклетки не требовалось! Эта яйцеклетка была подсажена в матку третьей овцы, которая выносила и родила овечку — Долли.

Овца, родившая Долли, — суррогатная мать: генетически она никак не связана с Долли. Та овца, из яйцеклетки которой развилась Долли, не имеет к ней отношения, так как у нее и у Долли почти нет общих генов.

А вот овца, из клетки вымени которой взяли генетический материал для подсадки в яйцеклетку, является «генетической матерью» Долли (а Долли, в свою очередь, ее клоном). Их гены практически идентичны.

Отца у Долли не было — с генетической точки зрения им был отец генетической матери Долли, но получается, что одновременно он был ее дедом.

Чем клонированная копия отличается от оригинала? Они как близнецы или не совсем? 

Однояйцевые близнецы возникают тогда, когда развивающийся эмбрион разделяется на два (или четыре) эмбриона и каждый из них потом независимо развивается во взрослый организм в утробе матери.

В общем, клоны очень похожи на однояйцевых близнецов, только они не рождаются одновременно, а вынашиваются в разное время разными матерями и могут появиться после биологической смерти своего оригинала.

Клон создают на основе генетической программы — ДНК, содержащейся в клетке взрослого или умершего организма. 

Все клетки нашего тела — потомки оплодотворенной яйцеклетки, которая возникла в момент нашего зачатия. Но это не значит, что клетки нашего тела совершенно идентичны. Всякий раз, когда клетка делится, внутри нее копируются гены, молекулы ДНК.

При копировании всегда возникают ошибки, мутации — так же, как случаются опечатки при переписывании длинного текста. При делении клетки организма вроде человека или овцы в ДНК дочерних клеток спонтанно появляется около 50 новых мутаций, не существовавших в ДНК родительской клетки.

То есть гены клетки вымени, из которой получили Долли, на самом деле не полностью идентичны генам яйцеклетки, из которой развилась ее мать.

Со времен Долли много было подобных случаев, когда ученые клонировали животных?

После Долли клонировали рыб, лягушек, грызунов (крыс и мышей), собак и кошек, свиней, лошадей и коров. 24 января стало известно о клонировании приматов — длиннохвостых макак. В целом эта процедура применима к любому организму, просто в каждом конкретном случае много времени уходит на подбор оптимальных условий.

Когда научатся клонировать людей? Или уже научились?

Принципиальных проблем в клонировании людей нет. Если поставить такую задачу, нужно будет оптимизировать опыты по подсаживанию генетического материала из клеток взрослого человека в лишенную собственного генетического материала яйцеклетку. Но клонировать людей запрещено из-за этических проблем.

Чем клонирование может помочь человечеству? Запасная печень? Армия клонов? Эксперименты над клонами?

И с армией клонов, и с экспериментами над ними есть неразрешимые этические проблемы, а также некоторые практические сложности — поэтому делать так не будут.

Возьмем двух близнецов. Перед тем как отнять печень одного из них для другого или проделать над одним из них какой-нибудь острый эксперимент, рассуждая, что второй (то есть клон) останется, придется заручиться согласием первого. Он или она могут отказаться, ведь они личности и имеют такие же права, как другие люди.

Так вот, если вы создали своих клонов, то они, став людьми, а не куском мяса в пробирке, тоже наверняка будут иметь виды на свою печень, которые будут отличаться от ваших.

Так что с печенью или, шире, источником органов проблема в том, что мы не умеем отдельно получать клон печени — в этом случае этических проблем бы не возникало.

По поводу армии клонов. Если вы насоздавали клонов условного депутата Николая Валуева, потому что он большой и устрашающе выглядит, то для получения их в «готовом к употреблению» состоянии вам, а вернее, их суррогатным матерям придется их растить, как растят всех людей, лет до 20.

За это время могут поменяться политические режимы — и необходимость пугать сегодняшних врагов отпадет. Кроме того, никак нельзя исключать, что некоторые из клонов решат стать интеллектуалами и не захотят играть в ваши игры, а захотят, например, заниматься молекулярной биологией.

И заставить их делать что-то только потому, что они клоны какого-то дяди, который, может, уже давно умер, будет сложно против их воли. Гораздо легче завербовать в свои ряды уже существующих людей. 

У клонированных организмов может быть потомство? У них будут какие-то особенности из-за того, что они — потомки клона?

При соблюдении надлежащих условий клонированные организмы не будут отличаться от организмов, возникших естественным путем, и смогут давать потомство.

Другой вопрос, что если полностью исключить половое размножение и перейти на клональное, то с течением времени в поколениях клонов неизбежно накопятся мутации, понижающие приспособленность организма.

Половое размножение — обмен комбинациями генов для создания новых комбинаций — необходимо для поддержания разнообразия и устойчивости видов в течение более длительного времени в условиях непредсказуемо изменяющейся внешней среды.  

Почему многие считают, что клонирование нужно запретить? Что в этом опасного?

Клонирование сельскохозяйственных животных не опасно, а при условии соответствующего развития технологии удобно и выгодно. Проблема возникает, если начать думать про клонирование человека.

С животным просто: клонировал, вырастил, съел, например, бифштекс, и можешь быть уверен, что его качество будет одно и то же на протяжении десятилетий.

Нас ведь, как правило, не волнует вопрос о том, была ли корова, ставшая источником бифштекса, личностью.

Людей же мы воспринимаем как личностей, индивидуальности. Личность формируется не только генетикой, но и воспитанием, временем и местом, в котором человек родился и сформировался, различными случайными причинами и встречами и другими факторами.

Поэтому человеческие клоны не будут одинаковыми личностями (например, однояйцевые близнецы похожи друг на друга внешне, но, безусловно, являются разными людьми со своими собственными жизнями, пристрастиями, разными датами, местами и причинами смерти).

Поэтому, пока не существует государственных режимов, в которых можно использовать людей на условные бифштексы, клонирование людей не опасно. Опасно, если появление таких режимов станет возможным.

Источник: https://meduza.io/feature/2018/02/06/klonirovanie-cheloveka-vozmozhno-chem-kopiya-otlichaetsya-ot-originala-v-chem-voobsche-smysl

Кто и как занимается клонированием организмов

Клонирование организмов и клеток

Клонирование, как его понимают сегодня, это технология получения идентичных копий путем полного замещения клеточного ядра. Ученых, которые занимаются клонированием организмов, называют генными инженерами или генетиками. Идентичность организмов в природе не нова.

У некоторых организмов это единственный способ размножения. Бактерии воспроизводятся, только клонируя самих себя. Черенкование роз, укоренение малины – тоже клонирование. Такой же способ размножения у гидры.

У человека самоклонирование происходит только во внутриутробном состоянии на фазе слияния двух родительских клеток при формировании однояйцевых близнецов.

История клонирования

Первый успешный проект клонирования млекопитающего – овечки Долли – датирован 05.07.1996 г. Его реализовали в Шотландии.

Но первые клоны-зародыши были получены в 1892 году, когда Ганс Дрейш сумел разделить двуклеточный эмбрион морского ежа на две отдельные клетки, и повторил опыт с четырехклеточным. Все ежи выросли.

Но Долли первое млекопитающее, выращенное из ДНК взрослой особи, а не эмбриона. Еще одно отличие овечки, она первое животное, созданное при вмешательстве в ядерную структуру клетки.

Прорыв Яна Вильмута «создателя» Долли в том, что он проводил эксперименты не с зародышами или молодыми особями, а воспользовался генетическим материалом взрослой 6-летней овцы. Он взял клетки с неизмененной нативной структурой ДНК из молочной железы.

Подождал прекращения деления и извлек из них ядро. Затем поместил их в яйцеклетку другой особи. Для опыта использовали 277 оплодотворенных клеток, выжила только одна. За вклад в науку Вильмут получил рыцарское звание, присвоенное королевой Елизаветой II.

На сегодня генной инженерией клонированы:

Год Животное
1970 Лягушка
1985 Рыба
1986 Мышь из клеточного материала эмбриона
1996 Овца из клеточного материала взрослой особи
1998 Корова
1999 Коза
2000 Обезьяна, свинья с органами пригодными к трансплантации человеку
2001 Кошка, с 2005 начато воспроизводство в коммерческих целях
2002 Кролик
2003 Олень, бык, мул
2004 Собака, с 2008 начато воспроизводство в коммерческих целях
2004 Бантенг, исчезнувший вид азиатских диких быков
2006 Хорек
2009 Верблюд
2009 Букардо, исчезнувший вид горного пиренейского козла
2011 Койот
2018 Макаки

В 1999 году главная тема ученого бомонда – самочувствие овечки Долли. Изучение ее организма давало неутешительные прогнозы: организм с самого рождения, по неподтвержденным данным, был излишне состарен. Идея использовать клонированные объекты для лечения наследственных заболеваний или рака отходит на задний план.

С 2000 года значение понятия «клон» трансформируется в генетического близнеца, отсроченного по времени. В Японии проведен эксперимент появления клона животного из генов, ранее созданного клона. В Канаде с 2000 ведутся работы по выращиванию клонированного человеческого органа.

14.02.2003 года мир узнал об умерщвлении овечки Долли, причина прогрессирующее заболевание легких. Ученые разделились на 3 лагеря в установлении причин болезни клонированного животного:

  1. Часто овцы, живущие в неволе, страдают подобными заболеваниями.
  2. Неспособность теломеров, концевых участков хромосом, соединяться.
  3. Клонирование стало причиной ускоренного старения.

Чучело овцы было выставлено в музее Шотландии.

Особенности клонов и отличие от однояйцевых близнецов

Однояйцевые близнецы – первейшие генетические самоклоны в человеческом смысле. Они развиваются из одного и того же генетического материала. Но в какой-то момент, вместо одного эмбриона формируются из одной яйцеклетки и одного сперматозоида – два организма, три и более.

Отличие «настоящих» клонов в том, что они развиваются не в одной материнской утробе, и могут быть выношены и рождены в разное время. Для их появления неважно жив прототип или давно умер, они независимы. Исходные данные клона – ДНК взрослой особи, живущей или давно умершей.

Каждая клетка живого организма прямой наследник оплодотворенной первичной яйцеклетки. Она постоянно на протяжении всей жизни сохраняет слепок – отпечаток исходного ДНК. Но назвать результат деления абсолютно идентичным тоже нельзя.

Деления клетки на протяжении существования накапливают мутации. Процесс напоминает возникновение спонтанных механических ошибок, как при длительном наборе цифр на калькуляторе во время подсчета вереницы чисел.

Новая клетка по сравнению с исходником накапливает около 50 мутаций за каждое новое деления.

Интересно: Парадоксально, но клон не идентичная копия, как и однояйцевый близнец.

В процессе клонирования копируется только генотип ДНК, а не фенотип. Фенотип  определяется набором индивидуальных особенностей на разных этапах развития организма. Генотип – наследственная основа.

Зачем растить клона и что с ним делать

Зачем нужен реальный клон? Кинематограф и научная фантастика в этом направлении предлагают такие применения:

  • вырастить копию самого себя для трансплантации износившихся с годами органов;
  • заполучить клона другого человека в личных целях, чтобы был защитником или сексуальным объектом;
  • создать армию;
  • для научных экспериментов, запрещенных над людьми.

Но ряд вариантов нецелесообразны, потому что клона нужно выносить, родить и растить до наступления состояния взрослости. Уверенность в том, что «копия» захочет выполнять поставленные перед ней задачи, ничтожно мала. Например, носитель ДНК Шварценеггера не захочет быть сильным и выносливым, а выберет интеллектуальное развитие, а клон Есенина захочет заниматься фехтованием или бодибилдингом.

Даже у однояйцевого близнеца при трансплантации печени второму близнецу нужно брать разрешение на забор клеток органа. А выращенная взрослая «копия» будет наделена, в случае реализации проекта, теми же гражданскими правами, что и исходный прототип. Именно такого правового регулирования пытаются добиться сторонники идеи воспроизводства людей путем клонирования.

Клонирование или естественное размножение

Вопрос о способности дать потомство клонированными существами был снят. Овечка Долли произвела на свет 6 ягнят. Они были зачаты естественным путем и родились также. Кстати в отличие от матери, потомство оказалось здоровее, а их жизнь продолжительнее.

Размножение половым путем защищает будущее потомство от накопления однотипных мутаций. Набор двух типов генов разных носителей отца и матери повышает устойчивость и создает условия для появления новых комбинаций. Такой способ размножения поддерживает разнообразие вида. Увеличивает возможности адаптации к изменяющимся условиям.

Какая перспектива у многоразового клонирования одних и тех же ДНК с накопленными мутациями пока неизвестно. Но бытует предположение о постепенном вырождении из-за отсутствия достаточного числа новых вариаций.

Интересно: Защитники клонирования убеждают в несостоятельности такого предположения. На земле уже живет больше 7,5 млрд. человек, время, когда количество клонов достигнет хотя бы 1 млн.

слишком отдалено в перспективе. Массовым процесс не будет из-за стоимости и сложности. Но даже эта цифра не способна сильно повлиять на генетическое разнообразие.

Поэтому вариативность человеческого генома надолго сохранится естественным путем.

Почему люди так боятся клонирования

Научных причин препятствующих созданию человеческого клона нет. В этом уверены генетики всего мира. В 1998 году мировое сообщество было шокировано заявлением о первой попытке клонирования человека.

Но, по неоглашенным причинам, проект с эмбрионом клона жительницы Южной Кореи был прерван. А мир генетиков поделился на 2 лагеря тех, кто за и тех, кто против.

Церковь присоединилась к противникам, как этический защитник «божественной уникальности данной одному человеку».

Интересно! По предположению ряда ученых и политиков, первые официальные опыты клонирования людей пройдут именно в Америке. Хотя в 1997 году 90% опрошенных рядовых американцев высказалось против проведения такого рода работ. Но коммерческая подоплека и умение подстраивать под себя мир, убеждает в том, что такие эксперименты все равно найдут прямое или скрытое финансирование.

В 1999 году в США был введен запрет на опыты в области клонирования человека. К 2015 году в Парижской конвенции об этом же моратории подписалось 70 стран. Россия не входит в их число, но с 20.05.2002 года принят закон о временном ограничении в отношении биомедицинских клеточных технологий. С 2010 года закон получил бессрочное действие.

В начале весны 2000-го года СМИ растиражировало новость о смерти юноши, которому вводился чужеродный ген. Информация спровоцировала массовые протесты против экспериментов с генным материалом с участием людей.

Впервые появляется массовая истерия и зафиксированы случаи сумасшествия и фобий на почве происхождения новых людей путем генной инженерии. Появляется разграничение понятий слепок личности и генетический слепок, который все равно не на 100% идентичен исходнику.

Невзирая на волнения в обществе, в апреле 2000-го года Англия сняла запрет на опыты с клонированием эмбрионов. Основной мотив – полученные таким способом органы не будут отторгаться телом.

Представители секты реэлитов с 2001 года не раз шокировали мир, заявлениями о намерениях спонсировать рождение клонированного человека. В 2003 году руководитель секты убеждала СМИ в успешной реализации такого эксперимента.

Она заявила о рождении матерью собственной копии самой себя. Ученым было обещано, предоставить биологический материл для доказательства генетической идентичности обеих и фото и видеоматериалов.

Но через полгода, данные о матери и девочке, которых воочию так никто и не увидел, исчезли из информационного пространства.

На заметку! На начало 2019 года подтвержденных данных о реальном случае клонирования человека нет. Но попытки эпатировать общественность предпринимались не раз.

До сих пор клонирование зародышей человека запрещено во многих странах, в том числе Франции, Италии, Японии, России. Официально разрешен на этот вид генной инженерии только в Англии.

В Соединенных Штатах с января 2009 года снят запрет на терапевтическое клонирование. В Австралии с 2006 года отменен мораторий на клонирование эмбрионов, а с 2008 ученым выдана лицензия на изъятие и использование из них стволовых клеток.

К этому числу не относятся эмбрионы, отбракованные при искусственном оплодотворении.

В Великобритании, США и Австралии акцентируют внимание на том, что в их странах в вопросе клонирования речь не идет о репродуктивном клонировании – с целью вырастить человека, а только о терапевтическом. В этом случае жизнь эмбриона прерывается на 14 сутки после оплодотворения. Его применяют как генетический материал для извлечения стволовых клеток.

Экспериментировать с генетическим материалом растений и животных не запрещено нигде.

Корейский бизнес-проект заработка на клонировании

Пока морально-этические аспекты в отношении клонирования людей не дают покоя всему человечеству, животных продолжают «воспроизводить» из умерших предшественников. В Южной Корее это даже стало сферой сверхприбыльного бизнеса. Им занимается исследовательский фонд Sooam Biotech.

Пожилая пара из Флориды «заказала» появление на свет своего домашнего питомца – лабрадора Ланселота. После смерти пса через 4 месяца семья вновь «обрела» своего любимца.

Стоимость «воскрешения» от 100 до 150 тысяч долларов, не смущает заказчиков фонда, и спрос постоянный. Число воссозданных животных уже достигает 1000. Это домашние питомцы королевских семей, знаменитостей, богатых бизнесменов.

Реализованы проекты по клонированию выдающихся ищеек и собак-спасателей правоохранительных органов.

На сайте корейской компании даже представлен алгоритм действия для своих заказчиков в случае смерти домашнего любимца. Они предупреждают о возможности забора генетически пригодного материала в течение 5 суток. Поэтому животное предлагают не помещать в морозильную камеру, а только в холодильник. Со скорейшей доставкой тела в лабораторию компании.

Руководитель фонда ученый-генетик Хван У Сок был скандально выдворен из науки, по обвинениям в области опытов с человеческими эмбрионами.

Но меценаты помогли ему открыть частную клинику, где вместе со своей командой генетик смог продолжить дело жизни.

Кроме коммерческих проектов ученый занимается выращиванием коров, дающих молоко с интерферонами, которые помогают в лечении герпеса у человека. Второе направление — выведение свиней с органами, пригодными для трансплантации людям.

Однозначных успехов, гарантирующих стопроцентный положительный результат клонирования человека с первого раза, до сих пор нет. А в обществе много неоднозначных мнений по социально-экономическим, морально-этическим и духовно-нравственным аспектам. Поэтому опасения массового появления клонов и их угрозы человеческим прототипам остаются в рамках киношных фантазий и индивидуальный фобий.

Источник: https://qwizz.ru/%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%BE%D0%B2/

КЛОНИРОВАНИЕ

Клонирование организмов и клеток
статьи

КЛОНИРОВАНИЕ, в биологии – метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных.

Однако сейчас термин «клонирование» обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях.

Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами.

ДНК

Говоря о клонировании, происходящем в природе или в лаборатории, необходимо представлять себе, что вся генетическая, т.е. наследственная, информация, необходимая для роста, развития, обмена веществ и размножения организмов, передается от родителей потомству в форме дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
См. также НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ; НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

ДНК упакована в хромосомах, которых в клетке бывает от одной у некоторых одноклеточных до нескольких десятков у высших растений и животных.

Генетического материала, находящегося всего в одной хромосоме крошечного одноклеточного существа вроде амебы, достаточно для осуществления всех его жизненных функций.

Однако сложно устроенному животному для этого необходимо примерно 100 000 различных генов.

Прокариоты

Прокариоты – это самые простые по строению одноклеточные организмы типа бактерий, в клетках которых нет оформленного ядра и многих органелл, свойственных клеткам эукариотов, т.е. эволюционно более продвинутых организмов. Обычно прокариоты размножаются бесполым путем, а именно простым делением клетки надвое. В результате они образуют клоны.
См. также КЛЕТКА; РАЗМНОЖЕНИЕ.

Эукариоты и многоклеточные животные

Эукариоты характеризуются тем, что их клетки обладают многочисленными органеллами и ядром, в котором заключены хромосомы, т.е. ДНК.

Некоторые из этих организмов – одноклеточные, но в большинстве случаев это многоклеточные формы, состоящие из многих различных по структуре и функциям эукариотных клеток.

Некоторые простейшие, например амебы и парамеции, способны быстро размножаться путем деления надвое.

У многоклеточных животных произошла специализация клеток и сформировались половые клетки (гаметы), предназначенные для полового размножения.

У низкоорганизованных многоклеточных встречается как половое, так и бесполое размножение. С усложнением и увеличением подвижности животных половое размножение стало преобладать.

Оно обеспечивает сочетание в потомстве признаков обоих родителей, т.е. исключает образование клонов.

Партеногенез

Клонирование в природе наблюдается в случае т.н. партеногенеза, когда потомство развивается из неоплодотворенной женской гаметы (яйцеклетки). Этот процесс широко распространен среди насекомых.

Поскольку родительская особь всего одна, она генетически идентична потомкам и составляет с ними клон. У млекопитающих партеногенез можно искусственно стимулировать, но эмбрион погибает на ранних стадиях своего развития.
См.

также ЯЙЦО; РАЗМНОЖЕНИЕ.

Размножение растений и получение рассады

У растений известны различные формы бесполого размножения, обычно называемого вегетативным. Самостоятельный организм может развиться у них из частей листьев, стеблей и корней. Если эти части получены от одного растения, то образуется клон.

Для вегетативного размножения у многих видов используются специальные структуры, к которым относятся, например, подземные корневища у золотой розги, надземные столоны («усы») у земляники, луковицы у чеснока, клубни у картофеля и клубнелуковицы у гладиолусов. Таким способом размножают не только травянистые, но и многие древесно-кустарниковые виды.

К относительно новым методам коммерческого клонирования некоторых растений относится выращивание их из культуры ткани.

Среди сельскохозяйственных культур вегетативно размножают, например, бананы, ананасы, виноград и землянику. Особый способ клонирования, называемый прививкой, применяют в случае плодовых деревьев, в частности пекана, яблони и персика.

Черенки, вырезанные из ветвей ценного в хозяйственном отношении экземпляра (привои), приращивают к укорененным растениям (подвоям) того же вида, а иногда и другого – близкого таксономически.

Привой нормально растет и приносит плоды, не уступающие по качеству тем, что развиваются на материнском дереве.

Лабораторное клонирование антител

Все позвоночные для защиты от инфекций вырабатывают особые белки – антитела. Разработаны методы их клонирования, позволяющие получать большие количества идентичных молекул. Произведенные таким образом антитела называются моноклональными.

Эти высокоспецифичные вещества используются для определения концентрации ряда белков в жидкостях тела, например белковых гормонов, или для выявления раковых клеток (и возможного воздействия на них), что очень важно в научных исследованиях, а кроме того, является относительно недорогим методом диагностики некоторых заболеваний.

Клонирование генов

Становится известно все больше специфических генов, связанных с развитием определенных болезней. Эти гены научились выделять из организма и присоединять к ним соответствующие промоторы, т.е. участки ДНК, управляющие их работой.

Получаемые генные комплексы можно клонировать несколькими способами. Один из них – полимеразная цепная реакция (ПЦР), т.е. размножение нужного участка ДНК с помощью фермента полимеразы, что позволяет удваивать количество генных копий каждые несколько минут (см.

также ПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ). Клонированные таким образом гены можно затем ввести в организм животного (получив т.н. трансгенную особь), которое в результате приобретет способность синтезировать нужное вещество, например ценный фармацевтический продукт.

Трансгенные животные служат также моделями для изучения ряда тяжелых болезней человека, в частности муковисцидоза.

Клонирование млекопитающих

Выше уже приводились примеры разных типов клонирования в природе. Если любому зверю порезать кожу, клоны новых клеток быстро приходят на смену поврежденным. Однако клонирование целых высокоорганизованных организмов – процесс гораздо более сложный, чем заживление раны.

Зачем вообще клонировать животных? Во-первых, можно было бы воспроизводить ценные с той или иной точки зрения особи, например чемпионов пород крупного рогатого скота, овец, свиней, скаковых лошадей, собак и т.п. Во-вторых, превращение обычных животных в трансгенных сложно и дорого: клонирование позволило бы получать их копии.

Проектируется производить трансгенных млекопитающих, способных синтезировать факторы свертывания человеческой крови и другие жизненно важные для нас продукты и выделять их в составе своего молока.

Широкомасштабное развитие такой биотехнологии сэкономило бы огромные количества донорской крови, запасы которой ограничены и могли бы использоваться более эффективно.

Первые опыты

Первый опыт клонирования земноводных датируется 1952. Впоследствии удалось клонировать также мышей, кроликов, овец, свиней, коров и обезьян. Все успешные эксперименты такого рода начинались с клеток эмбриона, изолируемых на ранних стадиях развития до начала их дифференцировки в т.н.

зародышевые листки, дающие начало специализированным тканям и органам. Эти клетки (бластомеры) разделяют, пока их число в зародыше не превысило 32 или 64, и с помощью особых микрохирургических методов помещают по одной в ооциты (неоплодотворенные яйцеклетки), из которых предварительно удаляют ядро.

У всех бластомеров одного эмбриона одинаковый набор генов, а ооциты служат для них как бы инкубатором. После соответствующей электрической и/или химической стимуляции и культивирования из этих клеток можно получить идентичные зародыши и перенести их (имплантировать) в матку готовых к зачатию самок того же вида.

В конечном итоге такие «приемные матери» родят почти идентичных детенышей, однако вся процедура в целом остается с практической точки зрения крайне неэффективной.

Вместо вынашивания всех эмбрионов из первого клона практикуют также их разделение на бластомеры и повторный цикл клонирования, получая в итоге гораздо большее количество пригодных для имплантации зародышей.

Клонирование взрослых млекопитающих

По мере роста и развития животного соответствующие его гены «включаются» и «выключаются» в строго определенное время, что обеспечивает гармоничное формирование и функционирование всех частей сложного организма.

У взрослой особи гены, регулирующие процессы в специализированных (дифференцированных) клетках, должны работать без сбоев, выполняя характерную именно для этой части тела программу: малейшее нарушение здесь чревато болезнью, а то и гибелью всей особи.

Следовательно, если вырезать кусочек, скажем, уже сформировавшегося подбородка, нос из него не разовьется. Правда, клетки могут терять специализацию (дедифференцироваться), что наблюдается при возникновении раковых опухолей.

Таким образом, клонирование животных из их взрослых клеток путем перепрограммирования последних на нормальное эмбриональное развитие представляет собой хотя и выполнимую теоретически, но крайне сложную задачу, которую многие специалисты считали неразрешимой.

В 1997 шотландский эмбриолог Ян Уилмат со своими сотрудниками сообщил об успешном клонировании ягненка из дифференцированной клетки молочной железы шестилетней овцы. Культивируя клетки этого типа на т.н.

минимальной (содержащей лишь минимум необходимых для поддержания жизни веществ) питательной среде, не позволявшей им выполнять свои «взрослые» функции, удалось добиться их дедифференцировки до эмбрионального состояния.

Затем такую клетку слили с энуклеированной (лишенной ядра) яйцеклеткой другой овцы и имплантировали начавший развитие эмбрион в матку третьей самки.

В результате исходная клетка молочной железы повторила и самостоятельно отрегулировала все этапы, которые в норме проходит оплодотворенное яйцо, превращаясь во многие миллиарды специализированных клеток взрослого млекопитающего. Через некоторое время эти исследователи сообщили о клонировании овцы с введенным в нее человеческим геном, а специалисты из США заявили о создании клонов взрослых коров.

Важно подчеркнуть, что особи получаемых описанным способом клонов не достигают того уровня идентичности друг другу, который свойствен однояйцовым близнецам.

Во-первых, развитие их происходит в разных ооцитах, каждый из которых сохраняет некоторое количество собственной ДНК в митохондриях (органеллах дыхания).

Во-вторых, эмбрионы вынашиваются различными «приемными матерями», и, наконец, после рождения каждый детеныш попадает в условия среды, неизбежно являющиеся в той или иной степени уникальными.

Открывающиеся перспективы

Работы Уилмата и других биологов служат основой для новых исследований, которые могли бы значительно расширить наши представления о функционировании генов в ходе нормального развития, а также при воздействии на них ряда лекарственных веществ и стрессовых факторов.

Это позволило бы усовершенствовать медицинское обслуживание путем создания и применения новых недорогих инструментов ранней диагностики и лечения. Если бы таким путем удалось разработать методы генной терапии, т.е.

«исправления» аномальных генов, ответственных за опасные для жизни врожденные нарушения, человечество смогло бы избавиться от некоторых наследственных заболеваний, серьезно снижающих трудоспособность и сокращающих жизнь людей.

О ценности клонирования для создания трансгенных и элитных животных уже говорилось. При его широком применении можно было бы накапливать в замороженном виде неограниченные количества эмбрионов и другого материала, сохраняя таким образом ныне существующую «зародышевую плазму» во всем ее разнообразии.

Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/biologiya/klonirovanie

ovdmitjb

Add comment