История на клонирането.

Историята на клонирането на живи същества датира от 1839 г., през тази година Теодор Шван създава клетъчната теория, която прави истинска революция в областта на генетиката. Основната идея на клетъчната теория е, че всяка клетка идва от клетка. Две противоречиви положения на теорията са наследствеността и диференциацията. За дълго времеучените не можаха да разберат кои клетки се образуват по време на процеса на делене - идентични дъщерни или различни производни. Провалите не спряха учените; експериментите продължиха. И през 1883 г. немският цитолог Оскар Хердвиг открива яйцеклетката. През 1892 г. Ханс Драйш провежда експеримент за разделяне на двуклетъчен ембрион на морски таралеж на две отделни клетки, а след това той успя да раздели четириклетъчен ембрион на морски таралеж на четири отделни клетки. Ученият успява да отгледа всяка отделна клетка в нормален индивид.

След този експеримент много учени също проведоха редица успешни експерименти, насочени към отделяне на ембрионални клетки и отглеждане на отделни индивиди от отделените клетки. Но при провеждане на изследвания за развитието на нематоди бяха получени противоречиви резултати:

1. Най-често се наблюдава регулаторен тип развитие, т.е. след клетъчното делене клетките имаха различни „съдби“;
2. В други случаи клетките се развиват в мозаечен модел.

Какво е регулаторно и мозаично развитие?

Регулацията в генетиката е заместване на загубената й част в развитието на всяка клетка. По този начин в много гръбначни организми, включително хората, с ранното пълно разпадане на оплодена клетка, която е започнала да се дели на части (бластомери), може да се образува напълно нов организъм. Това се случва в случай на определен провал в развитието, докато части от клетката не умират, а дават живот на нов организъм. Полученият ембрион не е дефектен, а е завършен организъм. Ярък пример за естествено регулаторно развитие е раждането на еднояйчни близнаци, всеки от които е независим организъм, но в същото време имат еднаква наследственост.

Учените смятат, че за относително големи организмикоито не произвеждат много потомство, това състояние на нещата ще има своите предимства. Но е наблюдавано, че неблагоприятните ефекти възникват при малки организми (като някои членестоноги). В резултат на разделянето на ембрионалните клетки на ранна фазаразвитие, развиват се независими организми, но те имат определени дефекти, например може да им липсва някаква част от тялото. Това развитие се нарича мозайка. Учените смятат, че с помощта на принципите на мозаечното развитие е възможно да се коригира тялото. Установено е, че носителят на наследствеността е ядрото, което носи определен брой хромозоми. Учените пренасочват вниманието си от клетъчния потенциал към ядрения потенциал. Така Ханс Шпиман продължи експериментите си, но той вече експериментира с ядрена трансплантация при земноводни и морски таралежи. Той взел за експеримента ембрион от 16 клетки, отстранил едно от ядрата и го поставил в ембрионалната цитоплазма. В резултат на сливането на ядрото с цитоплазмата се образува напълно нормален ембрион. Защо е взел ембрион от 16 клетки? Резултатите от експеримента показаха, че потенциалът на ядрата остава непроменен, точно до образуването на 16 клетки. Още по това време Ханс Шпиман замисли експеримент за трансплантиране на клетъчното ядро ​​на отделен възрастен индивид в отделна яйцеклетка, но все още нямаше достатъчно знания и технически възможности за провеждане на такъв експеримент. Идеята на Спайман е реализирана по-късно от други учени.

В Русия опитите за клониране на живи същества започват през 40-те години на 20 век. Първите експерименти са проведени от ембриолога G.V. Лапашов, който се основава на метода за трансплантация (трансплантация) на клетъчни ядра в яйцеклетка на жаба. Програмата за клониране на бозайници беше в плана сътрудничестводве лаборатории, L.I. Корочкин и Д.К. Беляева. Усилията на съветските учени първоначално бяха добре финансирани, но скоро държавата загуби интерес към този въпрос.

В края на 80-те години генетичните експерименти започват да се провеждат в чужбина със завидна редовност. През 1977 г. учени от Оксфордския университет, под ръководството на професора по зоология Дж. Гърдън, получават повече от 50 жаби чрез клониране. Методът на клониране включва премахване на ядрото от яйцеклетка и трансплантиране на различни ядра от специализирани клетки в нея. В по-късни експерименти Гордън се опитва да трансплантира ядра от възрастни клетки. Няколко експеримента доведоха до факта, че индивидите преминаха през „етапа на метаморфоза“ и се превърнаха във възрастни жаби, но пълният успех все още беше далеч от пълния успех, тъй като жабите се родиха много слаби, практически неадаптирани за по-нататъшно съществуване.

Първото успешно ин витро оплождане е извършено през 1943 г., но експериментът завършва с неуспех и след известно време ембрионът умира. Но това не спря учените, изследванията и експериментите продължиха и още през 1978 г. в Англия се роди първото бебе от епруветка: беше момиче. Детето е родено от първата в света сурогатна майка; детето е заченато от донорска яйцеклетка, жената тъкмо износваше детето. След този експеримент стана ясно, че не само биологичната му майка може да износи и роди дете.

През 1987 г. учени от университета Джордж Вашингтон, след провеждане на определени генетични изследвания, успяха да отделят клетките на човешки ембрион с помощта на специален ензим, които бяха клонирани до 32-клетъчен стадий.

През 1984 г. в лабораторията на Стен Виладсен се ражда първото клонирано агне. Той е получен от ембрионални клетки на незрели овце. Впоследствие в експериментите си ученият използва заек, коза, маймуна, прасе и крава. Основата на метода беше да се премахне ядрото и да се премести в яйцето.

През 1994 г. Neal Furst успешно клонира по-зрели ембрионални клетки: клониран е телешки ембрион, състоящ се от 120 клетки. Методът на клониране беше същият като този на Стен Виладсен: отстраненото ядро ​​беше трансплантирано в яйцеклетка.

През 1996 г. Ян Уилмут повтори експеримента на Нийл Ферст, но клонира не теле, а овца. В експеримента са използвани 270 яйца, само от едно от които се ражда нов организъм. Впоследствие ембрионът е имплантиран в матката на овца.

Известно време по-късно в института Рослин в Единбург се ражда първото клонирано животно, овцата Доли. На 27 февруари 1997 г. първата снимка на клонирана овца се появява на корицата на списание Nature. Но още през юни 1999 г. основните теми на срещите на научния свят станаха животът и развитието на първото клонирано животно - овцата Доли. Бяха идентифицирани сериозни нарушенияв развитието на животното: открити са аномалии в хромозомите, в резултат на което тялото на овцата вече е било биологично преждевременно остаряло при раждането. В началото на февруари 2000 г. в медиите се появиха първите съобщения, че овцата Доли всъщност не е клонирано животно. Самият метод за създаване на клонинги беше поставен под въпрос. На 14 февруари 2003 г. овцата Доли умира: животното развива белодробен тумор. Според някои доклади Доли успя да роди потомство. Родиха се шест агнета естествено.

Клониране на животни.

Както вече знаем, целта на клонирането е да се получи потомство, което е генетично идентично с индивида, чието ядро ​​е взето за клониране. Както е известно, клетъчното ядро ​​съдържа ДНК кода, който определя основните характеристики на всички живи същества, както растения, животни, така и хора. В допълнение, ДНК, съдържаща се в митохондриите на клетката, е напълно независима и зависи от хромозомната ДНК.

Клониране на овцата Доли. В случая на овцата Доли, клетките са взети от тъканта на вимето на възрастна овца и са отгледани в среда, съдържаща 0,5% серум. Учените стигнаха до извода, че тази среда спира растежа на клетките на етапа на готовност, в резултат на което всички гени се активират и клетките започват да работят напълно. Под въздействието на електрически импулси тези клетки се смесват с неоплодени яйцеклетки, от които предварително са били отстранени ядрата. В специална среда клетките достигнаха необходим етапразвитие и тези ембриони са имплантирани в матката на друга овца. При провеждане на експеримент със смесване на овчи клетки с яйца бяха получени 277 свързани клетки, само 29 от които се развиха до стадий бластоцит. 29 ембриона са имплантирани в утробите на 13 овце, но се ражда само едно живо агне. Такъв нисък резултат е получен, защото за клониране са използвани клетки от възрастно животно.

Процесът на отглеждане на донорни клетки е дълъг и сложен процес, донорната клетка се отглежда в няколко среди. Освен това в този случай е необходимо модифицираното яйце на реципиента да се отглежда по специален начин и да се изчака до края на необходимия период на бременност. По-успешни резултати се постигат, когато за донорни клетки се вземат зародишни (или фетални) клетки. Въпреки това, докато животното достигне зрялост, е невъзможно точно да се определи кой индивид е най-подходящ за донорски цели. Ако успеваемостта беше достатъчно висока, този метод може значително да улесни работата на животновъдите. Генетичният набор от клонинги е малко по-различен от генетичния набор на животно, чиито клетъчни ядра са имплантирани в яйцеклетки с премахнати ядра. Експериментите с овце показват, че е възможно да се вземат клетки от здраво животно и в резултат на клониране да се получи животно с месо и вълна с идеално качество.

Клониране на жаби.

Дж. Гордън има голям принос в областта на клонирането на животни. Ученият разработи свой собствен метод за отстраняване на ядра от яйца: той започна да използва ултравиолетови лъчи. Той също така започна да премахва собственото си ядро ​​от яйцеклетката и да трансплантира в нея различни ядра, взети от специализирани клетки. Така през 1962 г. Гордън използва не зародишни клетки като ядрен донор, както беше преди него, а вече напълно оформени чревни епителни клетки на плуваща попова лъжица.
Гордън постигна следните резултати:

Приблизително 10% от реконструираните яйцеклетки образуват ембриони; останалите 90% изобщо не са се развили;

65% от получените ембриони достигат стадий на бластула, 30% - стадий на попова лъжица и само 5% се развиват в полово зрели индивиди.

В следващите експерименти Гордън и неговите последователи не успяха да потвърдят данните от тези първи експерименти. Гордън обяснява предишните си успехи с факта, че появата на възрастни индивиди може да се дължи на факта, че сред чревните епителни клетки на получената попова лъжица, първични зародишни клетки са присъствали доста дълго време, чиито ядра могат да бъдат използвани за трансплантация. Гордън се опита да повтори своя експеримент няколко пъти, като взе предвид минали неуспехи, той реши да се опита да премахне ядрата на етапа на бластулата и да ги трансплантира отново в нови енуклеирани яйцеклетки. Тази процедура се нарича серийна трансплантация. Използвайки подобна техника, ученият успя да увеличи броя на ембрионите, които се развиват нормално до по-късни етапи в сравнение с ембрионите, получени в резултат на първичната трансплантация.

Гордън провежда своите експерименти заедно с Ласки, в които учените се опитват да отглеждат клетки от бъбреците, белите дробове и кожата на възрастни животни извън тялото в хранителна среда. Учените решили да използват тези клетки като ядрени донори. В резултат на такъв експеримент около 25% от първоначално реконструираните яйцеклетки се развиха до стадий на бластула. Извършени са и няколко серийни трансплантации, в резултат на които яйцата се развиват до стадия на плуваща попова лъжица. Благодарение на тези изследвания стана ясно, че клетките на различни тъкани на възрастни гръбначни съдържат ядра, които могат да поддържат развитието, поне до етапа на попова лъжица.

Диберардино и Хофнер продължават работата на Гордън, но провеждат експерименти с червени кръвни клетки - диференцирани кръвни клетки на жаба. Те са използвали серийна трансплантация на тези ядра, в резултат на което около 10% от реконструираните яйца достигат стадия на плуващата попова лъжица. Друга серия от експерименти беше проведена с помощта на множество серийни трансплантации (повече от 100 клетъчни цикъла) в реконструирани яйца, но развитието не надхвърли стадия на попова лъжица. Последните експерименти в областта на генетиката показаха, че в случай на земноводни ядрени донори могат да бъдат само ембриони в ранните етапи на развитие, следователно, както смятат някои автори, такива експерименти биха били по-правилно да се наричат ​​клониране на ембриони на земноводни, а не просто земноводни.

Експерименти със земноводни също показват, че ядрата на различни видове клетки на един и същи организъм са генетично идентични. По време на процеса на клетъчна диференциация такива ядра постепенно губят способността си да поддържат развитието на реконструирани яйцеклетки, но серийната трансплантация на ядра и култивирането на клетки извън хранителната среда повишава тази способност до известна степен. Клонирането на земноводни ставаше все по-успешно с всеки следващ експеримент и учените започнаха сериозно да мислят за експерименти за клониране на ембриони на бозайници, а именно мишки.

Клониране на мишки.

Необходимите разработки в областта на клонирането на бозайници вече бяха настъпили и скоро започнаха експерименти за клониране на бозайници, но те не бяха толкова успешни, колкото в случая с земноводните. Изследването се усложнява от факта, че обемът на яйцето при бозайниците е около хиляда пъти по-малък, отколкото при земноводните. Но скоро ситуацията се промени, учените се научиха да премахват микрохирургично ядрото от оплодени яйца на мишка и да трансплантират клетъчните ядра на ранните ембриони в тях. Получените миши ембриони се развиват само до стадий бластоцит.

McGrath и Salter значително подобриха методите за извличане на ядра и разработиха свой собствен метод за въвеждането им в клетка. След множество експерименти те стигнаха до извода, че е необходимо да се използват оплодени яйцеклетки (зиготи) като ядрени донори; само чрез това те могат да получат ембриони. В други случаи реконструираните яйцеклетки се развиват само до стадий бластоцит.
Mann и Lovel-Budge започват своите генетични експерименти, опитвайки се да изолират пронуклеусите - ядрото (мъжко, женско) на оплодена яйцеклетка от яйцеклетки, активирани за партеногенеза (развитие на индивид с участието само на майчини гени), и да ги трансплантират в енуклеирани миши зиготи. Такива експерименти се провалиха - ембрионите умряха в ранните етапи. Учените започнаха да получават пронуклеуси от оплодени яйцеклетки и да ги трансплантират в партеногенетично активирани яйцеклетки с ядра. В този случай ембрионите се развиват нормално до раждането.

Сурани, провеждайки експерименти, установи, че нормалното развитие се осигурява само от рекомбинацията на мъжки и женски пронуклеуси от различни оплодени яйца на мишка. Обратно, комбинацията от 2 мъжки или 2 женски пронуклеуса води до спиране на развитието на ембриона, т.е. За нормално развитиебозайниците изискват 2 комплекта хромозоми - бащини и майчини.

Хопе дирижира генетични изследвания, се опита да трансплантира клетъчните ядра на миши партеногенетични бластоцити в енуклеирани зиготи. Експериментите завършиха успешно, ученият успя да получи 4 възрастни женски. Хопе стига до извода, че партеногенетичните и андрогенетичните ембриони при бозайниците умират поради разлики в онтогенезната активност на майчиния и бащиния геном. Той въвежда нов термин, „геномно отпечатване“, за да обозначи механизма, който е отговорен за регулирането на тези функционални различия. В резултат на своите експерименти Хопе получава 3 възрастни индивида, които са генетично идентични с донорската линия. Според учения, за да бъдат резултатите от експеримента положителни, е необходимо да се въведат донорни ядра и да се отстранят пронуклеусите от зиготата наведнъж. След това реконструираните яйцеклетки трябва да се отгледат извън културалната среда до стадий на бластоцит и след това да се трансплантират в матката на женската. Резултат от експеримента: от 16 трансплантирани бластоцита, 3 се развиват във възрастни животни. В следващите експерименти Хопе използва още повече ембрионални клетки като ядрени донори. късен стадий(7 дни), резултат – 3 възрастни мишки.

Други не успяха да повторят експеримента на Хопе дълго време. IN научни списанияПоявиха се статии, че ученият е фалшифицирал резултата. Макграт и Солтер продължиха генетичните експерименти и скоро стигнаха до извода, че ядрата на 8-клетъчните ембриони и клетките на вътрешната клетъчна маса на бластоцитите не осигуряват развитието на реконструирани яйцеклетки извън хранителната среда. В този случай, според учените, е трудно да се отглеждат клетки дори до етапа на морула (ембрион в началния етап на развитие, образуван в резултат на фрагментация на зиготата), и още повече до етапа на бластоцит. Най-добър резултатможе да има развитие на 5% от ядрата на 4-клетъчни ембриони до стадий морула. В същото време около 19% от реконструираните яйцеклетки, съдържащи ядрата на 2-клетъчни ембриони, успяха да достигнат стадия на морула или бластоцит. Учените заключават, че поради много ранното активиране на ембрионалния геном (на 2-клетъчния етап) в ембриогенезата при мишки, клетъчните ядра рано губят тотипотентност. При големите бозайници активирането на първата група гени в ембриогенезата се случва много по-късно, на етап 8-16 клетки. Ето защо учените обясняват трудностите при клонирането на мишки.

Клониране на крави.

През 2004 г. бразилски учени обявиха успешен експеримент за клониране на крава. Кравата е родена благодарение на използването на генетичен материал от друг клонинг. Клонираната крава, наречена Витороса, е точно копие на друга крава на име Витория, която беше клонирана преди около 3 години. Независими експерти проведоха проучване, от резултатите от което стана ясно, че учените са взели малко кожа от ухото на кравата Витория година след нейното раждане. След това клетките, съдържащи се в тази кожа, са използвани за клониране.
Учени от Аржентина решиха да повторят опита на бразилските учени, но не за научен експеримент, а за да подобрят качеството и да увеличат количеството мляко и месо, добивани от крави. Бяха проведени необходимите експерименти, първото клонирано теле трябваше да се роди в началото на 2001 г., но нямаше информация от учените за завършването на експеримента.

През 2003 г. китайската компания Izinniu решава да осъществи най-големия проект за клониране на крави: общо те решават да получат 479 клонирани крави. Според някои доклади още по време на първия експеримент са получени от 20 до 50 клонирани телета, които са родени в село Люшику, окръг Урумчи, Синизанг, Уйгурски автономен регион. От изявлението на заместник-председателя на окръжния комитет на Народния политически консултативен съвет Фън Лише става известно, че истинският проект за клониране на голям говедасе изпълнява съвместно с Китай, Австралия, Канада, САЩ и Обединеното кралство и други страни. В резултат на изпълнението на първия етап от проекта 10% от 479 крави с клонирани ембриони са забременели. този индикатор съответства на напреднало ниво. Компанията Izinnyu отдели около 1 милион долара за изпълнението на този проект. С тези пари е закупено най-новото оборудване и е създаден институт за биотехнологични изследвания. Целта на проекта беше " по-нататъчно развитиебиофармацевтика и подобряване на развъдната работа.”

Храна за размисъл.

Някои независими компании са провели изследвания, доказващи, че месото и млякото на клонирани крави е напълно безопасно и не се различава от месото и млякото на обикновените животни.
„Месото и млякото от говеда, птици и свине са толкова безопасни, колкото и храните, които ядем всеки ден“, каза Стивън Сандлоф, директор на ветеринарните служби на FDA. Сандлоф призова различни компании да бъдат внимателни с твърденията, че техните продукти не съдържат нищо клонирано, тъй като „Такива твърдения предполагат, че „неклонираните“ продукти са по-безопасни. FDA възнамерява да се бори с подобни твърдения, ако те са необосновани и подвеждащи потребителите. Наистина в пресата имаше много информация за опасностите от генетично модифицираните продукти, но не попаднах на информация за опасностите от месо и мляко от клонирани животни.

Генетично модифицираните храни, като нови сортове картофи, се произвеждат чрез генетично кръстосване на сорт картофи с друго растение, което води до картофи с променен генетичен код. Учените твърдят, че клонираните крави са генетично идентични с донорската линия, т.е. генетичен кодкравите донори и клонираните крави трябва да съвпадат като еднояйчни близнаци, всяка от които е независим организъм, но в същото време имат абсолютно еднаква наследственост. Сега знаем, че учените работят не само за увеличаване на броя на потомството на големите бозайници, но и за подобряване на качеството и количеството на млякото и месото. Но по какви начини се постига това? И има ли някакви генетични промени, които биха могли да доведат до необичайни заболяванияпри тези животни (по примера на Доли) или в бъдеще да причинят някакви болести, и което е още по-лошо, генетични промени в хората, които ядат млякото и месото на тези животни? Когато човек зададе въпрос, отговорът винаги идва. Мисля, че в близко бъдеще ще разберем отговора на поставените въпроси.

Клониране на котка.

Учени от Тексас успяха да получат първата клонирана котка, но котето се оказа напълно различно от генетичната си майка. От генетична гледна точка котето, което беше наречено Сиси, и майката са напълно идентични, но учените бяха объркани от факта, че котето има напълно различен цвят в сравнение с майката. По време на експеримента са създадени 87 клонирани котешки ембриона, но само един ембрион оцелява, но учените са доволни от резултата от експеримента, тъй като преди това са успели да клонират само мишки, овце, крави, кози и прасета. Учените се страхуваха, че котката няма да израсне напълно здрава, тъй като клонираните животни често имат нарушена репродуктивна функция. Но Сиси успешно роди 3 котенца. Според официалния уебсайт на университета A8rM (Тексас), Сиси и нейното потомство се чувстват добре. Котката Сиси е първата клонирана котка в света, родена е през декември 2001 г.

Клониране на куче.

През август 2005 г. южнокорейски учени получиха първия клонинг на куче - кученце афганистанска хрътка.
Същите учени създадоха клониран човешки ембрион, а също така работиха върху създаването на стволови клетки за 11 пациенти с различни заболявания и наранявания.

Клониране на прасета.

На 5 март 2000 г. британската компания PPL Therapeutics обяви, че в техния изследователски център са се родили 5 прасенца. Този експеримент е забележителен, защото е първото успешно клониране от възрастно прасе. Основната цел на експеримента беше да се получат модифицирани органи на свине, които да се използват за трансплантация вместо човешки органи. Свинските органи са най-подходящия размер за хората. Единственият проблем е отхвърлянето на животинския орган от човешкото тяло. Именно в тази посока ще се развиват по-нататъшните изследвания на учените. Един от оптималните начини за решаване на този проблем, според учените, е „генетичният камуфлаж“ на животински органи, така че човешкото тялоне можа да ги идентифицира като непознати.

Храна за размисъл.

Привлекателните перспективи, които клонирането уж открива пред човечеството, сега все повече се развенчават. В преследване на печалба генетиците изоставиха развитието на селекцията и напълно преминаха към идеята за клониране. Има предположение, че идеята за пресъздаване на идентично копие на човек е възникнала, за да се привлекат голям брой субсидии за научни изследвания. Несъмнено перспективата за клониране е интересна, но в реалния живот тя не трябва да е насочена към създаване на клонинги на животни и хора, адаптирани за живот, а към запазване на редки видове животни и растения или съживяване на изгубени. Но учените избраха друга посока.

С развитието на науката стана възможен сложният и трудоемък процес на клониране. Но вече има разумно предположение, че клонираните животни развиват различни заболявания и тези животни живеят 1,5-2 пъти по-малко от животните, родени в резултат на естествено оплождане.
Предположенията на учените, че клонираните животни ще бъдат по-жизнеспособни и продуктивни от родителите си, не се сбъднаха на практика. Това предположение се основава на факта, че изследването разкрива, че при клонираните животни независимото клетъчно делене се случва повече, отколкото при оригинала. Например клониран бик има 90 клетъчни деления, но оригиналът има само 60. Изводът е направен, че клонираното животно трябва да бъде по-жизнеспособно от оригинала. Но защо е направено това заключение, не е ясно. В крайна сметка е известно, например, че клетките на човека се делят само 50 пъти и той живее средно 70-80 години, а клетките на бика се делят 60 пъти и той живее 15-20 години. Само от това може да се предположи, че очакваната продължителност на живота на клонирано животно ще бъде по-малка от първоначалната.

Клетъчното делене не може да се наблюдава в тялото на живо същество, така че клетъчното делене се наблюдава в епруветки в специални хранителни разтвори. Но е възможно извън тялото клетките в епруветка да произвеждат повече деления. В цялостния организъм клетките са организирани и между тях има постоянен обмен на вещества и информация. Учените също знаеха, че клонирането не може напълно да елиминира натрупаните негативни мутации - фактори на околната среда. Силното влияние на подобни фактори е доказано още по-рано, когато генетично изследванеблизнаци. Разликите между тях били толкова по-големи, колкото по-различни били условията, в които растат. Известно е също, че ролята на средата е много голяма в проявата на мн наследствени заболявания. За да се получи здрав, жизнеспособен клонинг, всички мутационни гени трябва да бъдат премахнати от клетката, използвана за клониране, но това в момента не е възможно. Има и предположение, че ако учените се научат да премахват мутационните гени от живи същества, тогава необходимостта от клониране ще изчезне.

Също така е необходимо да се каже повече за следващия моментв полза на половото размножаване. При безполовото размножаване, което включва клониране, вредните мутации винаги се запазват и се предават от оригинала на всички потомци без изключение. По време на половото размножаване такива мутации в повечето случаи придобиват рецесивни характеристики, т.е. тези, които не е задължително да се проявят и с всяко поколение все повече се потискат. Повечето клонирани същества са обречени на смърт поради деградация. Само много малък процент от съществата, които са получили изключително положителни мутации, могат да оцелеят в бъдеще. Именно от такива жизнеспособни индивиди се случва следващото масово увеличение на броя на видовете в животинския свят. Трябва да се отбележи, че тази възможност се приема изключително за малки и прости животни и растения.

Плодовитостта на високоразвитите животни и хора е относително ниска, така че метод на възпроизвеждане като клонирането със сигурност ще доведе до деградация, тъй като процесът на изчезване протича по-бързо от възпроизвеждането.
Известно е също, че крайните клонинги практически не отговарят на оригинала, т.е. оригиналния генотип. Учените вече стигнаха до заключението, че поддържането на точно копие на оригинала е невъзможно при никакви обстоятелства и с течение на времето, при всяко следващо поколение клонинги, тази точност на идентичността ще се влошава. Също така няма съмнение, че след 8-10 поколения всички положителни показатели на клонинга, взет от оригинала, ще остареят.
По време на естественото размножаване, колкото повече индивиди с различни характеристики се кръстосват помежду си, толкова по-силно и издръжливо е потомството. Този метод на възпроизвеждане ни позволява да намалим недостатъците на мутационните промени, които неизбежно се случват в природата.

Генното инженерство.

В древните градове на Месопотамия археолозите откриха глинени плочки с шумерско клинописно писмо. Вавилонските текстове описват човека-риба Енки, син на Анну (Небето). Енки се занимава със създаването на интелигентни същества, кръстосвайки първобитния човек с различни животни, докато не създаде Хомо сапиенс. Той даде на хората писане, наука, всички видове изкуство, научи ги да строят градове и храмове, да установяват закони, научи хората да садят и събират различни плодове. Цялото тяло на Енке беше риба и покрито с люспи, под главата на рибата имаше човешка глава и речта му също беше човешка. Той прекарва целия ден сред хората, без да приема никаква храна, а когато слънцето залезе, „това удивително същество се гмурна в морето и прекара нощта в бездната, защото там беше домът му. Той също така написа книга за началото на света и как е възникнал и я даде на хората. В древния град Шумер е имало неговия храм Енки-Абзу, т.е. Храмът на "морската бездна" Изображенията на Енки, човека-риба, са оцелели до днес.

скотство.

Учените също обясняват мистерията на появата на хората-звяри със зоофилията, която е съществувала в древността. Първобитният човек е задоволявал сексуалните си нужди с помощта на животни. Това беше особено често срещано в армиите по време на военни кампании. Всяка армия имаше стадо овце или кози. Тези животни служеха на воините не само като храна, но и като обект на любов. Тази ситуация продължи доста време. Според писмени източници през 1562 г., по време на обсадата на Лион, италианската армия преживява масово дезертиране поради недостиг на овце и кози за свързаните с това нужди. И такива древни учени като Парацелз и Кардано, както и известният акушер от 16-ти век Ликети, многократно описват случаи на раждане на хора-звяри както при жени, така и при женски от различни животни. Археолозите отдавна са намерили потвърждение за съществуването на човешки животни и човешки птици; просто беше забранено да се говори за тези находки и тази информация беше известна само в тесни научни кръгове.

Животински хора.

Наскоро китайски генетици обявиха, че са успели да кръстосат човек със заек. За целта яйцеклетките на заека бяха освободени от естествената им ДНК, след което към тях беше добавена човешка ДНК. Получени са повече от 400 ембриона, които след това са унищожени, за да се получат стволови клетки за по-нататъшни експерименти. За какви експерименти? Те не ни казват за това. Вдъхновени от успеха, учените планират в близко бъдеще да създадат нов хибрид – човек-мишка. Това ни съобщава списанието Cell Research, което се издава от Шанхайския институт по клетъчна биология и Китайската академия на науките. Трябва да се добави, че подобни експерименти са били проведени от учени от Масачузетс (САЩ) с кравешки клетки, но те не са били успешни.
Имаше също съобщения, че австралийски учени са създали ембрион на човек и прасе, който е планирано да бъде имплантиран в матката на прасе за по-нататъшно култивиране. За да се получи този хибрид, ядрото беше отстранено от клетка на човешки ембрион и поставено в свинско яйце. Резултатът е ембрион с 97% човешка ДНК и 3% свинска ДНК.

Засадете хора.

Четейки приказките на Братя Грим, научаваме, че в омагьосана гораизведнъж, сякаш с магия, дърветата оживяват. Не е ли тази идея, която съвременните учени генетици са взели от подобни приказки и са решили да създадат хибрид човек-растение? Но въпреки това, независимо откъде идва тази идея, научаваме от пресата, че идеята за създаване на хибрид човек-растение вече е завладяла научните умове. Така британски учени започнаха да отглеждат надгробни дървета. Клетъчните ядра на тези дървета съдържат ДНК на починалия. Тези разработки се извършват от компанията Bioabsence, която вече е засадила 500 генетично модифицирани ябълкови дървета на гробовете на починалите в рамките на една година. Специалистите на тази компания уверяват клиентите, че всяко дърво и неговите плодове ще бъдат „подобни на външен вид“ на починалия.
В бъдеще компанията Bioabsence планира да предлага за продажба растения, които са способни на движение и основно мислене. Първите експериментални тропически лози вече се отглеждат в оранжерии, но все още не можем да ги видим, тъй като достъпът до тези оранжерии е затворен за неупълномощени лица. Както казват учените, лозите растат много бързо, могат да се обърнат към човек, който ги приближава, и имат плашещи на вид тръни, които могат да парализират или дори да убият човек. Различни служби за сигурност вече проявяват голям интерес към тези разработки.

Човек кактус за случая.

Оказва се, че хибридите човек-растение могат да се появят не само в специални експериментални лаборатории. Така в една от книгите си известният писател и журналист Николай Непомнишки говори за млада московчанка, която решила да отиде на почивка в Мексико с родителите си. В околностите на курортния град Акапулко момиче видяло кактус, изцяло покрит с опушени, пухкави косми. Водена от любопитство, тя докосна кактуса и почувства болка в ръката си, оказа се, че е убодена от остри бодли. След като попи капките кръв със салфетка, момичето забрави за случилото се. След известно време обаче ръката на момичето, а зад нея цялото тяло на момичето, започнаха да растат. Нито премахването им с пинсети, нито бръсненето им дадоха резултати: бодлите израснаха отново. Както се оказа, спорите на кактуса проникнаха в кожата, пуснаха корени и дадоха начало на растеж. Момичето беше в отчаяние, но, връщайки се в Москва, намери клиника, където значителна част от шиповете и спорите бяха отстранени с помощта на лазер. Минало време, момичето се омъжило и родило дете. Но с тръпка си спомня времето, когато е била хибрид между човек и кактус.

Сериозни дебати се водят около всякакви човешки хибриди с животни и растения. Обществеността бие тревога от дълго време, католическа църквасъщо иска да спре учените. На свой ред учените уверяват всички в ползата от подобни експерименти за човечеството. Как тези експерименти наистина могат да се окажат за нас? Бих искал да се надявам, че не е зло.

История на клонирането.

Човешки ембрион (6 дни след оплождането)

Плурипотентни зародишни клетки, получени от човешка кръв от пъпна връв

Стволови клетки от човешки костен мозък (електронна микроснимка)

Червените кръвни клетки са първите специализирани клетки, получени от човешки стволови клетки

Колонии от недиференцирани човешки ембрионални стволови клетки при х20 увеличение

През октомври 2001 г. компанията Усъвършенствана клетъчна технология(AST, САЩ) успяха за първи път да получат клониран човешки ембрион, състоящ се от 6 клетки. Това означава, че клонирането на ембриони в медицински цели(така нареченото терапевтично клониране) е точно зад ъгъла.

Целта на такова клониране е да се получат човешки бластоцисти (кухи сферични структури, състоящи се от приблизително 100 клетки), които съдържат вътрешна клетъчна маса. След екстракция от бластоцисти вътрешните клетки могат да се развият в култура, превръщайки се в стволови клетки, които от своя страна могат да се превърнат във всякакви диференцирани човешки клетки: нервни, мускулни, хемопоетични, жлезисти и др.

Медицински приложениястволовите клетки са много обещаващи и невероятно разнообразни. Те могат да се използват например за лечение на диабет чрез възстановяване на популацията от мъртви или увредени клетки на панкреаса, които произвеждат инсулин. Могат да се използват и за замяна нервни клеткис наранявания на главата или гръбначен мозък. В този случай няма опасност от отхвърляне на трансплантанти и други нежелани усложненияпридружаващи рутинни операции по трансплантация на клетки, тъкани и органи.

IN напоследъкТерминът „терапевтично клониране“ също започна да се използва за обозначаване на клонирането на ембриони, предназначени за имплантиране в матката на жена, която след това може да роди клонирано дете. Това се обосновава с факта, че подобно клониране ще позволи на безплодни двойки да имат деца. Това обаче няма нищо общо с лечението като такова. Ето защо повечето учени, занимаващи се с клониране за медицински цели, смятат, че времето за „репродуктивно“ клониране все още не е настъпило - много сложни биологични, медицински и етични проблеми все още трябва да бъдат решени.

Клонирането означава получаване на ембрион или замяна на ядрото на яйцеклетка с ядро соматична клетка, или чрез партеногенеза, т.е. по време на разделяне на неоплодено яйце. И в двата случая клонирането изисква жизнеспособни яйцеклетки, които могат да бъдат получени само от донори.

На обявата на фирма ACT с молба за предоставяне на материал за научни изследвания в областта на клонирането се отзоваха много жени, от които след обстоен преглед на здравословното и психическо състояние бяха избрани 12 донори. Интересното е, че по-голямата част от потенциалните донори казаха, че биха отказали да участват в експерименти за репродуктивно клониране.

На донорките били поставени специални хормонални инжекции, така че при овулация да се отделят не една, а около 10 яйцеклетки. Фибробластите са използвани като източник на ядра за трансплантация в яйцеклетки. Фибробластите са получени от кожни биопсии на анонимни донори, включително пациенти захарен диабет, както и пациенти с увреждания на гръбначния стълб. След като фибробластите бяха изолирани, от тях бяха получени клетъчни култури.

В първите експерименти са използвани ядра от фибробласти. Въпреки това, след трансплантацията на ядрото, въпреки че яйцеклетката започва да се дели, процесът бързо завършва и дори не се образуват две отделни клетки. След поредица от неуспехи американски изследователи решават да използват подхода на Т. Вакаяма и Р. Янагимачи (т.нар. хавайски метод), с който е получена първата клонирана мишка.

Този метод се състои в трансплантиране на цяла яйчникова клетка в яйцеклетка вместо ядрото на соматична клетка (фибробласт). Овариалните клетки осигуряват храненето на развиващата се яйцеклетка и са толкова тясно свързани с нея, че остават на повърхността й дори след овулацията. Тези клетки са толкова малки, че може да се използва цяла клетка вместо ядрото.

В този случай обаче възникнаха значителни трудности. Необходими са повече от 70 експеримента, преди да се получи деляща се яйцеклетка. От 8-те яйцеклетки, в които са въведени клетки от яйчник, две образуват четириклетъчен ембрион, а една формира шестклетъчен ембрион. След това тяхното разделение спря.

Партеногенетичният подход се основава на факта, че яйцеклетката не става хаплоидна веднага, а на доста късен етап от узряването. Ако такава почти узряла яйцеклетка можеше да се активира, т.е. стимулирани да се делят, могат да се получат бластоцисти и стволови клетки. Недостатъкът на този подход е, че получените стволови клетки ще бъдат генетично свързани само с донора на яйцеклетки. По този начин е невъзможно да се получат стволови клетки за други хора - ще е необходима трансплантация на ядра в яйцеклетката.

Преди това имаше успешни опити за активиране на яйца на мишки и зайци с помощта на различни вещества или електрически ток. През 1983 г. Е. Робъртсън получава стволови клетки от партеногенетичен миши ембрион и показва, че те могат да образуват различни тъкани, включително мускулна и нервна тъкан.

С човешкия ембрион всичко се оказа по-сложно. От 22 химически активирани яйцеклетки само 6 са образували нещо, наподобяващо бластоцисти след пет дни. В тези бластоцисти обаче нямаше вътрешна клетъчна маса...

Има три вида клониране на бозайници: ембрионално клониране, клониране на зряла ДНК (репродуктивно клониране, метод на Рослин) и терапевтично (биомедицинско) клониране.

При ембрионално клониранеклетките в резултат на разделянето на оплодената яйцеклетка се делят и продължават да се развиват в независими ембриони. По този начин можете да получите монозиготни близнаци, тризнаци и т.н. до 8 ембриона, развиващи се в нормални организми. Този метод отдавна се използва за клониране на животни от различни видове, но приложимостта му за хора не е достатъчно проучена.

ДНК клонирането се състои в прехвърляне на ядрото на соматична клетка в неоплодена яйцеклетка, от която предварително е отстранено нейното собствено ядро. Такава клетъчна операция е извършена за първи път от генетикът G. Spemann през 20-те години на миналия век.

След отстраняване на ядрото, яйцето различни начинипринудени да навлязат в етапа G0 на клетъчния цикъл. В това състояние клетката е в покой, което е много важно при подготовката й за трансплантация на ново ядро. Ядреният трансфер се осъществява или чрез трансплантация, както е описано по-горе, или чрез сливане на яйцеклетката с друга клетка, която съдържа ядро.

Всяка лаборатория използва свои собствени модификации на тези общи подходи. Най-известен е методът на Рослин, с помощта на който е получена овцата Доли.

За успеха на операцията за ядрен трансфер е важно да се синхронизират клетъчните цикли на донорните клетки и яйцеклетката. Този метод е разработен и използван от I. Wilmut и K. Campbell. Първо донорските клетки (при клониране на овце, от вимето) се поставят в хранителна среда, където започват да се делят. След това един от тях беше избран и поставен в обеднена среда, в резултат на което гладуващата клетка навлезе в G0 стадия на клетъчния цикъл. След отстраняване на ядрото от яйцеклетката, то веднага се поставя до донорната клетка и след 1-8 часа с помощта на електрически импулс се предизвиква клетъчно сливане и активиране на развитието на ембриона.

Само няколко клетки обаче оцеляват след тази процедура. Оцелялата клетка се поставя в яйцепровода на овца и се оставя да се развива приблизително 6 дни, след което се прехвърля в матката, където ембрионалното развитие продължава. Ако всичко вървеше добре, в крайна сметка щеше да се роди клонирана овца — точно генетично копие на овцата, от която беше взета донорската клетка.

Поради високия риск от развитие генетични дефектии рак, много учени и общественици се противопоставят на използването на този метод за клониране на хора. В повечето страни репродуктивното клониране на хора е забранено.

Нов и най-ефективен е хавайският метод за репродуктивно клониране, споменат по-горе. През юни 1998 г. група учени от Хавайския университет успяха да клонират мишка за първи път, произвеждайки три поколения генетично идентични клонинги. Въпреки факта, че генетиката и структурата на клетките на мишката са по-добре проучени от тези на други животни, клонирането на мишка беше трудна задача. Това се дължи на факта, че яйцето на мишката започва да се дели почти веднага след оплождането. Следователно не е съвпадение, че Рослин използва овца за клониране: яйцето й започва да се дели само няколко часа след оплождането.

Wakayama и Yanagimuchi успяха да преодолеят тази трудност и получиха клонинги на мишки с дори по-висок добив (3 от 100 опита) от Wilmut (1 от 277 опита). Вакаяма подходи към проблема за клетъчната синхронизация по различен начин от Уилмут. Клетките на вимето, използвани от Wilmut, трябваше да бъдат изкуствено въведени във фаза G0. Вакаяма от самото начало използва три вида клетки - клетки на Сертоли, мозъчни клетки и клетки на яйчниците - които сами по себе си или винаги са във фаза G0 (първите два вида клетки) или почти винаги във фаза G0 или G1. В допълнение, донорските клетки бяха използвани в рамките на минути след като бяха изолирани от мишката, вместо да бъдат държани в култура.

След отстраняване на ядрото от яйцеклетката в нея се инжектира ядрото на донорска клетка. След около 1 час клетката започва да функционира нормално с ново ядро. След още 5 часа клетката се поставя в специална среда, която стимулира клетъчното делене подобно на това, което се случва при естественото оплождане. В същото време средата съдържаше специално вещество - цитохалазин В, което предотвратяваше развитието на полярни тела. В резултат на това от яйцеклетката се развива ембрион, който след това може да бъде трансплантиран в матката на бъдещата майка.

За да осигури жизнеспособността на клонингите, Уакаяма получи клонинги на клонингите, както и нормално потомство от родителите-клонинги, и до момента на публикуване той получи повече от 50 клонинга.

Биомедицинско клониранеописано по-горе. Различава се от репродуктивното клониране само по това, че яйцеклетката с трансплантираното ядро ​​се развива в изкуствена среда, след което стволовите клетки се отстраняват от бластоциста, а самият предембрион умира. Стволовите клетки могат да бъдат използвани за регенериране на повредени или липсващи органи и тъкани в много случаи, но процедурата за получаването им повдига много морални и етични проблеми и в много страни законодателите обсъждат възможността за забрана на биомедицинското клониране. Въпреки това изследванията в тази област продължават и хиляди пациенти в терминален стадий (болести на Паркинсон и Алцхаймер, диабет, множествена склероза, ревматоиден артрит, рак, както и тези с увреждания на гръбначния мозък) очакват с нетърпение своите положителни резултати.

I. КЛОНИРАНЕТО – ЕТИЧЕН ПРОБЛЕМ

Механизмът на клониране като процедура на генното инженерство по принцип не е много сложен. Обикновена клетка на жив организъм, без да навлизаме в подробности, е така наречената цитоплазма, в която плава ядрото. Ядрото съдържа програмата за развитие на тялото - набор от гени, получени от родителите. Зародишните клетки, за разлика от другите клетки на тялото, са само наполовина завършени. Така женското яйце, способно да произведе ембрион, преди оплождането съдържа непълен набор от гени, в ядрото му няма мъжки набор от гени или по-точно хромозоми. Това обстоятелство предложи на генетиците доста проста експериментална схема

Ядрото се отстранява от репродуктивната яйцеклетка на животно и вместо това се въвежда ядро ​​от всяка обикновена (неполова) клетка на донорния организъм.Такова ядро ​​съдържа пълна генетична информация за тялото му и сега, ако изкуствено създадена клетка (цитоплазмата от един организъм и ядрото от друг) се засажда в репродуктивния орган на осиновителката, тогава организмът, роден от нея, ще бъде генетично копие (клонинг) на този, от който е взето ядрото. Такъв продукт на човешка ръка беше овцата Доли, за която вече много се писа и говори. Неговите създатели са група биолози, ръководени от Иън Уилмът от института Рослин в Единбург (Шотландия).

Разбира се, това е голямо научно постижение. Ценността на разработената методология е, че тя отвори възможността първоначално да се оцени оригиналността и полезността на вече оформен организъм и след това да се вземе решение за целесъобразността на създаването на идентично копие. Преди това тази техника беше приложима само за създаване на копия на ембриони, тоест развиващи се ценни организми; което не беше ясно. Първата публикация в списание Nature обаче не дава окончателен отговор на въпроса: възможно ли е да се получат копия на базата на клетки (ядра) на възрастен организъм. Първо се описва единственият положителен резултат, който все още не е потвърден нито от самите автори, нито от някой друг. Второ, статията не отговаря на редица други въпроси. И най-важното: авторите на работата не могат да кажат със сигурност от ядрото на коя клетка е получена Доли. За клониране взехме клетки от епитела на млечната жлеза, тоест вимето на възрастна бременна овца. Това може да е много специфична и рядка клетка в тялото, която се появява в млечната жлеза по време на бременност. Трябва също така да се има предвид, че производството на Доли от ядрото на соматична клетка (ако това наистина се е случило) значително променя нашето разбиране за механизмите на развитие на организмите и промените в генетичния материал, съпътстващи този процес. Поне доскоро се смяташе, че различни видове мутации, натрупващи се в генома, трябва да пречат на процеса на клониране.

Реконструкция, технически не сложна операция, най-често се извършва с обикновени механични инструменти, само много малки. Това обаче изисква много опит и умения. В крайна сметка размерът на клетката е доста малък - в рамките на 1020 микрона, а ядрото е още по-малко. Шотландските експериментатори използваха по-специално електрически разряд, за да слеят ядрото и яйцето. В други етапи на експеримента има определени тънкости. Но те са технически преодолими.

Все още е невъзможно да се каже със сигурност колко надежден е предложеният подход. Уилмут извършва около 300 ядрени трансплантации от епителни клетки, но се получава само една нормална възрастна овца, генетично подобна на ядрения донор. Не може да се изключи, че следвайки този път, със следващите стотици трансплантации няма да е възможно да се получи нито едно копие. Тревожно е, че около тази работа има твърде много шум. Възможно е в него да има елемент на самореклама.

Опитът с Доли показа, че във възрастен организъм отделни клетки могат да се запазят и да се развият в цял жив организъм. И основното ще бъде търсенето на тези специфични клетки. Когато се оценяват бъдещите перспективи за клониране, трябва да се има предвид още един проблем: генните копия могат да бъдат отбити само безполово. Също така не може да се изключи, че полученото генетично копие изобщо няма да може да създаде потомство. Въпреки това, човек може да си представи, че в бъдеще, с добре установена, евтина технология за клониране, ще бъде възможно да се получат стада от елитни овце и крави. Вероятно по този начин ще бъде възможно да се коригира ситуацията със застрашените видове животни, включени в Червената книга, например чрез трансплантиране на ядрото на замразена клетка от мамут в яйцеклетка на слон от зоопарк. В Русия отдавна има специалисти, които са потенциално способни да решават проблемите на ембриогенетиката. За съжаление през последните години много от тях работят в чужбина и между другото са много ценени там. И все пак имаме известни успехи в тази посока, които на първо място са свързани с прехвърлянето на гени в ядрата на зиготите и ембрионалните клетки и последващото производство на цели организми от тях. Такива експерименти се провеждат както в Руската академия на селскостопанските науки, така и в Руската академия на науките. Например, нашият институт наскоро успя за първи път в Русия да получи мишка, в която един от гените е целенасочено унищожен (това се нарича ген нокаут). Такъв експеримент е фундаментално не по-малко сложен от клонирането на мишка с помощта на ембрионални клетки. На първия етап получихме химера, тоест организъм, в който някои от клетките идват от една двойка родители, а някои от друга двойка.

Производството на химери - овце кози е реален факт. В този случай се използва следната техника - прехвърляне на цели ембрионални клетки от един вид организъм в ранни ембриони на друг вид. Наскоро беше съобщено за частично ембрионално развитие на хибрид, състоящ се от свинско ядро, прехвърлено в яйце на крава. Така че сега е трудно да си представим напълно фантастичните възможности, които съвременната молекулярна генетика и ембриогенетика носят.

Основната интрига в проблема е клонирането на хора? Но тук трябва да имаме предвид не толкова технически проблеми, колкото етични и психологически. Първо: възможно е да има дефекти в процеса на клониране, което е приемливо в случай на животни и неприемливо в случай на клониране на хора. Освен това трябва да се има предвид, че само 50 процента от човека като индивид се формира под въздействието на гените, а останалото до голяма степен се определя от условията на живот. Невъзможно е напълно да се възпроизведат материалните и социални условия на развитие, в които се е формирал генетичният оригинал. Вместо гений може да се окажете с успешен рецидивист; вместо с талантлив учен може да се окажете с неспособен бизнесмен. И въпреки че всички негативни аспекти са очевидни, е невъзможно да се забрани работата по клониране на хора. Големите пари могат да решат всичко. Имаме нужда от подробен анализ на ситуацията и ясна законова регламентация.

Ето защо, без да чакаме истинския успех на учените в тази посока, трябва да помислим за разработването на правни документи, регулиращи подобни дейности. Президентът Клинтън, както знаете, веднага след публикуването на статия по тази тема въведе забрана за подобни експерименти. Обсъжда се и в нашата Дума, в Европейската комисия по етика.

В Англия от 6 години има закон, според който е забранено да се работи с ядра и клетки на човешки ембриони. Работата на шотландските учени обаче не попада в обхвата на този закон, тъй като те са използвали клетъчни ядра от възрастни овце. Факт е, че когато се подготвяше забранителният закон, никой не можеше да си представи, че е възможно подобно нещо. Сега в Англия има суматоха, в която се включиха дори религиозни организации. Имаше предупреждения да не се публикува статия за Доли в списанието. Когато обсъждаме теоретично ползите от създаването на генни копия, имаме предвид такива хуманни перспективи като използването на клониране за създаване на дублиращи се генетични органи с цел трансплантация без риск от тяхното отхвърляне.

Най-важните открития в биологията през 20 век

Точно както в края на 19 век откритията на физиката рентгенови лъчии радиоактивността стимулира развитието на природните науки през следващия век, така че постиженията на молекулярната биология в края на 20 век очевидно ще определят...

Клониране на животни

В своя експеримент Кембъл и колегите му извлекли овчи ембрион от ранна фазаразвитие (на етапа на ембрионалния диск) на клетката и отгледаха клетъчна култура, тоест постигнаха това...

Основните проблеми на генетиката и ролята на размножаването в развитието на живите същества

Терминът "клонинг" произлиза от гръцката дума "клон", която означава клонка, издънка, резник и е свързан предимно с вегетативното размножаване. Клониране на растения чрез резници, пъпки или грудки в селското стопанство...

Основи на биотехнологията и нейната научно-производствена база

Характеристики на клонирането

Клонингът е еднояйчен близнак на друг човек, забавен във времето. По същество дори не говорим за клониране, а за получаване на копие на индивид, тъй като терминът „клониране“ предполага получаване на определен брой индивиди...

Приложни области на генното инженерство

Няколко поредни десетилетия учени от цял ​​свят се опитват да изследват човешкия геном, където се съхранява цялата му наследствена информация. Първият етап от това глобално изследване беше създаването на проекта за човешкия геном през 1990 г.

Клонирането на растения, за разлика от клонирането на животни, е често срещан процес, с който се сблъсква всеки градинар или градинар. В края на краищата, растението често се размножава чрез издънки, резници, пипала и др. Това е пример за клониране...

Процесът и проблемите на клонирането

Експериментите с клониране на хора продължават от много години. През 1993 г. учен от Южна Корея (Kyungji University) създава човешки клонинг, отглежда го до 4 клетки и го унищожава. Единственият начин да разберете дали експериментът е бил успешен е...

Възпроизвеждането е едно от основните свойства на живите същества. Методи и форми на размножаване на организмите

Използване на идентични деца безполово размножаваненаречено клониране. При естествени условия рядко се появяват клонинги. Добре известен пример за естествено клониране...

Съвременни биотехнологии

Клонирането е набор от методи, използвани за получаване на клонинги. Клонирането на многоклетъчни организми включва прехвърляне на ядра на соматични клетки в оплодена яйцеклетка с отстранен пронуклеус. Дж...

Съвременни проблеми на клонирането. Етичната им същност

Може би едно от най-забележителните постижения на генетиката в последно време е експериментът за клониране на овце, успешно завършен на 23 февруари 1997 г. от учени от университета Рослин в Шотландия под ръководството на Иън Уилмът. За това...

Трансформацията на бактерии като основа на генното инженерство и молекулярното клониране

Молекулярно клониране (молекулярно клониране или генно клониране) - клониране на ДНК молекули (включително гени, генни фрагменти, набори от гени, ДНК последователности, които не съдържат гени)...

Клониране

Комерсиално клониране

IN последните десетилетияминалия век имаше бързо развитие на един от най-интересните клонове на биологичната наука - молекулярната генетика. Още в началото на 70-те години на миналия век възниква ново направление в генетиката - генното инженерство. Въз основа на неговата методология започват да се развиват различни видове биотехнологии и да се създават генетично модифицирани организми. Появи се възможността за генна терапия за някои човешки заболявания. Към днешна дата учените са направили много открития в областта на клонирането на животни от соматични клетки, които успешно се използват на практика.

Идеята за клониране Хомо сапиенспоставя проблеми пред човечеството, с които не се е сблъсквало досега. Науката се развива по такъв начин, че всяка нова стъпка носи със себе си не само нови, непознати досега възможности, но и нови опасности.

Какво е клонирането като такова? В биологията - метод за получаване на няколко еднакви организма чрез безполово (включително вегетативно) размножаване, разказва енциклопедията "Кръгосвет". Точно толкова видове растения и някои животни се възпроизвеждат в природата в продължение на милиони години. Сега обаче терминът "клониране" обикновено се използва в по-тесен смисъл и означава копиране на клетки, гени, антитела и дори многоклетъчни организми в лабораторията. Екземплярите, които се появяват в резултат на безполово размножаване, по дефиниция са генетично идентични, но в тях може да се наблюдава наследствена променливост, причинена от случайни мутации или създадена изкуствено чрез лабораторни методи. Терминът „клонинг“ като такъв идва от гръцката дума „клон“, която означава клонка, издънка, резник и се отнася предимно до вегетативното размножаване. Клонирането на растения от резници, пъпки или грудки в селското стопанство е известно от хиляди години. При вегетативно размножаване и клониране гените не се разпределят между потомците, както при половото размножаване, а се съхраняват в в пълна сила. Само при животните всичко се случва по различен начин. Тъй като животинските клетки растат, настъпва тяхната специализация, тоест клетките губят способността да внедряват цялата генетична информация, вградена в ядрото на много поколения.

Това е схемата за клониране, дадена от д-р Еди Лоурънс (по материали от руската ВВС).

Какво се разбира под репродуктивно клониране? Това е изкуствено възпроизвеждане в лабораторни условия на генетично точно копие на всяко живо същество. Терапевтичното клониране от своя страна означава същото репродуктивно клониране, но с ограничен период на растеж на ембриона или, както казват експертите, „бластоциста“ до 14 дни. След две седмици процесът на възпроизвеждане на клетките се прекъсва. Такива клетки на бъдещи органи се наричат ​​„ембрионални стволови клетки“.

Преди около половин век бяха открити ДНК вериги. Изследването на ДНК доведе до откриването на процеса на изкуствено клониране на животни.

Възможността за клониране на ембриони на гръбначни животни е демонстрирана за първи път в началото на 50-те години на миналия век при експерименти върху земноводни. Експериментите с тях показват, че серийните ядрени трансплантации и ин витро култивирането на клетки повишават до известна степен тази способност. След получаване на патент през 1981 г. се появява първото клонирано животно - мишка. В началото на 90-те години изследванията на учените се насочиха към големите бозайници. Реконструираните яйца от големи домашни животни, крави или овце не се култивират първо. инвитро, а in vivo- в завързания яйцепровод на овца - междинният (първи) реципиент. След това те се измиват оттам и се трансплантират в матката на крайния (втори) реципиент - съответно крава или овца, където протича тяхното развитие до раждането на бебето. Преди време медиите бяха шокирани от съобщения за появата на Доли, шотландска овца, която според създателите й представлява точно копие на нейната генетична материя. По-късно се появява американското биче Джеферсън и второ биче, отгледано от френски биолози.

Внезапно група учени от Рокфелер и Хавайския университет се сблъскаха с проблема с клонирането на мишки в шесто поколение. Според резултатите от изследването има доказателства, че експерименталните животни развиват определен скрит дефект, ясно придобит по време на процеса на клониране. Предлагат се две версии на това явление. Едната е, че краят на хромозомата ще трябва да се „износва“ с всяко поколение, ставайки по-къс, което може да доведе до дегенерация, тоест до невъзможност за по-нататъшно размножаване и до преждевременно стареене на клонингите. Втората версия е влошаване на общото здравословно състояние на клонираните мишки при всяко ново клониране. Но тази версия все още не е потвърдена. Всички тези данни са тревожни и привличат вниманието към факта, че други бозайници (включително хората) може да не избегнат същата „съдба“.

Въпреки това мнозина виждат някои положителни аспекти в клонирането и също толкова много го използват. Според Genoterra.ru, биотехнологичната компания Genetic Savings & Clone, която има четири години опит в клонирането на котки, вече работи по поръчки от шест клиенти, които биха искали да видят клонинги на своите домашни любимци, след като починат. Това удоволствие ще им струва 50 000 долара. Тази седмица компанията представи своята четвърта клонирана котка на обществеността на Международното изложение за котки в Хюстън, САЩ. Тази котка беше наречена Праскови, чийто ядрен донор е котката Манго. Като цяло си приличат, но клонингът има светло петно ​​на гърба. Такива разлики в клонингите са неизбежни, тъй като митохондриалната ДНК остава в енуклеираната реципиентна яйцеклетка, която се различава от донорната. Различни фактори на околната среда също играят значителна роля в развитието на животните. Компанията планира да започне клонирането на кучета през 2005 г.

В допълнение, Genetic Savings & Clone наскоро лицензира нова, подобрена версия на процеса на клониране и демонстрира резултата - две клонирани котенца на име Табули и Баба Гануш. Нов процес, наречен „трансфер на хроматин“, прехвърля генетичен материал много по-внимателно и напълно от донорната клетка към яйцеклетката, която трябва да прерасне в клонинг. Ключът е в отварянето на ядрената мембрана и премахването на протеините на кожните клетки, които не са необходими за този процес (което обикновено се използва при клонирането). Този тип клониране води до успеваемост от над 8 процента, според статия на Genoterra.ru. „Пречистеният“ хроматин изглежда произвежда клонирани ембриони, по-сходни с оригиналния организъм, както се вижда от котенца, които са подобни на прототипа не само на външен вид, но изглежда и по характер.

Но връщането на любимо животно в къщата е илюзия, защото определението „съвсем същото“ се отнася само до генетичния набор, в противен случай то пак ще бъде различно същество.

През 2002 г. е формирана почти пълна генетична карта на човека. В същото време компанията Clonaid (част от религиозната секта Raelian Movement) обяви, че е клонирала човек за първи път в света. През това време според компанията са се родили три клонирани деца, но не са представени сериозни доказателства за това. Clonaid моли всеки да плати 200 000 долара за правото да направи свое собствено копие.

Какви са практическите ползи от клонирането?

Развитието на биотехнологията за получаване на големи количества стволови клетки чрез терапевтично клониране ще позволи на лекарите да коригират и лекуват много досега нелечими заболявания, като диабет (инсулинозависим), болест на Паркинсон, болест на Алцхаймер (сенилна деменция), заболявания на сърдечния мускул (миокарден инфаркт), бъбречни заболявания, чернодробни заболявания, костни заболявания, заболявания на кръвта и др.

Новата медицина ще се основава на два основни процеса: отглеждане на здрава тъкан от стволови клетки и трансплантиране на такава тъкан на мястото на увредена или болна тъкан. Методът за създаване на здрави тъкани се основава на два сложни биологични процеса - първоначалното клониране на човешки ембриони до етапа на поява на "стволови" клетки и последващото култивиране на получените клетки и култивирането на необходимите тъкани и евентуално , органи в хранителни среди.

Отдавна хората са мечтали да отглеждат само висококачествени и вкусни зеленчуци и плодове, да отглеждат крави с добра млечност, овце с голям косъм на вълна или отлични кокошки носачки и да имат домашни животни - точни копия на любимите, които имат вече са остарели. Едва наскоро обаче този здравословен интерес беше подхранван от успехите на учените в клонирането на животни и растения. Но наистина ли е възможно тази мечта на човечеството да се реализира чрез методите на клониране?

Появата в полетата на трансгенни растителни сортове, устойчиви на насекоми, хербициди и вируси, бележи нова ерав селскостопанското производство. Растенията, създадени от генните инженери, не само ще могат да изхранват нарастващото население на планетата, но и ще се превърнат в основен източник на евтини лекарства и материали.

Растителната биотехнология изоставаше значително доскоро, но сега на пазара се наблюдава стабилно нарастване на дела на трансгенни растения с нови полезни свойства. Това са данните, дадени в статията „Биотехнология на растенията“: „Клонираните растения в САЩ още през 1996 г. заемат площ от 1,2 милиона хектара, която през 1998 г. се увеличава до 24,2 милиона хектара.“ Тъй като основните трансгенни форми на царевица, соя и памук с устойчивост на хербициди и насекоми са се доказали добре, има всички основания да се очаква, че площта с клонирани растения ще се увеличи няколко пъти в бъдеще.

Историята на генното инженерство на растенията започва през 1982 г., когато за първи път са получени генетично трансформирани растения. Методът на трансформация се основава на естествената способност на бактерията Agrobacterium tumefaciensгенетично модифицирани растения. По този начин, с помощта на култивиране на растителни клетки и тъкани, които гарантират природата на растението без вируси, са разработени карамфили, хризантеми, гербери и други декоративни растения, продавани навсякъде. Можете също така да закупите цветя от екзотични растения орхидеи, чието производство на клонинги вече има индустриална основа. Някои сортове ягоди, малини и цитрусови плодове са отгледани с помощта на техники за клониране. Преди това са били необходими 10-30 години, за да се създаде нов сорт, но сега, благодарение на използването на методи за тъканни култури, този период е намален до няколко месеца. Работата, свързана с производството на медицински и технически вещества на базата на култивиране на растителни тъкани, които не могат да бъдат получени чрез синтез, се признава за много обещаваща. Така изохинолиновият алкалоид берберин вече се получава по подобен начин от клетъчните структури на берберис, а гинзенозидът се получава от женшен.

Известно е, че всеки напредък в растителната биотехнология ще зависи от развитието на генетични системи и инструменти, които ще позволят по-ефективно управление на трансгените.

Що се отнася до животните, от началото на 19 век учените се опитват да разрешат въпроса дали стесняването на функциите на ядрото на диференцирана клетка е необратим процес. Впоследствие е разработена техника за клониране на ядра. Най-голям успех в клонирането на ембриони на земноводни постига английският биолог Джон Гърдън. Той използва метода на серийните ядрени трансплантации и потвърждава хипотезата си за постепенната загуба на потентност с напредването на развитието. Други изследователи са получили подобни резултати.

Въпреки тези успехи той отбелязва в статията си „Руски медицински сървър", проблемът с клонирането на земноводни остава нерешен и до днес. Сега можем да преценим, че този модел не е бил много успешно избран от учените за такова изследване, тъй като клонирането на бозайници се оказа по-просто нещо. Не забравяйте, че развитието на микроскопични оборудване и технология Микроманипулацията по това време все още не позволяваше манипулиране на ембриони на бозайници и ядрена трансплантация. Обемът на яйцеклетката на земноводните е приблизително 1000 пъти по-голям от обема на плацентния овоцит, поради което земноводните бяха толкова привлекателни за изучаване на ранните процеси на развитие .

В момента се извършва фундаментални изследванияпроблеми с клонирането на мишки. Пълна ембрионално развитиеи раждането на здрави и фертилни клонални мишки се постига само чрез трансплантация на кумулусни клетъчни ядра, клетки на Сертоли, фибробласти на върха на опашката, ембрионални стволови клетки и фетални гонадални клетки. В тези случаи броят на новородените мишки не надвишава 3% от общия брой на реконструираните яйцеклетки.

Клонирането на домашни любимци се оказа по-трудно от очакваното. През 2001 г. Genetic Savings and Clone обявиха раждането на първата клонирана котка в света. Тази компания, чието седалище се намира в модерното предградие на Сан Франциско Саосалито, е специализирана в "обезсмъртяването" на домашни любимци - котки и кучета. Въпреки факта, че първата в света клонирана котка е "направена като копие", тя не прилича по цвят нито на естествената си майка (донор на ДНК), нито на осиновената (която е носила ембриона). Учените обясняват това с факта, че оцветяването на козината само частично зависи от генетичната информация; факторите на развитието също влияят.

Въпреки това, вдъхновена от първоначалния успех, компанията започна комерсиално клониране на първата партида клонирани котки по търговска поръчка. Цената на услугата е 50 хиляди долара.

„Преди една година казахме, че ще започнем търговска услуга в рамките на една година, а сега измина една година“, казва Бен Карлсън, говорител на Genetic Savings & Clone, „и все още не е възможно да се направят прогнози за това колко време ще е необходимо да се усъвършенства технологията, за да се получат добри резултати."

Все още изобщо не е възможно да се клонират кучета. Те имат, според учените, много сложен репродуктивен цикъл и техните яйца са трудни за получаване и отглеждане.

Днес основната дейност на GSC не е клонирането (все още не е налично в търговската мрежа), а по-скоро съхраняването на животински ДНК проби. Такава биопсия в САЩ струва от 100 до 500 долара в зависимост от параметрите на домашния любимец.

Експертите обаче предупреждават, че собствениците, които се доверяват на компанията за клониране на любимците им, могат да бъдат разочаровани. По правило любовта към определена котка или куче се определя от неговите навици и характер, което няма много общо с гените. Те отбелязват, че външните фактори оказват не по-малко влияние върху развитието на животно от наследствеността.

Клонирането на овцата Доли през 1996 г. от Иън Уилмът и колегите му от института Рослин в Единбург предизвика фурор по целия свят. Доли е зачената от млечната жлеза на отдавна умряла овца, а клетките й са съхранявани в течен азот. Техниката, чрез която е създадена Доли, е известна като ядрен трансфер, което означава, че ядрото на неоплодената яйцеклетка се отстранява и на негово място се поставя ядро ​​от соматична клетка. От 277 яйцеклетки с ядрена трансплантация, само една се е развила в относително здраво животно. Този метод на размножаване е „безполов“, защото не изисква по едно от всеки пол, за да създаде дете. Успехът на Wilmut се превърна в международна сензация.

През декември 1998 г. стана известно за успешни опити за клониране на говеда, когато японците И. Като, Т. Тани и др. успя да получи 8 здрави телета след прехвърляне на 10 реконструирани ембриона в матката на крави реципиенти.

Очевидно изискванията на животновъдите за копия на техните животни са много по-скромни от тези на тези, които искат да клонират своите домашни любимци. Един клонинг би дал същото количество мляко като „клонична майка“, но какъв цвят и характер е – каква е разликата? Въз основа на това новозеландските биолози наскоро направиха нова важна стъпка в клонирането на крави. За разлика от американските си колеги от Калифорния, те се ограничиха да възпроизведат само една черта на клонираното животно. В техния случай способността на кравата да произвежда мляко с високо съдържание на протеини. Както е типично за всички експерименти по клониране, процентът на оцелелите ембриони е много нисък. От 126-те трансгенни клонинга само 11 оцеляха и само девет от тях имаха необходимата способност. Така че перспективите за развитие на тази област на клониране, както се казва, са „очевидни“.

В края на 2000 г. - началото на 2001 г. целият научен свят проследи опита на изследователи от американската компания AST да клонират застрашения вид бивол Bos gaurus (giaur), който някога е бил широко разпространен в Индия и Югозападна Азия. Соматични ядрени донорни клетки (кожни фибробласти) бяха получени в резултат на постмортална биопсия от бик на възраст 5 години и след два пасажа в културата бяха съхранявани в криоконсервирано състояние в течен азот за дълго време (8 години). Реализирани са общо четири бременности. За да се потвърди генетичният произход на плодовете, два от тях бяха селективно отстранени. Цитогенетичният анализ потвърди наличието в клетките на нормален кариотип, характерен за giaours, но се оказа, че цялата митохондриална ДНК идва от яйца на крави донори от друг вид (Bos taurus).

За съжаление, според опита на американски учени, една от бременностите е била прекъсната на 200 дни, а в резултат на друга се е родило теле, което е починало 48 часа по-късно.Представители на компанията заявиха, че това се е случило „поради инфекциозна клостридиална инфекция. ентерит, който не е свързан с клонирането“.

Реализиране на пълния потенциал на новата технология за клониране за спасяване на застрашени животински видове може да бъде възможно само с разумен подход към решаването на възникващи проблеми. Заслужава да се отбележи, че в резултат на клонирането често се откриват различни патологии на плода: хипертрофирана плацента, хидроалантоис, плацентоми, разширени кръвоносни съдове на пъпната връв, подуване на мембраните. Клонингите, умрели в рамките на няколко дни след раждането, се характеризират с наличие на патология на сърцето, белите дробове, бъбреците и мозъка. Така нареченият „синдром на голям младеж“ също е често срещан при новородени.

Клонираните животни не живеят дълго и имат намалена способност да се борят с болести. Това показаха експерименти, резултатите от които бяха публикувани от изследователи от Националния институт по инфекциозни болести в Токио, съобщава Newsru.com За експериментите те подбраха 12 клонирани мишки и още толкова родени по естествен път. Клонингите започнаха да умират след 311 дни живот. Десет от тях умряха, преди дори да издържат 800 дни. През същото време умря само една „нормална“ мишка. Повечето от клонингите са починали от остра пневмония и чернодробно заболяване. Очевидно тяхната имунна система не може да се бори с инфекциите и да произведе достатъчно от необходимите антитела, твърдят японски изследователи.

Причините за слабостта на клонингите, според тях, трябва да бъдат внимателно проучени и може да са свързани с нарушения на генетично ниво и недостатъци на сегашната технология за възпроизвеждане.

Учените обаче не спират в своите изследвания. Много хора виждат широки перспективи за клонирането. Например учените от британската компания PPL Therapeutics, които успешно клонираха пет прасенца във Вирджиния, чиито органи и тъкани могат да бъдат използвани за трансплантация на болни хора, смятат, че клиничните изпитвания на подобни операции могат да започнат през следващите четири години, съобщават те.

Но, както отбелязват много експерти, преди широкомащабните трансплантации на органи от прасета на хора, обществото и научният свят все още трябва да разрешат редица трудни етични въпроси, като например „правилността“ на трансплантирането на животински органи в човешкото тяло или замяната органи на един вид живи същества с органи от различен тип.

От друга страна, много учени смятат, че много скоро клонирането на селскостопански животни ще започне да дава плодове. Мляко от клонирани крави и месо от потомство на клонирани крави и прасета може да се появят в продажба още през следващата година. Всъщност дори сега в САЩ, където компаниите, занимаващи се с животновъдство, вече са създали около сто клонинга на най-добрите представители на елитни породи, няма официална забрана за подобни дейности.

Има обаче неофициално искане от Администрацията по храните и лекарствата (FDA) да не се бърза с пускането на пазара на такива продукти. Националната академия на науките на САЩ затвърди убеждението, че подобни продукти са безопасни за здравето. Както съобщава Mednovosti, заключенията на комисията, занимаваща се с клонирането на крави и прасета, съдържат препоръки за някои допълнителни изследвания, но като цяло учените смятат продажбата на продукти от клонирани животни и тяхното потомство за безопасна. Разбира се, не говорим за клане на клонирани животни за месо. Сега това е много скъп процес, който обикновено струва над $20 000. Въпреки това, животни от първо или второ поколение потомство от клонинги могат да се използват за месо. Експертите от FDA обаче се притесняват, че когато животните се клонират, собствениците може да се изкушат да променят гените си, за да подобрят техните характеристики. Учените се страхуват от това много повече от самото клониране, при което гените на животните остават непроменени.

Но в Япония от 1999 г. е разрешено да се попълват добитъка от млечни и говежди породи, като се използва техниката на „възпроизвеждане“ на оплодени яйца. Комерсиалното клониране в класическия смисъл обаче е забранено, т.е. „използване на соматична (нерепродуктивна) клетка“. Но има голяма вероятност Япония все пак да стане първата страна в света, където месо от клонирани животни ще се появи на рафтовете на магазините.

По един или друг начин, възможностите за клониране отварят нови перспективи за градинари, животновъди и медицина, въпреки че в момента използването му е ограничено от нерешени технологични и биологични проблеми. Освен това липсват познания за структурата на геномите на селскостопанските животни, които са необходими за тяхната целенасочена промяна. Продуктите от клонирани животни трябва първо да бъдат одобрени от съответния компетентен орган. държавна агенция, отговаряща за използването на хранителни и лекарствени ресурси, която забранява продажбата на мляко или месо от генетично модифицирани и клонирани животни, докато не разработи всички необходими правила. Тепърва ще се провеждат и експерименти за проверка на безопасността на полученото мляко за хората. Въпреки това, независимо от всичко, може би рано или късно стада от клонирани и генетично модифицирани крави ще бродят из полетата и ливадите, а любимите лаещи и мъркащи домашни любимци ще радват погледа на своите собственици в продължение на десетилетия и ще гледат вярно в очите им.

Въведение.

Проблемът с клонирането на животни напоследък придоби не само научна, но и социална значимост, поради което е широко отразяван в медиите, често от некомпетентни хора и с неразбиране на същността на проблема. В тази връзка е необходимо да се подчертае състоянието на нещата.

Терминът клонинг идва от гръцката дума „клон“, което означава клонка, издънка, потомство. На клонирането могат да се дадат много определения, ето някои от най-често срещаните: клонирането е популация от клетки или организми, произлезли от общ предшественик чрез безполово възпроизвеждане, като потомъкът е генетично идентичен на своя предшественик.

Възпроизвеждането на организми, които напълно възпроизвеждат индивид, е възможно само ако генетичната информация на майката се предаде на нейните дъщери без никакви промени. Но по време на естественото сексуално размножаване мейозата предотвратява това. По време на това незряла яйцеклетка, която има двоен или диплоиден набор от хромозоми - носители на наследствена информация - се дели два пъти и в резултат на това се образуват четири хаплоидни клетки с един набор от хромозоми. Три от тях се израждат, а четвъртият, с голям запас от хранителни вещества, се превръща в яйце. При много животни, поради хаплоидния си характер, той не може да се развие в нов организъм. Това изисква торене. Организъм, който се развива от оплодена яйцеклетка, придобива характеристики, които се определят от взаимодействието на майчината и бащината наследственост. Следователно по време на половото размножаване майката не може да се повтори в потомството.

Как може, противно на този строг модел, да се принуди една клетка да се развива само с майчиния диплоиден набор от хромозоми? Теоретично е намерено решение на този труден биологичен проблем.

растения.

Клонирането, на първо място, първоначално се отнася до вегетативното размножаване. Клонирането на растения с помощта на резници, пъпки или грудки е известно от повече от 4 хиляди години. От 70-те години. През този век малки групи и дори соматични (нерепродуктивни) клетки започват да се използват широко за клониране на растения.

Факт е, че при растенията, за разлика от животните, докато растат, по време на клетъчната специализация - диференциация - клетките не губят своите така наречени тотипотентни свойства, тоест не губят способността си да прилагат цялата генетична информация, съдържаща се в ядрото . Следователно почти всяка растителна клетка, която е запазила ядрото си по време на процеса на диференциация, може да предизвика нов оргазъм. Тази характеристика на растителните клетки е в основата на много генетика и методи за размножаване.

При вегетативно размножаване и клониране гените не се разпределят между потоци, както при половото размножаване, а се запазват в своята цялост за много поколения.Всички организми, които са част от определен клонинг, имат еднакъв набор от гени и не се различават фенотипно един от друг.

Животинските клетки, когато се диференцират, губят тотипотентността си и това е една от съществените разлики от растителните клетки. Както ще бъде показано по-долу, тук се крие основната пречка пред клонирането на възрастни гръбначни животни.

Клониране на копринени буби.

Изобретяването на клонирането на животни, разбира се, трябва да се отдаде на руските учени. Преди сто години руският зоолог от Московския университет А.А. Тихомиров пръв открива, че тестисите на копринената буба в резултат на различни химически и физически влияниязапочват да се развиват без оплождане.

Въпреки това, това развитие, наречено партеногенеза, спря рано: партеногенетичните ембриони умряха дори преди ларвите да се излюпят от яйцата. Но това вече беше прелюдия към клонирането на животни.

Б.Л.Л. Астауров през 30-те години. в резултат на дългосрочни изследвания, придобили световна известност, той избра термичен ефект, който едновременно активира неоплодената яйцеклетка за развитие и блокира етапа на мейоза, т.е. трансформацията на диплоидното ядро ​​на яйцеклетката в хаплоидно. . Развитието, при което ядрото остава диплоидно, завършва с излюпването на ларви, които точно повтарят генотипа на майката, включително пола. Така в резултат на амейотичната партеногенеза са получени първите генетични копия, идентични на майката.

Броят на излюпените партеногенетични гъсеници зависи от жизнеспособността на майката.

Следователно при „чистите“ породи процентът на излюпване на гъсеници не надвишава 1%, докато при много по-жизнеспособни междурасови хибриди достига 40-50%. Въпреки огромния успех, авторът на този метод преживя горчиво разочарование: партеногенетичното потомство се характеризираше с намалена жизнеспособност в ембрионалните и постембрионалните стадии на развитие (гъсеници, какавиди, пеперуди). Гъсениците се развиваха неравномерно, много от тях бяха грозни, а пашкулите, които свиваха, варираха по тегло. По-късно Астауров подобрява метода, като използва хибридизация между линии за размножаване. Така че той успя да повиши жизнеспособността на новите клонове до нормалното, но не успя да доведе други количествени характеристики до това ниво: например масата на партеногенетичните пашкули не надвишава 82% от масата на нормалните пашкули от същия генотип .

По-късно са установени причините за партеногенетичната депресия и с помощта на сложни методи, които позволяват натрупването на „гени на партеногенезата“, са развъждани нови високо жизнеспособни клонинги на женски, а по-късно и на партеногенетични мъже. Чрез кръстосване на такива мъже с техните „майки“ или жени от други клонове, склонни към партеногенеза, те получават потомство с още по-голяма склонност към партеногенеза. Създадени са нови клонинги от най-добрите женски в това отношение.

В резултат на многогодишна селекция беше възможно да се натрупат безпрецедентни клонинги в генотипа на избраните голямо числогени, които причиняват висока склонност към партеногенеза. Степента на излюпване на гъсениците достигна 90%, а жизнеспособността им се увеличи до 95-100%, превъзхождайки конвенционалните породи и хибриди в това отношение. Впоследствие два генетично рязко различни клонинга от различни раси бяха „кръстосани“ с помощта на партеногенетични мъже и от най-добрите хибридни женски бяха отгледани свръхжизнеспособни клонове.

Най-накрая се научиха как да клонират мъжки копринени буби. Това стана възможно, след като беше възможно да се получат мъже, в които всички сдвоени гени бяха идентични или хомозиготни. Първоначално такива мъже са били клонирани чрез специална мъжка партеногенеза (андрогенеза). За да направите това, излагането на гама лъчи и висока температуралишава яйцеклетката от способността да се опложда. Ядрото на сперматозоидите, които проникнаха в такова яйце, без да срещнат способно женско ядро, самото, удвоявайки се, започна да развива мъжки ембрион, който естествено повтаря генотипа на бащата. По този начин мъжките клонинги се поддържат в продължение на десетки поколения. По-късно един от тези клонове се трансформира в двуполова линия, също състояща се от генетично идентични (с изключение на половите хромозоми), сега женски и мъжки. Тъй като напълно хомозиготният баща, който инициира тази линия, е възникнал в резултат на възпроизвеждане, приравнено на самооплождане, самият той и линията на близнаците от двата пола са с намалена жизнеспособност. Чрез кръстосването на две такива линии една с друга те започнаха лесно да получават хибридни и високо жизнеспособни двойници в неограничени количества.

Резултати от клонирането на копринени буби: получените клонинги на женски и мъжки буби са неподходящи за практическо бубарство, но това не е краят на всички надежди. Препоръчително е клонингите да се използват не за директна употреба в бубарската практика, а за отглеждане на потомство с изключителна продуктивност. Приблизителна диаграма за използване на клонинги в промишлено производствокакто следва. от голямо количествопашкулите се избират от тези, от които се развиват женски с изключителна продуктивност, и от всеки се получава партеногенетично потомство; за по-нататъшна работа се използват партеногенетични клонове, които повтарят високата продуктивност на майката и проявяват висока склонност към партеногенеза. Това е последвано от кръстосване с определени клонирани мъжки и от полученото хибридно поколение се избират две продукции, само тези клонинги, които са дали потомство, което е отлично във всички отношения. Неговите високи качества се дължат не само на предишна селекция, но и на факта, че в процеса на селекция на индивиди за висока склонност към партеногенеза, в техния генотип се формира комплекс от гени за жизнеспособност, компенсиращи вредните ефекти от изкуственото размножаване. При прехвърляне на клонинги към полово размножаванетози комплекс, тъй като е небалансиран, значително увеличава хетерозиса.

Първи опити върху земноводни

Възможността за клониране на ембриони на гръбначни животни е демонстрирана за първи път в края на 40-те и началото на 50-те години. в експерименти с земноводни, когато руският ембриолог Георгий Викторович Лопашов разработи метод за трансплантация на ядра в яйцеклетка на жаба. През юни 1948 г. той изпраща статия в Journal of General Biology, базирана на собствените си експерименти. Въпреки това, за нещастие на Лопашов, през август 1948 г. се състоя позорната сесия на Всеруската академия на селскостопанските науки, която по волята на комунистическите лидери установи неограниченото господство в биологията на неграмотния агроном Т.Д. Лисенко, а наборът от статията на Лопашов, приета за публикуване, беше разпръснат, тъй като доказа водещата роля на ядрото и съдържащите се в него хромозоми в индивидуално развитиеорганизми. Работата на Лопашов е забравена и през 50-те години. Американските ембриолози Бригс и Кинг извършват подобни експерименти и те имат приоритет, както често се случва в историята на руската наука.

Бригс и Кинг разработиха микрохирургичен метод за прехвърляне на ембрионални клетъчни ядра с помощта на тънка стъклена пипета в енуклеирани клетки.

Те открили, че ако вземем ядра от клетките на ембриона в ранен стадий на неговото развитие - бластула (бластулата е етап от развитието на ембриона, който представлява цялостна топка от един слой клетки), то в приблизително 80 % от случаите ембрионите безопасно се развиват и се превръщат в нормални попови лъжички. Ако развитието на ембрионите е напреднало с следващ етап– гастула, то само в по-малко от 20% от случаите оперираните клетки са се развили нормално. Тези резултати по-късно бяха потвърдени в други проучвания.