Історія клонування.

Історія клонування живих істот бере свій початок з 1839 року, саме цього року Теодором Шванном було створено клітинну теорію, яка справила справжній переворот у галузі генетики. Основна ідея клітинної теорії – будь-яка клітина походить від клітини. Два суперечливі положення теорії – спадковість та диференціація. Довгий час вчені було неможливо з'ясувати, які клітини утворюються у процесі поділу – ідентичні дочірні чи похідні різні. Невдачі не зупиняли вчених, експерименти продовжувалися. І в 1883 році німецьким цитологом Оскаром Гертвігом було відкрито яйцеклітину. У 1892 році Ганс Дрейш проводить експеримент з розділення двоклітинного ембріона морського їжака на дві окремі клітини, а потім йому вдалося розділити чотириклітинний ембріон морського їжака на чотири окремі клітини. Вченому вдалося виростити кожну окрему клітину до нормальної особини.

Після цього експерименту багато вчених також провели ряд успішних експериментів, спрямованих на поділ клітин ембріонів та вирощування з розділених клітин окремих особин. Але під час проведення дослідження з розвитку нематод було отримано суперечливі результати:

1. Найчастіше спостерігався регулятивний тип розвитку, тобто. після поділу клітини мали різні «долі»;
2. В інших випадках клітини розвивалися за мозаїчним типом.

Що таке регуляційний та мозаїчний розвиток?

Регуляція в генетиці – це поповнення у розвитку кожної клітини її втраченої частини. Так, у багатьох хребетних організмів, у тому числі й у людини, при ранньому повному розпаді заплідненої клітини, що почала ділитися на частини (бластомери), може утворюватися зовсім новий організм. Це відбувається у разі певного збою у розвитку, причому частини клітини не гинуть, а дають життя новому організму. Утворений ембріон не є дефективним, а є повноцінним організмом. Яскравим прикладом природного регулятивного розвитку є народження однояйцевих близнюків, кожен із яких є самостійним організмом, але вони мають однакову спадковість.

Вчені вважають, що відносно великих організмів, що дають не дуже багато потомства, такий стан справ матиме свої плюси. Але було помічено, що несприятливі наслідки виникають для невеликих організмів (наприклад, деяких членистоногих). В результаті поділу клітин ембріона на ранньому етапі розвитку розвиваються самостійні організми, але вони мають певні дефекти, наприклад, у них може бути відсутній будь-яка ділянка тіла. Цей розвиток отримав назву мозаїчну. Вчені вважають, що використовуючи принципи мозаїчного розвитку, можна коригувати організм. Було виявлено, що носієм спадковості є ядро, яке несе певну кількість хромосом. Вчені переключають свою увагу з клітинного потенціалу на ядерний потенціал. Так Ганс Спіман продовжив свої експерименти, але експериментував вже з пересадкою ядра у амфібій і у морських їжаків. Він брав для експерименту ембріон із 16 клітин, витягував одне з ядер і поміщав його в зародкову цитоплазму. Внаслідок злиття ядра з цитоплазмою утворювався цілком нормальний ембріон. Чому він брав ембріон із 16 клітин? Результати експерименту показали, що потенціал ядер залишається незмінним саме до утворення 16 клітин. Вже тоді Ганс Спіман задумав експеримент про пересадку ядра клітини окремої дорослої особини в окрему яйцеклітину, але ще не було достатніх знань та технічних можливостей для здійснення подібного експерименту. Ідея Спімана була здійснена пізніше іншими вченими.

У Росії її досвіди з клонування живих істот почалися 40-ті роки 20-го століття. Перші експерименти було проведено ембріологом Г.В. Лапашовим, основу яких був метод трансплантації (пересадки) ядер клітини в яйцеклітину жаби. Програма «Клонування ссавців» стояла щодо спільної роботи двох лабораторій, Л.І. Корочкіна та Д.К. Бєляєва. Починання радянських учених спочатку добре фінансувалися, але незабаром держава втратила інтерес до цього питання.

Наприкінці 80-х за кордоном генетичні досліди стали проводитися із завидною регулярністю. У 1977 році вчені Оксфордського університету під керівництвом професора зоології Дж. Гердона методом клонування отримали понад 50 жаб. Метод клонування полягав у тому, що з яйцеклітини видалялося ядро ​​і трансплантувалися в неї різні ядра зі спеціалізованих клітин. У пізніших експериментах Гордон намагається пересаджувати ядра із клітин дорослого організму. Декілька експериментів призвели до того, що особини проходили «стадію метаморфози» і перетворювалися на дорослі жаби, але до повного успіху було ще далеко, оскільки жаби народжувалися дуже слабкими, практично не пристосованими до подальшого існування.

Перше успішне запліднення у пробірці було проведено у 1943 році, але експеримент закінчився невдачею, через якийсь час ембріон загинув. Але це не зупинило вчених, дослідження та експерименти продовжилися, і вже 1978 року в Англії народилася перша дитина «з пробірки»: це була дівчинка. Дитина народилася у першій у світі сурогатної матері; зачата дитина була з донорської яйцеклітини, жінка лише виносила дитину. Після цього експерименту стало ясно, що дитину може виносити і народити не лише її біологічну матір.

У 1987 році вченим з університету імені Дж. Вашингтона після проведення певних генетичних досліджень вдалося за допомогою спеціального ферменту розділити клітини людського зародка, клоновані до стадії 32 клітин.

У 1984 році в лабораторії Стіна Вілладсена народилося перше клоноване ягня. Він був отриманий з ембріональних клітин незрілої вівці. Згодом у своїх експериментах учений використав кролика, козу, мавпу, свиню та корову. Основою методу було вилучення ядра та переміщення його в яйцеклітину.

В 1994 Неаль Ферст успішно провів клонування більш зрілих ембріональних клітин: був клонований ембріон теляти, що складається з 120 клітин. Метод клонування був таким самим, як і у Стіна Вілладсена: вилучене ядро ​​пересідалося в яйцеклітину.

1996 року Ян Вільмут повторив досвід Неаля Ферста, але клонував він не теля, а вівцю. В експерименті було використано 270 яйцеклітин, з них лише одне дало життя новому організму. Згодом ембріон було імплантовано в матку вівці.

Через деякий час в інституті Рослін в Единбурзі народилося перше клонування тварин, вівця Доллі. 27 лютого 1997 року на обкладинці журналу Nature з'явилася перша фотографія клонованої вівці. Але вже в червні 1999 року основними темами на зустрічах вченого світу стають життя та розвиток першої клонованої тварини – вівці Доллі. Було виявлено серйозні порушення у розвитку тварини: виявлено аномалії в хромосомах, внаслідок чого організм вівці вже при народженні був біологічно передчасно старим. На початку лютого 2000 року у ЗМІ з'явилися перші повідомлення про те, що вівця Доллі насправді не клонована тварина. Під сумнів було поставлено сам метод створення клонів. 14 лютого 2003 року вівця Доллі загинула: у тварини розвинулася пухлина легень. За деякими даними, Доллі встигла дати потомство. Шість ягнят з'явилися світ природним шляхом.

Клонування тварин.

Як ми знаємо, метою клонування є отримання потомства, генетично ідентичного тієї особини, ядро ​​якої було взято для клонування. Як відомо, ядро ​​клітини містить код ДНК, що визначає основні характеристики всього живого, як рослин, тварин, так і людини. Крім цього, ДНК, що міститься в мітохондріях клітини, є абсолютно самостійною і залежить від хромосомної ДНК.

Клонування вівці Доллі. У випадку вівці Доллі клітини були взяті з тканин вимені дорослої вівці і вирощені в середовищі з 0,5% сироватки. Вчені дійшли висновку, що це середовище зупинило зростання клітин на стадії готовності, внаслідок чого активізувалися всі гени, клітини стали повністю задіяні. Під впливом електричних імпульсів ці клітини змішалися з незаплідненими яйцеклітинами, у тому числі попередньо були видалені ядра. В особливому середовищі клітини досягли необхідної стадії розвитку і ці ембріони вживили в матку вже інший вівці. При проведенні експерименту, змішування клітин вівці з яйцеклітинами було отримано 277 з'єднаних клітин, тільки 29 з них розвинулися до стадії бластоциту. 29 зародків вживили в матки 13 овець, але народилося лише одне живе ягня. Такий низький результат був отриманий через те, що для клонування використовувалися клітини дорослої тварини.

Процес вирощування донорських клітин – це тривалий і складний процес, донорська клітина вирощується у кількох середовищах. Крім цього, у цьому випадку необхідно особливим чином виростити змінену яйцеклітину-реципієнт та дочекатися закінчення необхідного терміну вагітності. Більш вдалі результати досягаються, коли як донорські клітини беруться зародкові клітини (або клітини плода). Однак, поки тварина не досягне зрілості, неможливо точно визначити, яка особина найбільш підходить для донорських цілей. Якби відсоток вдалих результатів був досить високим, цей метод міг би суттєво полегшити роботу тваринників. Генетичний набір клонів дещо відрізняється від генетичного набору тварини, ядра клітин якого були вживлені в яйцеклітини з віддаленими ядрами. Досліди з вівцями показали, що можна взяти клітини здорової тварини та в результаті клонування отримати тварину з м'ясом та вовною ідеальної якості.

Клонування жаб.

Великий внесок у область клонування тварин зробив Дж. Гордон. Вчений розробив власну методику видалення ядер з яйцеклітин: він почав використовувати ультрафіолетові промені. Також він став видаляти з яйцеклітини власне ядро ​​та трансплантувати до неї різні ядра, взяті зі спеціалізованих клітин. Так в 1962 році Гордон як донор ядер використовував не зародкові клітини, як це було до нього, а клітини епітелію кишечника плаваючого пуголовка, що вже цілком сформувалися.
Гордон досягнув наступних результатів:

Приблизно з 10% реконструйованих яйцеклітин утворилися ембріони; 90%, що залишилися, взагалі не розвивалися;

65% з ембріонів, що утворилися, досягали стадії бластула, 30% - стадії пуголовка і тільки 5% розвивалися в статевозрілих особин.

У подальших дослідах Гордон та його послідовники не змогли підтвердити дані цих перших дослідів. Гордон пояснює свої минулі успіхи тим, що поява дорослих особин може бути пов'язана з тим, що серед клітин епітелію кишечника пуголовка, що вийшов, досить тривалий час були присутні первинні статеві клітини, ядра яких могли бути використані для пересадки. Гордон намагався кілька разів повторити свій експеримент, беручи до уваги минулі невдачі, він вирішив спробувати витягти ядра на стадії бластули і знову пересадити їх у нові яйцеклітини. Цю процедуру назвали серійною пересадкою. Використовуючи таку методику, вченому вдалося збільшити кількість зародків, які розвивалися нормально до пізніших стадій порівняно із зародками, отриманими в результаті первинної пересадки.

Гордон проводив свої досліди разом із Ласки, у яких вчені спробували виростити клітини нирок, легенів і шкіри дорослих тварин поза організмом у живильному середовищі. Ці клітини вчені вирішили використовувати як донори ядер. В результаті подібного експерименту близько 25% первинно реконструйованих яйцеклітин розвивалися до стадії бластули. Також було проведено кілька серійних пересадок, в результаті яйцеклітини розвивалися до стадії плаваючого пуголовка. Завдяки цим дослідженням стало ясно, що клітини різних тканин дорослого хребетного містять ядра, які можуть забезпечити розвиток принаймні до стадії пуголовка.

Діберардіно та Хофнер продовжили справу Гордона, але проводили досліди над еритроцитами – диференційованими клітинами крові жаби. Вони застосовували серійну пересадку цих ядер, внаслідок чого близько 10% реконструйованих яйцеклітин досягали стадії плаваючого пуголовка. Було проведено ще серію експериментів за допомогою багаторазових серійних пересадок (понад 100 клітинних циклів) реконструйованим яйцеклітинам, але далі стадії пуголовка розвиток не пішов. Останні експерименти в галузі генетики показали, що у випадку з амфібіями донорами ядер можуть бути лише зародки на ранніх стадіях розвитку, тому, як вважають деякі автори, такі експерименти було б правильніше назвати клонуванням саме зародків амфібій, а не просто амфібій.

Досліди з амфібіями також показали, що ядра різних типів клітин одного і того ж організму генетично ідентичні. У процесі клітинного диференціювання такі ядра поступово втрачають здатність забезпечувати розвиток реконструйованих яйцеклітин, проте серійні пересадки ядер і культивування клітин поза живильним середовищем певною мірою збільшують цю здатність. Клонування амфібій з кожним наступним експериментом проходило все успішніше, і вчені всерйоз замислилися про експерименти з клонування ембріонів ссавців, а саме мишей.

Клонування мишей.

Необхідні розробки з клонування ссавців вже були і незабаром досліди з клонування ссавців справді почалися, але вони проходили не так успішно, як у випадку з амфібіями. Дослідження були ускладнені тим, що обсяг яйцеклітини у ссавців приблизно в тисячу разів менший, ніж у амфібій. Але незабаром ситуація змінилася, вчені навчилися мікрохірургічно видаляти ядро ​​із запліднених яйцеклітин миші та пересаджувати у них клітинні ядра ранніх ембріонів. Отримані зародки мишей розвивалися лише стадії бластоцити.

МакГрат і Солтер значно удосконалили методи вилучення ядер та розробили власну методику введення їх у клітину. Після численних експериментів вони дійшли висновку, що як донори ядер необхідно використовувати запліднені яйцеклітини (зиготи), тільки завдяки цьому можна досягти отримання ембріонів. В інших випадках реконструйовані яйцеклітини розвивалися лише до стадії бластоцитів.
Манн і Ловел-Бадж почали свої генетичні досліди з того, що намагалися виділити пронуклеуси - ядро ​​(чоловіче, жіноче) заплідненої яйцеклітини з яєць, активованих до партеногенезу (розвиток особини за участю лише материнських генів), і пересадити їх в енуклейовані зиготи. Подібні досліди не вдалося – ембріони гинули на ранніх стадіях. Вчені стали отримувати пронуклеуси із запліднених яєць та пересаджувати їх у партеногенетично активовані та позбавлені ядра яйця. І тут зародки розвивалися нормально до народження.

Сурани проводячи експерименти, встановив, що нормальний розвиток забезпечує лише рекомбінації чоловічого та жіночого пронуклеусів із різних запліднених яйцеклітин мишей. І навпаки, комбінація 2 чоловічих чи 2 жіночих пронуклеусів призводять до зупинки розвитку ембріона, тобто. для розвитку ссавців потрібно 2 набору хромосом – батьківський і материнський.

Хоппе проводячи генетичні дослідження, намагався пересадити ядра клітин партеногенетичних бластоцитів мишей в енуклейовані зиготи. Досліди закінчилися успішно, вченому вдалося отримати 4 дорослі самки. Хоппе дійшов висновку, що партеногенетичні та андрогенетичні зародки у ссавців гинуть внаслідок відмінності активності онтогенезу материнського та батьківського геномів. Він ввів новий термін «геномний імпринтинг», що означає механізм, який відповідає за регулювання цих функціональних відмінностей. В результаті своїх дослідів Хоппе отримав 3 дорослі особини, які були генетично ідентичними донорській лінії. На думку вченого, щоб результати досвіду були позитивними, необхідно за один прийом провести запровадження ядер-донорів та видалення пронуклеусів із зиготи. Після цього реконструйовані яйцеклітини слід вирощувати поза живильним середовищем до стадії бластоцити, а потім пересадити в матку самки. Результат експерименту: з 16 пересаджених бластоцитів 3 розвинулися у дорослих тварин. У подальших дослідах Хоппе як донори ядер використовував клітини ембріонів на ще пізнішій стадії (7 діб), результат – 3 дорослі особи мишей.

Іншим довго не вдавалося повторити досвід Хоппе. У наукових журналах з'явилися статті, що вчений фальшував результат. МакГрат і Солтер продовжили генетичні досліди і незабаром вони дійшли висновку, що ядра 8-ми клітинних зародків і клітин внутрішньої клітинної маси бластоцити не забезпечують розвитку поза живильним середовищем реконструйованих яйцеклітин. У цьому випадку, на думку вчених, клітини складно виростити навіть до стадії морули (ембріон на початковій стадії розвитку, що утворюється в результаті дроблення зиготи), а тим більше до стадії бластоцити. Найкращим результатом може бути розвиток 5% ядер 4-х клітинних зародків до стадії морули. При цьому близько 19% реконструйованих яйцеклітин, що містять ядра 2-х клітинних зародків, змогли досягти стадії морули або бластоцитів. Вчені зробили висновок, що через дуже ранню активізацію геному зародка (на стадії 2 клітин) в ембріогенезі у мишей клітинні ядра рано втрачають тотипотентність. У великих ссавців активація першої групи генів в ембріогенезі відбувається набагато пізніше, на 8-16 клітинної стадії. Саме цим вчені пояснюють труднощі при клонуванні мишей.

Клонування корів.

У 2004 році бразильські вчені заявили про успішний експеримент із клонування корови. Корова з'явилася світ завдяки використанню генетичного матеріалу іншого клону. Клонована корова на прізвисько Віторьоза була точною копією іншої корови на прізвисько Віторія, яку клонували близько 3 років тому. Незалежні експерти провели дослідження, за результатами якого стало зрозумілим, що у корови Віторії вчені взяли трохи шкіри з вуха через рік після її народження. Потім клітини, що містяться у цій шкірі, використовували для клонування.
Досвід бразильських учених вирішили повторити вчені з Аргентини, але не заради наукового експерименту, а з метою покращення якості та збільшення кількості, що одержують від корів молока та м'яса. Було проведено необхідні експерименти, перше клоноване теля мало з'явитися на світ на початку 2001 року, але відомостей від учених про завершення експерименту не надійшло.

У 2003 році в китайській компанії «Ізіньню» вирішили провести наймасштабніший проект із клонування корів: загалом вони вирішили отримати 479 клонованих корів. За деякими даними, вже під час першого експерименту було отримано від 20 до 50 клонованих телят, які з'явилися на світ у селі Люшику, повіту Урумчі Сіньїзян-Уйгурського автономного району. Із заяви заступника голови повітового комітету Народної політичної консультативної ради Фен Ліше відомо, що цей проект клонування великої рогатої худоби реалізується спільно з Китаєм, Австралією, Канадою, США та Великобританією та іншими країнами. В результаті реалізації першої стадії проекту із 479 корів з клонованими ембріонами завагітніло 10%. цей показник відповідає передовому рівню. На здійснення цього проекту компанія «Ізіньню» виділила близько 1 млн доларів. За ці гроші було куплено найновіше обладнання, а також створено інститут біотехнологічних досліджень. Метою проекту був «подальший розвиток біофармацевтики та покращення племінної роботи».

Інформація до роздумів.

Деякими незалежними компаніями були проведені дослідження, які доводять, що м'ясо та молоко клонованих корів повністю безпечне і нічим не відрізняється від м'яса та молока звичайних тварин.
«М'ясо та молоко від великої та дрібної рогатої худоби та свиней так само безпечні, як ті продукти, які ми їмо щодня», - сказав Стівен Сандлоф, директор ветеринарної служби FDA. Сандлоф закликав різні компанії бути обережнішими із заявами про те, що їхні продукти не містять нічого клонованого, оскільки «Такі заяви мають на увазі, що «неклонована» продукція безпечніша. FDA має намір боротися з такими твердженнями, якщо вони нічим не підтверджені та вводять споживачів в оману». Дійсно, у пресі було багато інформації про шкоду генетично модифікованих продуктів, але інформація про шкоду м'яса та молока клонованих тварин мені не траплялася.

Генетично модифіковані продукти, наприклад, нові сорти картоплі, одержують шляхом генетичного схрещування будь-якого сорту картоплі з іншою рослиною, в результаті чого виходить картопля зі зміненим генним кодом. Вчені стверджують, що клоновані корови генетично ідентичними донорської лінії, тобто. генетичний код корів-донорів і клонованих корів повинен збігатися як в однояйцевих близнюків, кожен з яких є самостійним організмом, але при цьому мають однакову спадковість. Тепер ми знаємо, що вчені працюють не просто зі збільшенням приплоду у великих ссавців, але також і щодо покращення якості та збільшення кількості молока та м'яса. Але якими шляхами це досягається? І чи не закладаються якісь генні зміни, які можуть призвести до незвичайних хвороб у цих тварин (за прикладом з Доллі) або надалі викликати якісь хвороби, і чого ще гірше, генні зміни у людей, які вживають молоко та м'ясо. цих тварин? Коли людина ставить питання, відповідь на неї завжди приходить. Думаю, що найближчим часом ми дізнаємося про відповідь на поставлені питання.

Клонування кішки.

Першу клоновану кішку вдалося отримати вченим з Техасу, але кошеня вийшло зовсім несхожим на свою генетичну матір. З генетичної точки зору, кошеня, якого назвали Сісі, і мати, абсолютно ідентичні, але вчених збентежив той факт, що у кошеня зовсім інше забарвлення порівняно з матір'ю. У ході експерименту було створено 87 клонованих ембріонів кішки, однак вижив лише один зародок, але вчені були задоволені результатом експерименту, оскільки до цього їм вдавалося клонувати лише мишей, овець, корів, кіз та свиней. Вчені побоювалися, що кішка виросте не зовсім здоровою, оскільки у клонованих тварин часто буває порушена репродуктивна функція. Але Сісі успішно народила 3 ​​кошенят. Як повідомляється на офіційному сайті університету A8rM (Техас), Сісі та її потомство почуваються добре. Кішка Сісі – перша у світі кішка-клон, вона народилася у грудні 2001 року.

Клонування собаки.

У серпні 2005 року південнокорейськими вченими був отриманий перший клон собаки – це щеня афганським хортом.
Цими ж вченими було створено клонований ембріон людини, а також велися роботи зі створення стовбурових клітин для 11 пацієнтів, які мають різні хвороби та ушкодження.

Клонування свиней.

5 березня 2000 року британська компанія PPL Therapeutics оголосила про те, що в їхньому дослідному центрі народилося 5 поросят. Цей експеримент примітний тим, що це перше клонування, отримане від дорослої особи свині, яке завершилося успішним результатом. Основною метою експерименту було отримання змінених органів свині, які будуть використані для трансплантації замість людських органів. Органи свині найбільше підходять людині за розмірами. Єдиною проблемою є відторгнення органу тварини людським організмом. Саме в цьому напрямі розвиватимуться подальші дослідження вчених. Як один з оптимальних шляхів вирішення цього завдання, на думку вчених, є «генетичне маскування» органів тварини, щоб людський організм не зміг ідентифікувати їх як чужі.

Інформація до роздумів.

Привабливі перспективи, які нібито відкрило для людства клонування, нині дедалі більше розвінчуються. У гонитві за прибутком генетики залишили розвиток селекції і повністю перейшли на ідею клонування. Існує припущення, що ідея відтворення ідентичної копії людини виникла з метою залучити велику кількість дотацій на дослідження. Безперечно, перспектива клонування цікава, однак у реальному житті вона має бути спрямована не на створення пристосованих для життя клонів тварин і людей, а на збереження рідкісних видів тварин, рослин або відродження втрачених. Але вчені обрали інший напрямок.

З розвитком науки, складний та трудомісткий процес клонування став можливим. Але вже зараз існує небезпідставне припущення, що у клонованих тварин розвиваються різні хвороби і живуть ці тварини в 1,5-2 рази менше, ніж тварини, що народилися внаслідок природного запліднення.
Припущення вчених, що клоновані тварини будуть життєздатнішими та продуктивнішими, ніж їхні батьки, на практиці не виправдалося. Це припускалося з того, що при дослідженнях було виявлено: у клонованих тварин самостійний поділ клітини йде більше, ніж у оригіналу. Наприклад, у клонованого бика виходило 90 поділів клітини, а у оригіналу існує лише 60. Було зроблено висновок – клонована тварина має бути більш життєздатною, ніж оригінал. Але чому зроблено такий висновок, незрозуміло. Адже відомо, наприклад, що клітини людини діляться лише 50 разів і живе вона в середньому 70-80 років, а клітини бика діляться 60 разів і живе вона 15-20 років. Вже з цього можна було припустити, що тривалість життя клонованої тварини буде меншою за її оригінал.

Поділ клітин не можна відстежити всередині організму живої істоти, тому поділ клітин відстежувалося в пробірках, спеціальних поживних розчинах. Але не виключено припущення, що поза організмом клітини в пробірці можуть давати більше поділів. У цілісному організмі клітини організовані, між ними постійно відбувається обмін речовинами та інформацією. Вченим також було відомо, що клонування не може повністю виключити негативні мутації, що накопичилися, - фактори впливу навколишнього середовища. Сильне вплив таких чинників було доведено раніше при генетичному обстеженні близнюків. Відмінності між ними були тим більшими, чим більшими були різні умови, в яких вони росли. Також відомо, що роль середовища дуже велика у прояві багатьох спадкових захворювань. Щоб отримати здоровий, життєздатний клон, необхідно видалити з клітини, яка використовується для клонування, всі мутаційні гени, але в даний час це неможливо. Існує також припущення, що якщо вчені навчаться видаляти мутаційні гени у живих істот, то необхідність у клонуванні відпаде.

Також потрібно сказати ще про наступний момент на користь статевого розмноження. При безстатевому розмноженні, якого відноситься і клонування, шкідливі мутації завжди зберігаються і від оригіналу передаються всім, без винятку, нащадкам. При статевому розмноженні такі мутації найчастіше набувають рецесивні ознаки, тобто. ті, які не обов'язково мають проявитися і з кожним поколінням вони дедалі більше пригнічуються. Більшість же клонованих істота приречена на загибель через деградацію. Тільки дуже малий відсоток істот, що отримали виключно позитивні мутації, здатний вижити у перспективі. Саме від таких життєздатних особин походить чергові масові збільшення чисельності виду у тваринному світі. Слід зазначити, що ця можливість передбачається виключно для дрібних та найпростіших тварин та рослин.

Плодючість високорозвинених тварин і людини порівняно невелика, тому такий спосіб розмноження, як клонування, неодмінно призведе до деградації, оскільки процес вимирання відбувається швидше за розмноження.
Також відомо, що кінцеві клони мало відповідають оригіналу, тобто. вихідного генотипу. Вчені вже зробили висновок, що збереження точної копії оригіналу неможливе за жодних умов і з часом у кожному наступному поколінні клонів ця точність ідентичності погіршуватиметься. Також не викликає сумніву, що через 8-10 поколінь усі позитивні показники клону, взяті від оригіналу, зживуть себе.
При природному розмноженні, чим більше схрещуються між собою особини з різними ознаками, тим сильніше і витриваліше потомство. Такий спосіб розмноження дозволяє зменшити недоліки мутаційних змін, що неминуче відбуваються у природі.

Генна інженерія.

У найдавніших містах Дворіччя археологи знайшли глиняні таблички з шумерським клинописом. У вавилонських текстах описується риба-людина Енкі – син Анну (Неба). Енкі займався створенням розумних істот, виробляв схрещування первісної людини з різними тваринами, доки створив людини розумного. Він передав людям писемність, науки, різного роду мистецтва, навчив їх будувати міста та храми, встановлювати закони, навчив людей садити та збирати різні плоди. Все тіло в Енке було риб'яче і вкрите лускою, під риб'ячою головою була голова людська і його мова також була людська. Він проводив увесь день серед людей, не приймаючи жодної їжі, а коли сонце заходило, «ця дивовижна істота поринала в море і проводила ночі в безодні, бо там був його дім. Він також написав книгу про початок світу і про те, як він виник, і вручив її людям. У найдавнішому місті Шумера існував його храм Енкі-Абзу, тобто. храм «морської безодні». Зображення Енкі, риби-людини, збереглися й досі.

Зоофілія.

Загадку появи звіролюдей вчені також пояснюють зоофілією, що існувала в давнину. Первісна людина задовольняла свої сексуальні потреби за допомогою тварин. Особливо це поширено було в арміях під час військових походів. За кожної армії було стадо овець чи кіз. Ці тварини служили воїнам як провіантом, а й об'єктами любові. Така ситуація зберігалася досить довго. Якщо вірити письмовим джерелам, в 1562 при облогу Ліона в італійській армії спостерігалося масове дезертирство через дефіцит овець і кіз для відповідних потреб. А такі вчені давнини, як Парацельс та Кардано, а також відомий акушер XVI століття Ліцеті неодноразово описували випадки народження людинозвірів як у жінок, так і у самок різних тварин. Підтвердження існування людинотварин та людиноптиц давно вже знаходять археологи, просто про ці знахідки було заборонено говорити, і ця інформація була відома лише у вузьких наукових колах.

Люди-тварини.

Нещодавно китайські генетики оголосили про те, що їм удалося схрестити людину з кроликом. Для цього яйцеклітини кролиці були звільнені від рідної ДНК, після чого в них внесли ДНК людини. Було отримано понад 400 ембріонів, які потім зруйнували, отримавши стволові клітини для подальших експериментів. Для яких експериментів? Про це нам не повідомляють. Натхненні ж успіхом, вчені планують вже найближчим часом створити новий гібрид – людину-мишу. Про це повідомляє журнал Cell Research, який видається Шанхайським інститутом клітинної біології та Академією наук КНР. Слід додати, що подібні досліди проводилися вченими з Массачусетсу (США) із клітинами корови, але успіхом вони не увінчалися.
Були повідомлення і про те, що вчені Австралії створили людино-свинячий ембріон, який планувалося імплантувати в матку свині для подальшого вирощування. Для отримання цього гібрида з клітини людського ембріона вилучили ядро ​​і впровадили свині в яйцеклітину. Вийшов ембріон у 97% людської ДНК та 3% свинячий.

Люди рослини.

Читаючи казки братів Грімм, ми дізнаємося, що в зачарованому лісі раптом як за помахом чарівної палички оживають дерева. Чи не цю ідею з подібних казок взяли сучасні вчені-генетики і вирішили створити гібрид людини з рослиною? Але звідки б не прийшла ця ідея, з преси ми дізнаємося, що ідея створення гібрида людини з рослиною вже захопила наукові уми. Так, британські вчені почали вирощувати дерева-надгробні пам'ятки. У ядрах клітин цих дерев містяться ДНК покійних. Цими розробками займається компанія Bioabsence, яка за рік висадила вже 500 генномодифікованих яблунь на могилах покійних. Фахівці цієї компанії запевняють замовників, що кожне дерево та його плоди будуть «подібні до зовнішнього вигляду» з покійним.
Надалі компанія Bioabsence планує запропонувати до продажу рослини, здатні рухатися та елементарно мислити. Перші експериментальні тропічні ліани вже вирощуються в оранжереях, але побачити ми їх поки що не можемо, оскільки доступ до цих оранжереї закрито для сторонніх осіб. Як кажуть вчені, ліани дуже швидко ростуть, вміють повертатися в бік людини, що наближається до них, і мають страхітливий вид колючки, здатні паралізувати або навіть вбити людину. Великий інтерес до цих розробок вже зараз виявляють різноманітні служби безпеки.

Чоловік-кактус з нагоди.

Виявляється, що гібриди людини з рослиною можуть з'являтися у спеціальних експериментальних лабораторіях. Так, в одній зі своїх книг відомий письменник і журналіст Микола Непомнящий розповідає про молоду москвичку, яка вирішила з'їздити з батьками на відпочинок до Мексики. На околицях курортного міста Акапулько дівчина побачила кактус, суцільно вкритий димчастими, пухнастими волосками. Рухаючи цікавістю, вона торкнулася кактуса і відчула біль у руці, виявилося, що вона вкололася гострими колючками. Промокнувши серветкою крапельки крові, дівчина забула про те, що сталося. Однак через якийсь час рука, а за нею і все тіло дівчини почало заростати. Ні видалення їх пінцетом, ні збривання результату не дало: колючки виростали знову. Як виявилось, суперечки кактуса проникли в шкіру, прижилися і дали поросль. Дівчина була у розпачі, але, повернувшись до Москви, вона знайшла клініку, де їй за допомогою лазера видалили суттєву частину колючок та суперечку. Минув час, дівчина вийшла заміж, народила дитину. Але про той час, коли вона була гібридом людини та кактуса, згадує зі здриганням.

Навколо всіляких гібридів людини з тваринами та рослинами вирують неабиякі суперечки. Громадськість давно вже б'є на сполох, католицька церква також хоче зупинити вчених. У свою чергу, вчені запевняють усіх про користь подібних дослідів для людства. Чим реально можуть обернутися для нас ці експерименти? Хочеться сподіватись, що не злом.

Історія клонування.

Людський ембріон (6 днів після запліднення)

Плюрипотентні клітини зародка, отримані з крові пуповини людини

Стовбурові клітини кісткового мозку людини (електронна мікрофотографія)

Еритроцити – перші спеціалізовані клітини, отримані зі стовбурових клітин людини

Колонії недиференційованих ембріональних стовбурових клітин людини при збільшенні х 20

У жовтні 2001 р. компанії Advanced Cell Technology(АСТ, США) вдалося вперше отримати клонований ембріон людини, що складався з шести клітин. Це означає, що клонування ембріонів у медичних цілях (так зване терапевтичне клонування) не за горами.

Метою такого клонування є отримання бластоцистів людини (порожнистих сферичних утворень, що складаються приблизно зі 100 клітин), які містять внутрішню клітинну масу. Після вилучення з бластоцистів внутрішні клітини можуть розвиватися в культурі, перетворюючись на стовбурові клітини, які, у свою чергу, можуть перетворюватися на будь-які диференційовані клітини людини: нервові, м'язові, кровотворні, клітини залоз і т.д.

Медичні застосування стовбурових клітин дуже перспективні та надзвичайно різноманітні. Вони можуть використовуватися, наприклад, для лікування цукрового діабету шляхом відновлення популяції загиблих або пошкоджених клітин підшлункової залози, які виробляють інсулін. Їх можна використовувати для заміни нервових клітин при ушкодженнях головного або спинного мозку. При цьому не виникає небезпеки відторгнення трансплантатів та інших небажаних ускладнень, що супроводжують звичайні операції з пересадки клітин, тканин та органів.

Останнім часом термін «терапевтичне клонування» стали використовувати і для позначення клонування ембріонів, призначених для імплантації в матку жінки, яка може народити клонованого дитини. Це виправдовують тим, що таке клонування дозволить мати дітей безплідним парам. Однак воно не має відношення до лікування як такого. Тому більшість вчених, які займаються клонуванням у медичних цілях, вважають, що час «репродуктивного» клонування ще не настав – належить вирішити ще безліч найскладніших біологічних, медичних та етичних проблем.

Під клонуванням розуміють отримання ембріона або заміні ядра яйцеклітини на ядро ​​соматичної клітини, або шляхом партеногенезу, тобто. при розподілі незаплідненої яйцеклітини. В обох випадках для клонування потрібні життєздатні яйцеклітини, які можуть бути отримані тільки від донорів.

На оголошення компанії АСТ з проханням надати матеріал для наукових досліджень у галузі клонування відгукнулося багато жінок, з яких після ретельної перевірки здоров'я та психічного стану було відібрано 12 донорів. Цікаво, що більшість потенційних донорів заявили, що відмовилися б брати участь в експериментах із репродуктивного клонування.

Донорам робили спеціальні ін'єкції гормонів, щоби при овуляції виділялася не одна, а приблизно 10 яйцеклітин. Як джерела ядер для пересадки в яйцеклітини використовували фібробласти. Фібробласти отримували з біопсій шкіри анонімних донорів, серед яких були хворі на цукровий діабет, а також пацієнти з ушкодженнями спинного мозку. Після виділення фібробластів їх отримували культури клітин.

У перших експериментах було використано ядра фібробластів. Однак після пересадки ядра яйцеклітина хоч і починала ділитися, але процес швидко завершувався, і навіть не утворювалося двох окремих клітин. Після низки невдач американські дослідники вирішили використати підхід Т.Вакаями та Р.Янагімачі (так званий гавайський метод), за допомогою якого була отримана перша клонована миша.

Цей метод у тому, що замість ядра соматичної клітини (фібробласта) в яйцеклітину пересідає ціла оваріальна клітина. Оваріальні клітини забезпечують харчуванням яйцеклітину, що розвивається, і настільки міцно з нею пов'язані, що зберігаються на її поверхні навіть після овуляції. Ці клітини настільки малі, що замість ядра можна використовувати цілу клітину.

Проте й у разі виникли значні труднощі. Потрібно більше 70 експериментів, перш ніж вдалося отримати яйцеклітину, що ділиться. З 8 яйцеклітин, в які були введені оваріальні клітини, дві утворили чотириклітинний ембріон, а одна – шестиклітинний. Після цього їх поділ припинився.

Партеногенетичний підхід заснований на тому, що яйцеклітина стає гаплоїдною не відразу, а на досить пізньому етапі дозрівання. Якби таку майже дозрілу яйцеклітину вдалося активувати, тобто. стимулювати до поділу, можна було б отримати бластоцист та стовбурові клітини. Недолік цього підходу полягає в тому, що отримані стовбурові клітини будуть генетично споріднені лише з донором яйцеклітини. Отримати стовбурові клітини для інших людей у ​​такий спосіб неможливо – обов'язково знадобиться пересадка ядер у яйцеклітину.

Раніше були вдалі спроби активації яйцеклітин мишей та кроликів за допомогою різних речовин або електричного струму. Ще 1983 р. Э.Робертсон отримала стовбурові клітини з партеногенетичного ембріона миші і показала, що можуть формувати різні тканини, включаючи м'язову і нервову.

З людським ембріоном все виявилося складніше. З 22 яйцеклітин, активованих хімічним шляхом, лише 6 утворили через п'ять днів щось схоже на бластоцист. Однак внутрішньої клітинної маси в цих бластоцистах не було.

Існують три типи клонування ссавців: ембріональне клонування, клонування зрілої ДНК (репродуктивне клонування, метод Рослина) та терапевтичне (біомедичне) клонування.

При ембріональному клонуванніклітини, що утворюються в результаті поділу заплідненої яйцеклітини, поділяються і продовжують розвиватися самостійні ембріони. Так можна отримувати монозиготних близнюків, трійні та ін. аж до 8 ембріонів, що розвиваються в нормальному організмі. Цей метод давно використовується для клонування тварин різних видів, але по відношенню до людини його застосування досліджено недостатньо.

Клонування ДНК полягає у перенесенні ядра соматичної клітини в незапліднену яйцеклітину, з якої попередньо видалено її власне ядро. Така клітинна операція вперше була здійснена генетиком Г.Шпеманном у 1920-х роках.

Після видалення ядра яйцеклітину різними способами змушують перейти до стадії G0 клітинного циклу. У такому стані клітина спокої, що дуже важливо при підготовці її до пересадки нового ядра. Пересадка ядра здійснюється шляхом трансплантації, як описано вище, або шляхом злиття яйцеклітини з іншою клітиною, що містить ядро.

У кожній лабораторії використовують свої модифікації цих підходів. Найбільш відомий метод Росліна, за допомогою якого була отримана овечка Доллі.

Для успіху операції пересадки ядра важливо синхронізувати клітинні цикли клітин-донорів та яйцеклітини. Такий метод було розроблено та використано І.Вілмутом та К.Кемпбеллом. Спочатку клітини-донори (при клонуванні овець - з вимені) поміщали в культуральне середовище, де вони починали ділитися. Потім вибирали одну з них і поміщали в збіднене середовище, в результаті чого клітина, що голодує, переходила в стадію G0 клітинного циклу. Після видалення ядра з яйцеклітини її відразу ж поміщали поруч із клітиною-донором, а через 1-8 годин за допомогою електричного імпульсу викликали злиття клітин та активацію розвитку ембріона.

Однак лише небагато клітин виживають після такої процедури. Клітку, що вижила, поміщали в яйцевод вівці і дозволяли розвиватися приблизно 6 днів, після чого переносили в матку, де і продовжувався розвиток ембріона. Якщо все складалося вдало, зрештою народжувалась клонована вівця – точна генетична копія вівці, від якої було взято клітину-донор.

Через високий ризик розвитку генетичних дефектів та раку проти використання цього методу для клонування людини виступають багато вчених та громадських діячів. У більшості країн репродуктивне клонування людини заборонено.

Новим та найбільш ефективним є згаданий вище гавайський метод репродуктивного клонування. У червні 1998 р. групі вчених Гавайського університету вперше вдалося клонувати мишу, причому було отримано три покоління генетично ідентичних клонів. Незважаючи на те, що генетика і будова клітин миші вивчені краще, ніж у інших тварин, клонування миші було складним завданням. Це з тим, що яйцеклітина миші після запліднення майже відразу починає ділитися. Невипадково тому, що Рослин використовував для клонування вівцю: її яйцеклітина починає ділитися лише кілька годин після запліднення.

Вакаяма і Янагімучі змогли подолати цю труднощі і отримали клони миші навіть із більшим виходом (3 зі 100 спроб), ніж Вілмут (1 із 277 спроб). Вакаяма підійшов до проблеми синхронізації клітин інакше, ніж Уїлмут. Клітини вимені, використані Вілмутом, треба було штучно змушувати переходити у фазу G0. Вакаяма ж із самого початку використовував три типи клітин – клітини Сертолі, клітини головного мозку та оваріальні клітини, – які самі по собі або завжди знаходяться у фазі G0 (перші два типи клітин), або майже завжди у фазі G0 або G1. Крім того, донорські клітини використовували через кілька хвилин після виділення з тіла миші, а не утримували в культурі.

Після видалення ядра з яйцеклітини до неї вводили ядро ​​клітини-донора. Приблизно через 1 годину клітина починала нормально функціонувати з новим ядром. Ще через 5 год клітину поміщали у спеціальне середовище, яке стимулювало клітинний поділ на кшталт того, як це відбувається при природному заплідненні. При цьому середовище містило спеціальну речовину – цитохалазин, яка запобігала розвитку полярних тілець. В результаті з яйцеклітини розвивався ембріон, який потім можна було пересадити в матку майбутньої матері.

Щоб переконатися у життєздатності клонів, Вакаяма отримав клони клонів, а також нормальне потомство від батьків-клонів, а всього на момент публікації їм було отримано понад 50 клонів.

Біомедичне клонуванняописано вище. Воно відрізняється від репродуктивного клонування тільки тим, що яйцеклітина з пересадженим ядром розвивається в штучному середовищі, потім з бластоциста видаляють стовбурові клітини, а сам преембріон при цьому гине. Стовбурові клітини можуть бути використані для регенерації пошкоджених або відсутніх органів та тканин у дуже багатьох випадках, проте процедура їх отримання породжує безліч морально-етичних проблем, і в багатьох країнах законодавці обговорюють можливості заборони біомедичного клонування. Проте дослідження в цій галузі продовжуються, і тисячі невиліковно хворих (хворобами Паркінсона та Альцгеймера, діабетом, розсіяним склерозом, ревматоїдним артритом, раком, а також із травмами спинного мозку) з надією чекають на їх позитивні результати.

I. КЛОНУВАННЯ - ПРОБЛЕМА ЕТИЧНА

Механізм клонування як процедура генної інженерії загалом дуже складний. Звичайна клітина живого організму, не вдаючись до деталей, це так звана цитоплазма, у якій плаває ядро. Ядро містить програму розвитку організму – набір генів, отриманих від батьків. Статеві клітини, на відміну інших клітин організму, укомплектовані лише наполовину. Так, жіноча яйцеклітина, здатна давати зародок, до запліднення містить неповний набір генів, в її ядрі відсутній чоловічий набір генів, або, точніше сказати, хромосом. Ця обставина і підказала генетикам досить просту схему досвіду

З статевої яйцеклітини тваринного видаляється ядро ​​і замість нього вводять ядро ​​з будь-якої звичайної (нестатевої) клітини організмудонора Таке ядро ​​містить повну генетичну інформацію про свій організм, і тепер, якщо штучно створену клітину (цитоплазма від одного організму, а ядро ​​від іншого) підсадити в дітородний орган прийомної матері, то народжений від неї організм буде генетичною копією (клоном) того, з якого взято ядро. Таким продуктом рук людини стала вівця Доллі, про яку вже багато написано та сказано. Її творці - група біологів, керована Яном Вілмутом з Рослінського університету в Единбурзі (Шотландія).

Безперечно, це велике наукове досягнення. Цінність розробленої методики в тому, що вона відкрила можливість спочатку оцінити своєрідність і корисність організму, що вже сформувався, а потім приймати рішення про доцільність створення ідентичної копії. Раніше ця методика була застосовна тільки для створення копій ембріонів, тобто організмів, що розвиваються, цінність; яких була незрозуміла. Однак перша публікація у журналі "Nature" не дає остаточної відповіді на запитання: чи можна отримувати копії на базі клітин (ядер) дорослого організму. По-перше, описаний єдиний позитивний результат, який поки що не підтверджений ні самими авторами, ні кимось іншим. По-друге, стаття не дає відповіді і на низку інших питань. І головне: автори роботи не можуть з упевненістю сказати, з ядра якої клітини отримано Доллі. Для клонування брали клітини епітелію молочної залози, тобто вимені дорослої вагітної вівці. Це може бути дуже специфічна та рідкісна в організмі клітина, яка виникає у молочній залозі при вагітності. Слід також мати на увазі, що отримання Доллі з ядра соматичної клітини (якщо це дійсно мало місце) істотно змінює наші уявлення про механізми розвитку організмів і зміни генетичного матеріалу, що супроводжують цей процес. Принаймні до останнього часу вважалося, що різні мутації, що накопичуються в геномі, повинні перешкоджати процесу клонування.

Реконструкція, технічно не складна операція, найчастіше виконуються звичайним механічним інструментом, лише дуже дрібним. Однак потрібен великий досвід та вміння. Адже величина клітини досить мала - в межах 1020 мкм, а ядро ​​ще менше. Шотландські експериментатори використовували, зокрема, електричний розряд для злиття ядра та яйцеклітини. Є певні тонкощі та інших етапах експерименту. Але вони технічно переборні.

Наскільки надійним запропонований підхід, поки однозначно сказати не можна. Уільмутом проведено близько 300 пересадок ядер з клітин епітелію, але отримано лише одну нормальну дорослу вівцю, подібну генетично з донором ядра. Не можна виключити, що, йдучи таким шляхом, за наступних сотень пересадок не вдасться отримати жодної копії. Насторожує занадто великий галас навколо цієї роботи. Ймовірно, що у ній є елемент самореклами.

Досвід з Доллі показав, що у дорослому організмі можуть зберігатися окремі клітини, здатні розвиватися у живий організм. І головним буде пошук цих специфічних клітин. Оцінюючи подальші перспективи клонування, слід пам'ятати ще одну проблему: генокопії можна відлучати лише нестатевим шляхом. Не можна виключити також те, що отримана генетична копія взагалі зможе давати потомство. Тим не менш, можна собі уявити, що в майбутньому за добре налагодженою недорогою технологією клонування можна буде отримувати стада елітних овець і буряток. Ймовірно, таким шляхом можна буде виправити становище із видами тварин, що зникають, внесених до Червоної книги, наприклад, пересадити ядро ​​клітини замороженого мамонта в яйцеклітину слонихи із зоопарку. У Росії вже давно є фахівці, потенційно здатні вирішувати проблеми ембріогенетики. На жаль, останніми роками багато хто з них працює за кордоном і, до речі, дуже цінується там. І, тим щонайменше, ми маємо певні успіхи у цьому напрямі, які, насамперед, пов'язані з перенесенням генів у ядрах зигот і ембріональних клітин і наступним отриманням із них цілих організмів. Такі експерименти проводяться як у РАСГН, так і в РАН. Наприклад, у нашому Інституті нещодавно вдалося вперше в Росії отримати мишу у якої цілеспрямовано зруйновано один із генів (це називається нокаутувати ген). Такий експеримент не менш складний, ніж клонування миші з використанням ембріональних клітин. На першому етапі ми отримали химеру, тобто організм, частина клітин якого походить від однієї пари батьків, частина від іншої пари.

Отримання химер - вівцекози є реальним фактом. У цьому випадку використовується такий прийом - перенесення ембріональних клітин одного виду організму в ранні ембріони іншого виду. Нещодавно було повідомлено про частковий ембріональний розвиток гібриду, що складається з ядра свині, перенесеного в яйце корови. Тож зараз важко до кінця уявити фантастичні можливості, які несуть у собі сучасна молекулярна генетика та ембріогенетика.

Головна інтрига у проблемі – клонування людини? Але тут треба мати на увазі не так технічні проблеми, як етичні, психологічні. Перше: у процесі клонування може бути шлюб, що допустимо у разі тварин і неприпустимо у разі клонування людини. Далі слід пам'ятати, що як індивід під впливом генів формується лише відсотків на 50. Решта значною мірою визначається умовами життя. Відтворити повністю матеріальні та соціальні умови розвитку, у яких формувався генетичний оригінал, неможливо. Замість генія може вийти щасливий рецидивіст, замість талановитого вченого – нездатний комерсант. І хоча очевидні всі негативні моменти, заборонити клонування людини неможливо. Великі гроші можуть вирішувати все. Потрібен детальний аналіз ситуації та чітке правове регулювання.

Тому, не чекаючи реальних успіхів вчених у цьому напрямі, слід подумати про створення юридичних документів, які регламентують подібну діяльність. Президент Клінтон, як відомо, відразу після появи статті на цю тему запровадив заборону на подібні експерименти. Обговорюється вона і в нашій Думі, в Європейській комісії з етики.

В Англії вже 6 років існує Акт, за яким заборонено здійснювати роботи з ядрами та клітинами людських ембріонів. Проте робота шотландських учених не підпадає під цей Акт, оскільки вони використовували ядра клітин дорослої вівці. Справа в тому, що коли готувався забороняючий Акт, ніхто не міг припустити, що таке можливе. Тепер у Англії переполох, якого підключилися навіть релігійні організації. Були застереження від публікації статті про Доллі у журналі. Розмірковуючи теоретично про користь створення генокопій, мають на увазі такі гуманні перспективи, як використання прийому клонування для створення генетичних органів дубль з метою трансплантації без ризику їх відторгнення.

Найважливіші відкриття в біології у XX столітті

Подібно до того, як наприкінці XIX століття відкриття фізики рентгенівських променів та радіоактивності стимулювали розвиток природознавства наступного століття, так і досягнення молекулярної біології кінця XX століття визначить, мабуть...

Клонування тварин

У своєму експерименті Кемпбелл та його колеги витягли з ембріона вівці на ранній стадії розвитку (на стадії ембріонального диска) клітину і виростили культуру клітин, тобто домоглися того...

Основні проблеми генетики та роль відтворення у розвитку живогов розвитку живого

Термін "клон" походить від грецького слова "klon", що означає - гілочка, втеча, черешок, і має відношення насамперед до вегетативного розмноження. Клонування рослин живцями, нирками або бульбами у сільському господарстві.

Основи біотехнології та її науково-виробнича база

Особливості клонування

Клон - це ідентичний близнюк іншої людини, відстрочений у часі. По суті, йдеться навіть не про клонування, а про отримання копії окремого індивіда, оскільки термін «клонування» передбачає отримання певної множини особин...

Галузі застосування генної інженерії

Вже кілька десятиліть поспіль вчені всього світу намагаються дослідити геном людини, де закладено всю його спадкову інформацію. Першим етапом цих глобальних досліджень стало створення проекту «Геном Людини» у 1990 році.

Клонування рослин, на відміну від клонування тварин, є звичайним процесом, з яким стикається будь-який квітникар або садівник. Адже часто рослину розмножують відростками, живцями, вусиками тощо. Це і є приклад клонування.

Процес та проблеми клонування

Експерименти з клонування людини продовжуються вже багато років. У 1993 році вчений із Південної Кореї (університет Кьюнджі) створив клон людини, виростив його до 4 клітин та знищив. Зрозуміти, чи вдався експеримент, можна лише...

Розмноження – одна з фундаментальних властивостей живого. Способи та форми розмноження організмів

Отримання ідентичних нащадків з допомогою безстатевого розмноження називають клонуванням. У природних умовах клони з'являються рідко. Загальновідомий приклад природного клонування.

Сучасна біотехнологія

Клонування - сукупність методів, що використовуються для отримання клонів. Клонування багатоклітинних організмів включає пересадку ядер соматичних клітин у запліднене яйце з віддаленим пронуклеусом. Дж...

Сучасні проблеми клонування. Їхня етична сутність

Мабуть, одним із найяскравіших досягнень генетики останнім часом є експеримент із клонування вівці, успішно завершений 23 лютого 1997 року вченими Рослинського університету в Шотландії під керівництвом Яна Вілмута. Для того...

Трансформація бактерій як основа генної інженерії та молекулярного клонування

Молекулярне клонування (molecular cloning or gene cloning) - клонування молекул ДНК (у тому числі генів, фрагментів генів, сукупностей генів, ДНК-послідовностей, що не містять гени).

Клонування

Комерційне клонування

В останні десятиліття минулого століття відбувався бурхливий розвиток однієї з найцікавіших гілок біологічної науки – молекулярної генетики. Вже на початку 1970-х років виник новий напрямок генетики - генна інженерія. На основі її методології почали розроблятися різного роду біотехнології, створюватися генетично змінені організми. З'явилася можливість генної терапії деяких хвороб людини. На цей час вченими зроблено безліч відкриттів у сфері клонування тварин із соматичних клітин, які успішно застосовуються практично.

Ідея клонування Homo sapiens ставить перед людством такі проблеми, з якими воно раніше не стикалося. Так розвивається наука, що кожен її новий крок несе з собою як нові, невідомі раніше можливості, а й нові небезпеки.

Що ж є клонування як таке? У біології – метод отримання кількох ідентичних організмів шляхом безстатевого (у тому числі вегетативного) розмноження, – каже нам енциклопедія "Кругосвітло". Саме так, протягом мільйонів років, розмножуються в природі багато видів рослин та деяких тварин. Однак зараз термін "клонування" зазвичай використовується у вужчому сенсі і означає копіювання клітин, генів, антитіл і навіть багатоклітинних організмів в лабораторних умовах. Примірники, що з'явилися в результаті безстатевого розмноження, за визначенням генетично однакові, однак і у них можна спостерігати спадкову мінливість, обумовлену випадковими мутаціями або створювану штучно лабораторними методами. Термін "клон" як такий походить від грецького слова "klon", що означає - гілочка, втеча, черешок, і має відношення, перш за все, до вегетативного розмноження. Клонування рослин живцями, нирками чи бульбами у сільському господарстві відоме вже тисячі років. При вегетативному розмноженні та при клонуванні гени не розподіляються за нащадками, як у разі статевого розмноження, а зберігаються у повному складі. Тільки у тварин все відбувається інакше. У міру зростання клітин тварин відбувається їхня спеціалізація, тобто клітини втрачають здатність реалізовувати всю генетичну інформацію, закладену в ядрі багатьох поколінь.

Ось таку схему клонування наводить лікар Едді Лоренс (за матеріалами Російської служби ВПС).

Що мається на увазі під репродуктивним клонуванням? Це штучне відтворення у лабораторних умовах генетично точної копії будь-якої живої істоти. Під терапевтичним клонуванням, у свою чергу, мається на увазі все те ж таки репродуктивне клонування, але з обмеженим до 14 днів терміном зростання ембріона або, як кажуть фахівці, "бластоциста". Після двох тижнів процес розмноження клітин переривається. Такі клітини майбутніх органів названі "ембріональними стовбуровими клітинами".

Близько півстоліття тому було виявлено спіралі ДНК. Вивчення ДНК спричинило відкриття процесу штучного клонування тварин.

Можливість клонування ембріонів хребетних уперше була показана на початку 1950-х років у дослідах на амфібіях. Досліди з ними показали, що серійні пересадки ядер та культивування клітин in vitro певною мірою збільшує цю здатність. Після отримання патенту в 1981 році з'явилася перша клонована тварина - миша. На початку ж 1990-х років дослідження вчених звернулися і до великих ссавців. Реконструйовані яйцеклітини великих домашніх тварин, корів або овець спочатку культивують не in vitro, a in vivo- у перев'язаному яйцеводі вівці – проміжного (першого) реципієнта. Потім їх звідти вимивають і трансплантують в матку остаточного (другого) реципієнта – корови або вівці відповідно, де їх розвиток відбувається до народження дитинчати. Якийсь час тому ЗМІ вразили повідомлення про появу Доллі - шотландської овечки, яка, як стверджують її творці, представляє точну копію її генетичної матерії. Пізніше з'явився американський бичок Джефферсон та другий бичок, виведений французькими біологами.

Несподівано група вчених із Рокфеллерівського та Гавайського університетів зіткнулася з проблемою клонування мишей у шостому поколінні. За результатами досліджень є дані, що у піддослідних тварин виникає якийсь прихований дефект, явно набутий у процесі клонування. Висуваються дві версії цього явища. Одна полягає в тому, що закінчення хромосоми з кожним поколінням мало б "стачуватися", стаючи коротшим, що могло привезти до виродження, тобто до неможливості подальшого твору потомства, так і передчасного старіння клонів. Друга версія – погіршення загального стану здоров'я мишок-клонів з кожним новим клонуванням. Але й ця версія не знайшла поки що підтвердження. Всі ці дані насторожують і звертають увагу на те, що й інші ссавці (у тому числі й людина) можуть не уникнути тієї самої "долі".

Тим не менш, багато хто бачать у клонуванні одні позитивні сторони, і так само багато хто цим користується. За повідомленням Genoterra.ru, біотехнологічна компанія Genetic Savings & Clone, яка має чотирирічний досвід з клонування кішок, вже працює над замовленнями шести клієнтів, які хотіли б бачити клонів своїх вихованців після їхнього відходу з життя. Таке задоволення їм коштуватиме 50000 доларів. Цього тижня компанія представила публіці четверту клоновану кішку на Міжнародній виставці кішок у Х'юстоні, США. Цю кішку прозвали Пічесом, ядерним донором якої є кішка Манго. Вони в цілому схожі, але у клону є на спині світла пляма. Такі відмінності у клонів неминучі, оскільки в енуклейованій яйцеклітині реципієнта залишається мітохондріальна ДНК, яка відрізняється від донорської. Чималу роль грають також різні фактори середовищ, при яких відбувався розвиток тварин. У 2005 році компанія планує розпочати клонування собак.

Крім цього нещодавно Genetic Savings & Clone ліцензувала новий, покращений варіант процесу клонування та продемонструвала його результат - двох кошенят-клонів на ім'я Табулі та Баба-Гануш. Новий процес, названий "передача хроматину" (chromatin transfer) набагато дбайливіше і повніше передає генетичний матеріал від клітини донора до яйцеклітини, яка має зрости в клон. Ключ - у розкритті ядерної мембрани та видаленні зайвих для даного процесу білків клітини шкіри (яка зазвичай і використовується при клонуванні). Цей вид клонування призводить до більш ніж 8-відсоткової норми успіху, йдеться в статті на Genoterra.ru. "Очищений" хроматин, схоже, виробляє клоновані ембріони більш подібні до оригінального організму, що і показали кошенята, схожі на прототип не тільки зовні, але, здається, і за характером.

Але повернення улюбленої тварини в будинок - ілюзія, тому, що визначення "точно такий же" відноситься лише до генетичного набору, в іншому це все ж таки буде інша істота.

У 2002 році було сформовано практично повну генетичну карту людини. Тоді ж компанія Clonaid (входить до складу релігійної секти Raelian Movement) оголосила про те, що вперше у світі клонувала людину. За цей час, за твердженням компанії, на світ з'явилися три клоновані дитини, проте серйозних доказів цьому не було представлено. Clonaid пропонує всім охочим заплатити $200 тис. за право зробити власну копію.

Яка ж практична користь клонування?

Розробка біотехнології отримання у великій кількості стовбурових клітин при терапевтичному клонуванні дасть можливість медикам коригувати і лікувати багато досі невиліковних захворювань, таких, як діабет (інсулінозалежний), хвороба Паркінсона, хвороба Альцгеймера (старече недоумство), хвороби серцевого м'яза. хвороби нирок, печінки, захворювання кісток, крові та інші.

Нова медицина базуватиметься на двох основних процесах: на вирощуванні здорової тканини зі стовбурових клітин та пересадці такої тканини на місце пошкодженої чи хворої. В основі ж методу створення здорових тканин лежать два складні біологічні процеси - початкове клонування людських ембріонів до стадії появи "стовбурових" клітин і подальше культивування отриманих клітин, і вирощування в поживних середовищах необхідних тканин і, можливо, органів.

Людина з давніх-давен мріяла вирощувати тільки якісні та смачні овочі та фрукти, розводити корів з хорошими удоями, овець з великим настригом вовни або ж відмінних курей-несучок, мати домашніх тварин - точних копій улюбленців, які вже віджили свій вік, були завжди. Однак лише останнім часом цей здоровий інтерес був підігрітий успіхами вчених у клонуванні тварин та рослин. Але чи реально здійснити цю мрію людства методами клонування?

Поява на полях трансгенних сортів рослин, стійких до комах, гербіцидів та вірусів, знаменує нову еру у сільськогосподарському виробництві. Створені генними інженерами рослини зможуть не тільки прогодувати населення планети, але й стануть основним джерелом дешевих ліків і матеріалів.

Біотехнологія рослин помітно відставала аж до останнього часу, але зараз на ринку спостерігається стійке зростання частки трансгенних рослин із новими корисними ознаками. Ось такі дані наводяться у статті "Біотехнологія рослин": "Клоновані рослини в США вже в 1996 займали площу в 1,2 млн. га, яка в 1998 році збільшилася до 24,2 млн. га." Оскільки основні трансгенні форми кукурудзи, сої, бавовнику із стійкістю до гербіцидів та комах добре себе зарекомендували, є всі підстави очікувати, що площа під клонованими рослинами у майбутньому збільшиться у кілька разів.

Історія генної інженерії рослин починається з 1982 року, коли вперше було отримано генетично трансформовані рослини. Метод трансформації ґрунтувався на природній здатності бактерії Agrobacterium tumefaciensгенетично модифікувати рослини Так, за допомогою культивування рослинних клітин і тканин, що гарантують безвірусність рослини, були виведені гвоздики, що хризантеми, гербери та інші декоративні рослини. Також можна купити і квітки екзотичних орхідних рослин, виробництво клонів яких має промислову основу. Деякі сорти полуниці, малини, цитрусових виведені з використанням техніки клонування. Насамперед для виведення нового сорту потрібно 10-30 років, тепер, завдяки застосуванню методів культивування тканин, цей період скорочено до кількох місяців. Дуже перспективними визнаються роботи, пов'язані з виробництвом на основі культивування тканин рослин лікарських та технічних речовин, які неможливо отримати шляхом синтезу. Так, вже отримують подібним способом із клітинних структур барбарису ізохіноліновий алкалоїд берберин, а з женьшеню – гінсеносид.

Відомо, що будь-який прогрес біотехнології рослин залежатиме від розробки генетичних систем та інструментів, які дозволять ефективніше керувати трансгенами.

Що ж до тварин, то вже з початку XIX століття вчені намагалися вирішити питання про те, чи є звуження функцій ядра диференційованої клітини процесом незворотним. Надалі було розроблено методику клонування ядер. Найбільшого успіху у клонуванні ембріонів амфібій досяг англійський біолог Джон Гердон. Він використовував метод серійних пересадок ядер і підтвердив гіпотезу про поступову втрату потенцій у міру розвитку. Подібні результати отримали інші дослідники.

Незважаючи на ці успіхи, зазначає у своїй статті "Російський медичний сервер", проблема клонування амфібій залишається невирішеною і сьогодні. Тепер уже можна судити про те, що ця модель була обрана вченими для подібних досліджень не дуже вдало, оскільки клонування ссавців виявилося більш простим. Не варто забувати, що розвиток мікроскопічної техніки та технології мікроманіпуляцій на той час ще не дозволяв маніпулювати з ембріонами ссавців та проводити трансплантацію ядер. Обсяг яйцеклітини амфібій приблизно в 1000 разів більший за обсяг плацентарних ооцитів, тому амфібії і були такими привабливими для вивчення ранніх процесів розвитку.

В даний час проведено фундаментальні дослідження проблеми клонування мишей. Повноцінний ембріональний розвиток та народження здорових і плідних клональних мишей було досягнуто тільки при трансплантації ядер кумулюсних клітин, клітин Сертолі, фібробластів з кінчика хвоста, ембріональних стовбурових клітин та фетальних клітин гонад. У цих випадках кількість новонароджених мишенят не перевищувала 3% від загальної кількості реконструйованих ооцитів.

Клонування ж свійських тварин виявилося складнішим справою, ніж передбачалося. У 2001 році компанія Genetic Savings and Clone оголосила про народження першої у світі клонованої кішки. Ця компанія, штаб-квартира якої знаходиться у фешенебельному передмісті Сан-Франциско, Саосаліто, спеціалізується на "увічненні" домашніх улюбленців - кішок та собак. Не дивлячись на те, що перша у світі кішка-клон і була "зроблена під копірку", вона не схожа на забарвлення ні на рідну матір (донор ДНК), ні на приймальню (яка виношувала зародок). Вчені пояснюють це тим, що хутро лише частково залежить від генетичної інформації, впливають ще й фактори розвитку.

Тим не менш, натхненна першим успіхом компанія розпочала комерційне клонування першої партії кішок-клонів на комерційне замовлення. Вартість послуги – 50 тисяч доларів.

"Рік тому ми сказали, що почнемо комерційне обслуговування через рік, і ось рік минув, - каже Бен Карлсон (Ben Carlson), представник компанії Genetic Savings & Clone, - і поки що неможливо робити прогнози щодо того, скільки часу потрібно для того, щоб доопрацювати технологію для отримання добрих результатів".

Собак клонувати поки що не вдалося взагалі. У них, як кажуть вчені, дуже складний репродуктивний цикл, і їхні яйцеклітини важко добувати та вирощувати.

Сьогодні головний бізнес GSC полягає не у клонуванні (воно все-таки ще не поставлене на потік), а у зберіганні зразків ДНК тварин. Така біопсія в США коштує від $100 до $500, залежно від параметрів домашнього улюбленця.

Експерти, проте, попереджають, що господарі, які довірили компанії клонування своїх вихованців, можуть бути розчаровані. Як правило, любов до конкретної кішки чи собаки визначається її звичками та характером, що має мало спільного з генами. Вони відзначають, що зовнішні чинники на розвиток тварини мають не менший ефект, ніж спадковість.

Клонування вівці Доллі у 1996 році Яном Вільмутом та його колегами в Рослинському інституті в Единбурзі викликало бурхливу реакцію у всьому світі. Доллі була зачата з клітини молочної залози вівці, якої вже давно не було в живих, а її клітини зберігалися в рідкому азоті. Методика, за допомогою якої була створена Доллі, відома під назвою "перенесення ядра", тобто з незаплідненої яйцеклітини було видалено ядро, а замість нього вміщено ядро ​​із соматичної клітини. З 277 яйцеклітин з пересадженим ядром лише одна розвивалася у відносно здорову тварину. Цей метод розмноження є "асексуальним", тому що він не вимагає наявності представника кожної статі, щоб створити дитину. Успіх Вілмута став міжнародною сенсацією.

У грудні 1998 року стало відомо про вдалі закінчилися спроби клонування великої рогатої худоби, коли японцям І. Като, Т. Тані та співр. вдалося отримати 8 здорових телят після перенесення 10 реконструйованих ембріонів до матки корів-реципієнтів.

Очевидно, що вимоги тваринників до копій своїх тварин набагато скромніші, ніж у охочих клонувати своїх домашніх улюбленців. Давав би клон стільки ж молока, що і "мати-клоніха", а який він забарвлення та характеру - яка різниця? Виходячи з цього, новозеландські біологи зробили нещодавно новий важливий крок у клонуванні корів. На відміну від американських колег з Каліфорнії, вони обмежилися відтворенням лише однієї особливості тварини, що клонується. У тому випадку - здатності корови давати молоко з підвищеним вмістом білків. Як це зазвичай у всіх експериментах з клонування, відсоток ембріонів, що вижили, був дуже низький. З 126 трансгенних клонів вижили лише 11, причому лише дев'ять з них мали необхідну здатність. Отже, перспективи розвитку даної галузі клонування, як кажуть, "наявність".

Наприкінці 2000 - початку 2001 р. весь науковий світ стежив за спробою дослідників з американської фірми "АСТ" клонувати вид буйволів Bos gaurus (гяур), який колись був широко поширений на території Індії та Південно-Західної Азії. Соматичні клітини-донори ядер (шкірні фібробласти) були отримані в результаті біопсії post mortem від бика у віці 5 років і після двох пасажів у культурі тривалий час (8 років) зберігалися в кріоконсервованому стані в рідкому азоті. Усього було отримано чотири вагітності. Щоб підтвердити генетичне походження плодів, два з них було вилучено. Цитогенетичний аналіз підтвердив наявність у клітинах характерного для гяурів нормального каріотипу, проте з'ясувалося, що вся мітохондріальна ДНК походить від яйцеклітин корів-донорів іншого виду (Bos taurus).

На жаль, у досвіді американських вчених одна з вагітностей перервалася на 200-денному терміні, а в результаті іншого народилося теля, яке померло через 48 год. ".

Реалізація всього потенціалу, закладеного в новій технології клонування, для порятунку видів тварин, що зникають, може бути можлива тільки при розумному підході до вирішення виникаючих проблем. Варто відзначити, що в результаті клонування дуже часто виявляється різна патологія плодів: гіпертрофована плацента, гідроалантоїс, плацентоми, збільшені у розмірі кровоносні судини пупкового канатика, набряклість плодових оболонок. Клони, що загинули протягом декількох днів після народження, характеризуються наявністю патології серця, легень, нирок, мозку. У новонароджених часто зустрічається так званий "синдром великого молодняку".

Клоновані тварини довго не живуть і відрізняються зниженою здатністю боротися із хворобами. Це показали експерименти, результати яких оприлюднили дослідники з токійського Національного інституту інфекційних захворювань, повідомляє Newsru.com. Для дослідів вони відібрали 12 клонованих мишей і стільки ж народжених природним шляхом. Клони почали вмирати вже після 311 днів життя. Десять із них померли, не протягнувши і 800 днів. За цей же час померла лише одна "нормальна" миша. Більшість клонів померла від гострого запалення легенів та хвороб печінки. Судячи з усього, їхня імунна система не могла боротися з інфекціями і виробляти достатню кількість необхідних антитіл, вважають японські дослідники.

Причини слабкості клонів, вважають вони, потребують ретельного вивчення та можуть бути пов'язані з порушеннями на генетичному рівні та недоліками нинішньої технології репродукування.

Проте вчені не зупиняються у своїх дослідженнях. Багатьом бачаться широкі перспективи клонування. Наприклад, вчені британської компанії "PPL Therapeutics", які успішно клонували п'ять поросят у штаті Вірджинія, органи та тканини яких можуть використовуватися для пересадки хворим людям, вважають, що клінічні випробування таких операцій можуть розпочатися протягом найближчих чотирьох років, повідомляють.

Але, як зазначають багато експертів, до широкомасштабних операцій з пересадки органів від свині до людини суспільству та науковому світу необхідно ще вирішити цілу низку важких етичних питань, таких, як "коректність" трансплантації органів тварини в організм людини або заміна органів одного виду живих істот. органи іншого виду.

З іншого боку, багато вчених вважають, що вже дуже скоро клонування сільськогосподарських тварин почне приносити перші плоди. Молоко клонів корів, м'ясо потомства клонованих корів та свиней може з'явитися у продажу вже наступного року. Фактично і зараз у США, де компанії, які займаються розведенням худоби, створили вже близько сотні клонів найкращих представників елітних порід, офіційної заборони такої діяльності немає.

Однак є неформальне прохання Управління харчових продуктів та ліків (FDA) не поспішати з продажем таких продуктів. Національна академія наук США підкріпила впевненість, що подібні продукти є безпечними для здоров'я. Як повідомляють Медновости, у висновках комісії, яка займалася питаннями клонування корів і свиней, міститься рекомендація щодо проведення деяких додаткових досліджень, але загалом продаж продуктів із клонованих тварин та їх потомства вчені визнали безпечною. Звичайно, не йдеться про те, щоб забивати на м'ясо клонованих тварин. Зараз це дуже дорогий процес, який зазвичай обходиться більш ніж у 20000 доларів. Проте тварини з першого-другого покоління потомства клонів можуть піти на м'ясо. Тим не менш, експерти FDA мають побоювання, що при клонуванні тварин у власників може виникнути спокуса підкоригувати їх гени, щоб поліпшити характеристики. Цього вчені побоюються значно більше, ніж самого клонування, коли гени тварини залишаються незмінними.

А ось у Японії з 1999 року було дозволено поповнювати поголів'я молочних та м'ясних порід із застосуванням техніки "тиражування" запліднених яйцеклітин. Однак при цьому комерційне клонування у класичному розумінні заборонено, тобто "з використанням соматичної (нестатевої) клітини". Але велика ймовірність того, що Японія все-таки стане першою в світі країною, де на прилавках магазинів з'явиться м'ясо клонованих тварин.

Так чи інакше, можливості клонування відкривають нові перспективи для садівників-городників, фермерів-тварини, а також медицини, хоча в даний час його застосування обмежується невирішеними технологічними та біологічними проблемами. Крім того, нам не вистачає знання структури геномів сільськогосподарських тварин, що необхідно для їхньої спрямованої зміни. Спочатку продукція від клонованих тварин має пройти апробацію у відповідному компетентному державному органі, який відповідає за застосування харчових та лікарських ресурсів, що забороняє продаж молока чи м'яса генетично модифікованих та клонованих тварин, доки не виробить усіх необхідних правил. Треба також провести експерименти з перевірки безпеки одержуваного молока для людей. Однак, не дивлячись ні на що, можливо, все-таки рано чи пізно, по полях і луках загуляють череди клонованих і генетично модифікованих корів, а улюблені гавкаючі й муркотливі вихованці десятки років насолоджуватимуть погляд своїх господарів і віддано заглядатимуть їм у вічі.

Вступ.

Проблема клонування тварин набула останнім часом не лише наукового, а й соціального звучання, тому воно широко висвітлюється у ЗМІ, найчастіше некомпетентними людьми та з нерозумінням суті проблеми. У зв'язку з цим виникає потреба висвітлити стан справи.

Термін клон походить від грецького слова «klon», що означає гілочка, втеча, син. Клонування можна давати багато визначень, ось деякі найпоширеніші з них, клонування - популяція клітин або організмів, що походять від загального предка шляхом безстатевого розмноження, причому нащадок при цьому генетично ідентичний своєму предку.

Відтворення організмів, що повністю повторюють особину, можливе лише в тому випадку, якщо генетична інформація матері буде без будь-яких змін передана дочкам. Але за природного статевого розмноження цьому перешкоджає мейоз. У результаті незріла яйцеклітина, має подвійний, чи диплоїдний набір хромосом – носіїв спадкової інформації – ділитися двічі й у результаті утворюються чотири гаплоидных, з одинарним набором хромосом, клітини. Три з них дегенерують, а четверта з великим запасом поживних речовин стає яйцеклітиною. У багатьох тварин вона через гаплоїдність не може розвиватися в новий організм. Для цього необхідне запліднення. Організм, що розвинувся із заплідненої яйцеклітини, набуває ознак, які визначаються взаємодією материнської та батьківської спадковості. Отже, при статевому розмноженні мати не може бути повторена у потомстві.

Як же попри цю строгу закономірність змусити клітину розвиватися тільки з материнським диплоїдним набором хромосом? Теоретично вирішення цієї важкої біологічної проблеми знайдено.

Рослини.

Клонування насамперед спочатку відноситься до вегетативного розмноження. Клонування рослин живцями, нирками чи бульбами відоме вже понад 4 тисячі років. Починаючи з 70-х років. нашого століття для клонування рослин почали широко використовувати невеликі групи і навіть соматичні (нестатеві) клітини.

Справа в тому, що у рослин на відміну від тварин у міру їх зростання, в ході клітинної спеціалізації – диференціювання – клітини не втрачають так звані тотипотентні властивості, тобто не втрачають своєї здатності реалізовувати всю генетичну інформацію, закладену в ядрі. Тому практично будь-яка рослинна клітина, що зберегла у процесі диференціювання своє ядро, може дати початок новому оргазму. Ця особливість рослинних клітин лежить в основі багатьох методів генетики та селекції.

При вегетативному розмноженні і при клонуванні гени не розподіляються по потоках, як у випадку статевого розмноження, а зберігаються в повному складі протягом багатьох поколінь.

Клітини тварин, диференціюючись, позбавляються тотипотенстності, і в цьому одна з істотних відмінностей від клітин рослин. Як буде показано нижче, саме тут головна перешкода для клонування дорослих хребетних тварин.

Клонування шовкопряду.

У винахід клонування тварин, безперечно, треба віддати належне російським вченим. Сто років тому російський зоолог московського університету А.А. Тихомиров вперше відкрив, що яєчка тутового шовкопряда внаслідок різних хімічних та фізичних впливів починають розвиватися без запліднення.

Однак цей розвиток, названий партеногенезом, рано зупинявся: партеногенетичні ембріони загинули ще до вилуплення личинок із яєць. Але це вже була прелюдія до клонування тварин.

БЛ.Л. Астауров у 30-ті роки. в результаті тривалих досліджень, що здобули світову популярність, підібрав термічний вплив, який одночасно активізував незапліднене яйце до розвитку і блокував стадію мейозу, тобто перетворення диплоїдного ядра яйцеклітини в гаплоїдний. Розвиток з ядром, що залишився диплоїдним, закінчувалося вилупленням личинок, що точно повторюють генотип матері, включаючи і підлогу. Так, у результаті амейотичного партеногенезу було отримано перші генетичні копії, ідентичні матері.

Кількість партеногенетичних гусениць, що вилупилися, перебувала в залежності від життєздатності матері.

Тому у «чистих» порід лупіння гусениць не перевищувало 1%, тоді як у значно більш життєздатних міжрасових гібридів воно досягло 40-50%. Незважаючи на величезний успіх, автор цього методу пережив гірке розчарування: партеногенетичне потомство характеризувалося зниженою життєздатністю на ембріональних та постембріональних стадіях розвитку (гусениці, лялечки, метелики). Гусениці розвивалися нерівномірно, у тому числі було багато потворних, а завиті ними кокони розрізнялися по масі. Пізніше Астауров покращив метод, застосувавши гібридизацію між селекційними лініями. Так він зміг підвищити життєздатність у нових клонів до норми, але довести до цього рівня інші кількісні ознаки йому не вдалося: наприклад, маса партеногенетичних коконів не перевищувала 82% від маси нормальних коконів такого ж генотипу.

Пізніше встановили причини партеногенетичної депресії та складними методами, які дозволили накопичувати «гени партеногенезу», вивели нові високожиттєстійкі клони самок, а пізніше і партеногенетичних самців. Схрещуючи таких самців зі своїми «матерями» чи схильними до партеногенезу самками інших клонів, отримали потомство ще з більшою схильністю до партеногенезу. Від найкращих щодо цього самок закладали нові клони.

В результаті багаторічного відбору вдалося накопичити в генотипі клонів, що селекціонуються, небачено велика кількість генів, що зумовлюють високу схильність до партеногенезу. Вилуплення гусениць досягло 90%, а їхня життєздатність підвищилася до 95-100%, випередивши в цьому відношенні звичайні породи та гібриди. Надалі «схрестили» за допомогою партеногенетичних самців два генетично різко відмінні клони різних рас і від кращих гібридних самок вивели наджиттєздатні клони.

Нарешті навчилися клонувати самців тутового шовкопряда. Це стало можливим після того, як вдалося отримати самців, у яких усі парні гени були ідентичними або гомозиготними. Спочатку таких самців клонували спеціальним чоловічим партеногенез (андрогенез). Для цього впливом гамма-променів та високої температури позбавляли ядро ​​яйця здатності до запліднення. Ядро сперматозоїда, що проник у таке яйце, не зустрівши дієздатного жіночого ядра, саме, подвоюючись, приступало до розвитку чоловічого зародка, який природно повторював генотип батька. У такий спосіб ведуться чоловічі клони у десятках поколіннях. Пізніше один із таких клонів був перетворений на обох статеву лінію, що також складаються з генетично ідентичних (за винятком статевих хромосом) тепер уже самок і самців. Оскільки початок цієї лінії повністю гомозиготний батько виник у результаті розмноження, прирівняного до самопліднення, то сам він і лінія двійників обох статей мають знижену життєздатність. Схрещуючи між собою дві такі лінії, стали легко отримувати гібридних і високожиттєздатних двійників у необмеженій кількості.

Підсумки клонування шовкопряда: отримані клони самок і самців тутового шовкопряда для практичного шовківництва непридатні, але це крах всіх надій. Доцільно використовувати клони не для безпосереднього застосування в шовківницькій практиці, а на плем'я для видатного за продуктивністю потомства. Зразкова схема використання клонів у промисловому виробництві виглядає так. З великої кількості коконів вибирають ті, з яких розвиваються видатні за продуктивністю самки, і від кожної отримують партеногенетичне потомство, для подальшої роботи використовують партеногенетичні клони, які повторюють високу продуктивність матері та виявляють високу схильність до партеногенезу. За цим слідує схрещування з певними клонованими самцями і з отриманого гібридного покоління обирають два виробництва, тільки ті клони, які дали прекрасне у всіх відношеннях потомство. Його високі якості обумовлені як попередньої селекцією, а ще й тим, що у процесі відбору особин високу схильність до партеногенезу у тому генотипі утворюється комплекс генів життєздатності, компенсує шкідливий вплив штучного розмноження. При переведенні клонів на статеве розмноження цей комплекс, виявившись незбалансованим, сильно підвищує гетерозис.

Перші досліди на амфібіях

Можливість клонування ембріонів хребетних вперше була показана наприкінці 40-х – початку 50-х рр. ХХ ст. у дослідах на амфібіях, коли російський ембріолог Георгій Вікторович Лопашов розробив метод пересадки (трансплантації) ядер до яйцеклітини жаби. У червні 1948 року він надіслав до «Журналу загальної біології» статтю, написану за матеріалами власних експериментів. Однак на біду Лопашова в серпні 1948 року відбулася сумнозвісна сесія ВАСГНІЛ, яка за волею комуністичних вождів утвердила безмежне панування в біології малограмотного агронома Т.Д. Лисенка, і набір статті Лопашова, прийнятої до друку, був розсипаний, тому що вона доводила провідну роль ядра і хромосом, що містяться в ньому, в індивідуальному розвитку організмів. Роботу Лопашова забули, а 50-х гг. американські ембріологи Бріггс та Кінг виконали подібні досліди, і пріоритет дістався їм, як це часто траплялося в історії російської науки.

Бріггс та Кінг розробили мікрохірургічний метод пересадки ядер ембріональних клітин за допомогою тонкої скляної піпетки в позбавлені ядра клітини (енуклейовані клітини).

Вони встановили, що якщо брати ядра з клітин зародка на ранній стадії його розвитку – бластулі (бластула – стадія у розвитку зародка, що є повною кулею з одного шару клітин), то приблизно в 80% випадках зародки благополучно розвиваються далі і перетворюються на нормального пуголовка . Якщо ж розвиток зародків просунувся на наступну стадію – гастулу, то лише менш ніж у 20% випадків оперовані клітини розвивалися нормально. Ці результати пізніше були підтверджені в інших роботах.