Кто такие клоны и каких животных уже клонировали?

Что такое клон

Прежде чем разобраться, что собой представляет понятие «клон», необходимо обозначить на чем основывается процедура клонирования.

Любой живой организм имеет некоторую программу развития (онтогенеза), которая зашифрована в дезоксирибонуклеиновой кислоте. Дезоксирибонуклеиновая кислота – это полимерное соединение, состоящие из мономеров – нуклеотидов, которые объединены в триплеты. Расположение нуклеотидов и триплетов индивидуальное у каждого живого организма – это является основой индивидуальных отличий одного живого существа от другого, принадлежащих к одному виду, семейству, отряду и так далее.

Клонирование – это биотехнологический процесс, в ходе которого происходит образование группы идентичных организмов (клеток или молекул – в клеточной инженерии), которых имеют одинаковую последовательность триплетов в ДНК. Такие организмы называются клонами.

Какие животные были клонированы?

Идея клонирования животных зародилась в учёных кругах более ста лет назад. Первыми клонированными животными являются представители класса амфибий. Английский эмбриолог Джордж Гёрдон проводил эксперименты по созданию копий лягушек. В данных опытах производилось пересадка ядер кишечника головастиков. В результате эксперимента было доказано, что первичные половые клетки могут сохраниться с пересаженными в них ядрами. Данное исследование встретило колоссальную негативную реакцию со стороны общественности, и работы по проведению клонирования амфибий были прекращены на несколько лет. Позже в начале 1970-ых годов была произведена пересадка ядер из соматической клетки взрослой лягушки в ооциты, из которых позже выросли головастики, а затем и взрослые лягушки.

После успешного клонирования лягушек ученые принялись проводить эксперименты по созданию копий представителей класса млекопитающих. Ходят слухи, что в закрытых лабораториях советским ученым в конце восьмидесятых годов удалось получить несколько клонов домовой мыши. Официально первым млекопитающим, которое было получено путем пересадки ядра из соматической клетки в генеративную, является овца по кличке Долли. Клонирование Долли произошло в результате деятельности шотландской группы исследователей в 1996 году. С тех пор были получены клоны целого ряда млекопитающих:

• мышь;
• морской ёж;
• коза;
• тутовый шелкопряд;
• насекомые (например, дрозофилы);
• корова;
• лошадь;
• свинья.

Методы клонирования

Клонирование живых организмов осуществляется в рамках молекулярной инженерии, поэтому методы клонирования отчасти пересекаются с методами обозначенной науки.

Метод пересадки ядер

Любая живая клетка состоит из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы. Цитоплазма – хранилище органоидов, в котором они осуществляют свою жизнедеятельность. Ядро – это хранилище генетической информации, также с помощью ядра реализуются такие процессы, как наследственность и изменчивость. При реализации метода пересадки ядер происходит банальное встраивание ядра соматической клетки в генеративную, однако данная технология возможна лишь при работе с амфибиями. При пересадке ядер млекопитающих используется иная технология, суть которой заключается в следующем: посредством микропипетки соматическую клетку вводят под оболочку яйцеклетки, затем, используя электрический ток, проводят разряд, в результате которого происходит столкновение двух субстратов и тем самым обе клетки сливаются в единую, которая содержит генетическую информацию соматической клетки (так как ядро яйцеклетки было предварительно разрушено). Далее наступает стадия культивирования, а затем реализуется имплантация имеющегося эмбриона на этапе морулы (2-ой этап эмбрионального развития млекопитающих) в матку животного данного вида. Данная биотехнология является самой передовой, она использовалась при клонировании овечки Долли.

Метод разделения эмбриона на первых стадия дробления

Во время эмбрионального развития из оплодотворенной яйцеклетки образуются бластомеры, разделенные на несколько субъединиц (в зависимости от стадии эмбрионального развития количество субъединиц-бластомеров меняется, а меняется размер в зависимости от типа дробления). При достижении эмбрионом стадии морулы ученые разделяют организм с образованием двух новых и имплантируют последние в матку «суррогатных матерей». Данный метод применим для морских ежей и лягушек.

Метод активации неоплодотворенного яйца

Данная технология является одной из первых методик клонирования животных, с её помощью получилось создать клон тутового шелкопряда. Яйцеклетку термически нагревали, не давая произойти первому мейотическому делению, из яйца вылуплялись самки. Позже метод был усовершенствован: под воздействием гамма-излучения, что делало женскую половую клетку не способной к оплодотворению, а проникшее ядро сперматозоида удваивалось, в результате чего появлялись только самцы. Открытие данного метода принадлежит советскому деятелю Астраулову

Зачем нужны клоны?

Клонирование животных – крайне дорогостоящая процедура, однако её проведение имеет теоретический и практический смысл. Во-первых, способность клонировать животных позволяет человеку получить еще больший контроль над природой. Во-вторых, клонирование позволяет понять устройство механизма реализации генетической информации, перенесенной в другой организм, а также подтвердить или опровергнуть гипотезу о накоплении мутаций в ДНК (если гипотеза верна. то клоны должны быть подвержены более быстрому старению). В-третьих, ученые грезят надеждами о том, чтобы сначала воссоздать, а затем клонировать вымершие виды животных, правда, пока что подобное остается лишь в головах исследователей и не имеет практических путей реализации. Клонирование практически применимо для следующих целей:

• спасение вымирающих видов животных (посредством клонирования особей из Красной книги возможно размножение последних в искусственных ареалах обитания с последующим заселением клонов в естественную среду);
• накопление и увеличение количества полезных и породистых особей;
• клонирование человека – принесет возможность разрешить многие вопросы социологии и психологии, а также позволит создавать донорскую базу органов (однако данная цель активно подвергается гонениям со стороны церкви и биоэтических комитетов).

Трудности и проблемы при клонировании млекопитающих

Трудности клонирования заключаются в финансовых затратах на низкоэффективные процедуры. Дело в том, что в эксперименте с овечкой Долли понадобилось 277 попыток для того, чтобы создание клона овцы завершилось успехом. Проблемы клонирования многочисленны, обозначим самые значимые из них:

1. Низкая эффективность процедуры (см выше).
2. Быстрое старение и появление заболеваний у клонов. Это происходит, скорее всего, в результате накопления мутации в ДНК, которое было использовано донором для получения клона. При рождении копий не отмечалось проблем со здоровьем, однако впоследствии наблюдалось резкое старение, возникновение заболеваний органов и систем, а также ранняя смертность. Данная проблема до сих пор не решена учеными, так как невозможно защитить ДНК от свободнорадикальных мутаций, которые происходят с ней на протяжении жизнедеятельности особи.
3. Отличие клонов от оригинала. Несмотря на единую генетическую информацию, отличия между клоном и оригиналом возможны вследствие двух причин:

• разные условия фенотипического развития организма;
• инактивация хромосом во время ранних стадий эмбрионального развития.

Проблема клонирования человека

О клонировании человеческой особи мыслители думали еще в древности. На текущем этапе развития науки это стало возможным (подтверждением данных слов являются эксперименты с клонированием человеческих эмбрионов в Китае). Однако перед учеными встает ряд преград:

• религиозные общества всеми силами пытаются заблокировать введение технологии клонирования человеческой особи, так как это повлечет за собой крушение канонов церкви о том, что человека создал Бог. Клонирование человека позволит поставить мир на атеистические рельсы;
• морально-этические комитеты также препятствуют клонированию, так как не имеют четкого ответа на вопрос: «можно ли назвать клона-человеком?»;
• неоправданность риска капиталовложений в столь дорогостоящую процедуру, так как клонирование человека не сможет решить проблему бесплодия иным способом (разницы между клонированием и экстракорпоральным оплодотворением практически нет), не даст гарантии создания клонов-гениев (так как особи будут иметь разные условия для фенотипического проявления признаков).

Однако абсолютно по-другому картина раскрывается при рассмотрении процедуры клонирования в терапевтических целях, дело в том, что стволовые клетки эмбриона с одинаковой генетической информацией, что и у хозяина, позволят продлить жизнь и омолодить оригинал, а эмбрион просто будет убит. Но данное грамотное использование процедуры создания копий наталкивается на протест со стороны биоэтики, так как многие видные представители последней считают уничтожение эмбриона – убийством.

Клонировали ли человека? На этот вопрос нельзя дать однозначного ответа. С одной стороны, определенно да, так как в последние годы в Китае удалось создать клоны человеческих эмбрионов, с другой стороны, нет четкого понятия в современной общественной науке, с какого момента эмбрион может считать человеком.