Клонирование
Клонирование - метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных.
Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами.
С развитием науки в обиход вошли такие понятия, как генная инженерия, клонирование. Сначала это было захватывающие путешествие, где человек мог фантазировать, придумывать возможности, которые откроет это направление науки. Это и исцеление всех болезней, и изменение растительного и животного мира. В последние годы, когда успехи в этой области стали налицо, появились первые результаты, люди неожиданно задумались о том, что не все так просто и красиво в этом явлении. Задумались и… испугались. Отсюда и множество поверий и мифов, освещающих это явление. Точная информация о последних достижениях тщательно засекречена, поэтому ползущие слухи питают людей. Распространены как мифы о клонированных и генетически модифицированных животных, так и вымыслы об искусственно измененных растениях.
Что же, попробуем с помощью уже имеющихся данных разобраться в том, что является правдой, а что - вымыслом. Конечно же, большинство данных утверждений справедливо для цивилизованного мира и стран. Действия в подпольных лабораториях стран третьего мира не поддаются контролю и объяснениям, однако они и ограничены по возможностям, ведь с мощью государственных программ им тяжело сравниться.
Технологии генной инженерии могут помочь только людям. На самом деле огромные деньги вкладываются в применение этих технологий для животных. В США выдано более 100 лицензий на применение продукции генной инженерии для животных. В основном это - биопрепараты, вакцины, а также средства диагностики. В эту область постоянно вкладываются деньги, ежегодно на исследования тратится более 400 миллионов долларов. Вообще во всем мире каждый год на лечение животных и поддержание их здоровья тратится около 18 миллиардов долларов, из них почти 3 миллиарда - это продукция, произведенная с помощью биотехнологий.
Клонирование и генная инженерия - дело далекого будущего. Казалось бы, первые образцы были получены совсем недавно - первое животное-клон, овечка Долли в 1997 году, а первые живые существа, в которых был внедрен посторонний ген в 2004 году. Ими стали декоративные рыбки Глоуфиш, которые вобрали в себя ген морского анемона и получили возможность флюоресцировать красным светом. Технологии и возможности так стремительно развиваются, что организации, занимающиеся этим бизнесом, вовсю стали получать коммерческие заказы. В конце 2004 года хозяйке был возвращен клон недавно умершего любимого кота. И если стоимость такого нового любимца достигла 50 тысячи долларов, то покупка таких необычных рыбок вполне доступна любому. Крупные компании, занимающие биотехнологиями, успешно клонировали уже сотни голов крупного рогатого скота, однако пока на рынке нет ни их мяса, ни молока. А вообще в лабораториях уже успешно клонированы и крысы, и лошади, и кролики, и свиньи.
Домашним животным биотехнологии не нужны. Собаки и кошки получают произведенные с помощью биотехнологий вакцины, которые намного эффективнее обычных. С помощью генной терапии восстанавливается зрение у больных животных, а также излечиваются различные злокачественные опухоли и рак костей. Предлагается даже изучать (секвенировать) ДНК особо чистокровных животных для выявления полезных генов. Для одомашненных животных ученые постоянно разрабатывают все новые технологии, которые направлены на улучшение здоровья животных, увеличение их производительности. С помощью генетически модифицированного корма, который легкоусвояем и более питателен, добивается снижение затрат на содержание животных. Когда-то и искусственное осеменение казалось недопустимым, новые же технологии вскоре станут привычными, помогут улучшить породу животных, снизить риски наследственных заболеваний, укрепить общее здоровье скота.
Генная инженерия явилась причиной последних страшных эпидемий, таких как птичий грипп, коровье бешенство и другие. Эти заболевания никак не связаны с этой наукой. Наоборот, биотехнологи всего мира борются против страшных эпидемий, разрабатывая все новые вакцины. Например, в Южной Корее выведена порода коров, в организме которой не образуется белок, являющийся причиной коровьего бешенства. С помощью генных технологий ученые пытаются контролировать деятельность москитов, которые переносят малярию и другие заболевания.
Пересадка органов животных к человеку - всего лишь вымысел. Дело в том, что такая идея носится в воздухе достаточно давно. Первые серьезные эксперименты проводились еще в 80-х годах, в одной американской клинике пациенту попытались пересадить сердце обезьяны-бабуина. Однако орган проработал всего 20 минут. Наиболее близким по генному набору к человеку является свинья, поэтому ее органы успешно используются врачами для лечения людей. Сердечные клапаны этих животных пересаживают человеку, а кожу пересаживают на место обожженной. В нескольких странах пытаются создать генетически модифицированных свиней, чьи органы вообще не будут отторгаться человеческим организмом.
Известный клон - овечка Долли много болела и умерла преждевременно. Действительно, овца-знаменитость прожила чуть меньше, чем в среднем живут ее соплеменники. Причиной ее смерти стало заболевание легких, которое обычно возникает у пожилых особей. Однако нет причин считать ее смерть преждевременным старением, так как у особей, постоянно находящихся в замкнутом помещении риск такого заболевания возрастает. Долли же, в целях безопасности, практически не паслась на свежем воздухе. Отклонения в структуре хромосом были обнаружены лишь на одном из первых исследовании и в дальнейшем не подтвердились. Так что можно считать, что смерть Долли наступила от вполне естественных причин.
Животные лишь инструмент для тестирования новых биотехнологий. На самом деле технологии призваны улучшать здоровье домашних питомцев. Разрабатываются и активно вводятся в ветеринарию новые вакцины, к примеру, от бешенства. Стало гораздо легче выявлять многие заболевания на ранних стадиях, такие как кошачий СПИД. Для сельскохозяйственных животных новые разработки помогут увеличить поголовье, снизить риски генетических заболеваний. Ученые уже вывели породу коров, которые не заболевают маститом. Для диких видов проводятся работы по искусственному оплодотворению и выращиванию в пробирке эмбрионов, что позволит сохранить редкие и исчезающие виды.
Клоны все-таки отличаются от обычных животных. Ученых также заинтересовал этот вопрос, и были проведены специальные исследования, которые анализировали все аспекты деятельности животных - поведение, питание, физиологические процессы. Результаты показали, что никакой разницы по сравнению с обычными животными нет.
Клонирование никоим образом не касается диких животных. Ученые с успехом используют клонирование для сохранения исчезающих видов животных. В последние годы успешно клонированы исчезающие европейские муфлоны, быки гауры и бантенги. Клонированный образец последнего даже живет в зоопарке Сан-Диего. Многие зоопарки, не в силах пока воссоздать живые образцы животных, поэтому они создают криобанки, в которых хранятся образцы яйцеклеток и тканей исчезающих видов животных и птиц.
Продукты питания, полученные от генномодифицированных или клонированных животных - вредны. Животные, взращенные с помощью биотехнологий, отличаются от обычных животных только в лучшую сторону - и это факт. Дело в том, что люди тысячелетиями занимались выведением новых, улучшенных пород неосознанно и сравнительно недавно стали использовать генетику. При этом ученые контролируют процесс и следят за результатами куда тщательнее, чем обычный фермер, хотя бы по причине стоимости выведения одного животного. После рождения за его развитием начинают тщательно наблюдать диетологи и ветеринары. Сельскохозяйственные институты контроля тщательно наблюдают за учреждениями, которые занимаются выведением "искусственных" животных. Проведенные разными учеными в разных странах исследования развенчали миф о вреде мяса и молока клонированных животных, никакой разницы по сравнению с продуктами обычных животных обнаружено не было.
Показатели смертности при рождении у клонированных животных гораздо выше, чем у обычных. Это утверждение действительно верно, многие искусственные эмбрионы являются нежизнеспособными, а смертность при родах действительно высока. Но и при обычном выведении животных для разведения оставляют немногих, которые соответствуют заданным параметра селекционеров, остальные же, являясь, как ни грустно, побочным продуктом, умерщвляются.
Обычные животные меньше болеют, чем клоны. Это миф, так как исследования многих серьезных институтов (например, Национальная академия наук США) на протяжении почти десяти лет показали, что у клонированных животных никаких значимых отклонений от здоровья обычных особей нет.
Попадание генномодифицированных животных в естественные природные условия может быть опасно для окружающей среды. Эксперименты по генной модификации применяются исключительно к домашним и сельскохозяйственным животным. Поэтому вероятность их попаданию в дикую среду мала. Однако если вдруг необычная кошка или корова убегут от человека, то для дикой природы они не представляют никакой опасности. Для начала, следует отметить тот факт, что искусственные гибриды слабо приспособлены для жизни в естественной среде, шансов на выживание у их потомков будет крайне мало. Вызывают опасения рыбы, которые растут, чуть ли не в 10 раз быстрее своих обычных сородичей, однако и еды им надо гораздо больше, что в естественной среде, в битве за выживание осуществить им будет невозможно. Поэтому можно сказать, что природа сама защитит себя от незванных гостей.
Все исследования и эксперименты - череда издевательств над животными. Группы активистов требуют прекратить опыты над животными и задействовать компьютерные модели. На самом деле за животными-клонами и особями, используемых для экспериментов, следят особо тщательно, за ними ухаживают с особой заботой и они ни в чем не нуждаются, да и компьютерные модели не могут предоставить полной картины. Опять же, государственные органы тщательно проверяют исследовательские учреждения. Однако активисты проводят агрессивную политику, вплоть до избиения ученых и преследования их семей, что вынудило ФБР рассматривать их действия как террористические угрозы. В борьбе за права животных, которые ничуть не ущемляются, люди готовы идти на прямое нарушение прав своих сограждан! В США государство встает на защиту биомедицинских исследований, жестко карая тех, кто незаконными методами препятствует этому.
Клон является точной копией прародителя и может занять его место. Этот миф подразумевает создание клонов животных или людей, абсолютно того же возраста, внешности и характера. Многих пугает, что клон может посягнуть на место своего прародителя! Однако такие возможности существуют лишь в фантастических сюжетах.
С помощью людей-клонов можно будет выращивать нужных специалистов. Фантазия рисует многим выращивание армий сантехников или армий обученных военных. Опровергая этот миф можно заметить, что, во-первых, клонирование лишь воспроизводит набор генов, а профессиональные навыки являются приобретенными и по наследству никак не передаются, поэтому их невозможно "запрограммировать". Во-вторых, не забывайте, что клон не является чьим-то рабом - это самостоятельная личность с правами обычного человека. Кто может заставить его быть тем, кем он не хочет? Закон защитит права такого человека. Ну и самый главный довод - экономический. Стоимость клонирования человека все еще высока, поэтому, даже с учетом отработки и усовершенствования технологии, производство большого числа клонов с целью определенной их специализации попросту невыгодна.
В процессе клонирования из обычной клетки человека выделяется ядро, которое переносится в женскую яйцеклетку, в котором ядро заранее удалено. Далее такая клетка помещается в питательную среду, где она начинает делиться, со временем появляется зародыш, который в случае с человеком вынашивается в течение 9 месяцев. После рождения клон, как и обычный человек, пройдет все этапы жизни - рост и развитие. Полученная личность будет отличаться от прародителя практически всем - возрастом, характером, привычками и даже отпечатками пальцев, даже внешность будет немного отличаться, ведь даже однояйцовые близнецы отличаются друг от друга. Большое влияние на развитие клона будет оказывать обстановка, в которой тот будет расти, воспитываться.
Ровно 14 лет назад было официально объявлено об удачном клонировании овечки Долли. Но история создания живых существ с идентичным набором генов, что и у их «родителей», началась гораздо раньше, и продолжается до сих пор.
27 февраля 1997 года в английском журнале «Nature» была опубликована сенсационная статья эмбриолога и генетика Йена Уилмата из Рослиновского института (Шотландия) об успешном клонировании овечки Долли.
Она стала первым млекопитающим, рожденным с помощью метода генной инженерии. Использовав клетку молочной железы 6-летней овцы, ученый создал ее клон - особь с идентичным набором генов
Сама Долли, появившаяся на свет 5 декабря 1996 года, стала самой известной овцой в истории науки, произведя на свет 6 здоровых ягнят.
Она прожила 6,5 лет и была усыплена из-за инфекции легких и артрита 14 февраля 2003 года.
А уже 9 апреля того же года чучело Долли было выставлено в Эдинбургском королевском музее.
Позже из исходного материала (клетки молочной железы) было клонировано еще четыре овечки, которые также носят кличку Долли.
На конец 2010 года каждой из них уже исполнилось 3,5 года.
На фото - ученый Йен Уилмат, участвовавший в клонировании Долли
Явление клонирования широко распространено в живой природе при появлении на свет новых бактерий, амеб…
…и даже однояйцевых близнецов.
А вот искусственное клонирование животных оказалось непростой задачей. В 1962 г. профессор зоологии Оксфордского университета Джон Гордон впервые клонирует позвоночное – лягушку.
Следующий важный шаг - клонирование мышки Машки советским ученым Левоном Чайлахяном в Институте биофизики клетки в подмосковном Пущине в 1987 году.
Чуть позже, но еще до рождения Долли, были клонированы овечки Меган и Мораг.
Но разница в том, что Машку, Меган и Мораг ученые получили из клеток эмбрионов на ранних стадиях развития. Главной задачей по-прежнему оставалось клонировать именно взрослое животное.
Клонирование может быть полным или частичным. При частичном клонировании воссоздаётся лишь часть исходного организма – например, с помощью терапевтического клонирования уже выращены многие донорские органы.
При полном (репродуктивном) клонировании создаётся целостный новый организм с геномом, практически идентичным геному исходного. Так, вскоре после успешного эксперимента с Долли, на свет появились еще 2 овечки.
О клонировании Полли и Молли, которым был введён человеческий ген для возможного применения в медицине, было объявлено в июле 1997 года.
В 1998 году японскими учеными из исследовательского центра Ишикава были клонированы 2 коровы - Ното и Кага.
Тогда же в Нидерландах были клонированы телята Холли и Белль.
В 2001 году в техасском университете клонировали первую кошку. Как считалось в то время, это должно было положить начало целой коммерческой индустрии клонирования.
Первый в мире мул был клонирован в 2003 году в университете Айдахо. Его назвали Idaho Gem (Драгоценный камень Айдахо).
В 2005 году в Южной Корее появился на свет клон афганской борзой, по кличке Снуппи.
Факт остается фактом, несмотря на то, что ученый Hwang Woo-Suk, который провел клонирование, был обвинен в фальсификации доказательств.
В том же году были клонированы волчата Снувулф и Снувулфи, которые и сейчас доступны для наблюдения в зоопарке Сеула.
Хорьки Либби и Лили стали первыми клонированными хорьками, родившись в 2006 году в США.
В 2007 году уже другая, менее коммерциализированная, группа ученых из Национального университета Гьеонсан (Южная Корея) клонировала сразу несколько кошек.
А 8 апреля 2009 года в ОАЭ было объявлено об успешном получении первого клона верблюда. Появившуюся на свет самку назвали Инджаз.
С помощью репродуктивного клонирования удаётся сохранять редкие виды животных. Например, в 2001 году был клонирован находящийся под угрозой исчезновения гаур, - новорожденный по кличке Ной появился на свет в Массачусетсе, но, к сожалению умер от дизентерии через 48 часов после рождения.
В 2004 г. удалось восстановить считавшихся вымершими быков-бантенгов, а в данный момент японские учёные твёрдо намерены клонировать мамонта.
Однако, не все на благо науки: в августе 2008 года в южнокорейской клинике произвели клонирование собаки по заказу от частного лица.
57-летняя американка Бернанн Маккини получила клона умершего пса – лабрадора Чейса, - всего за $155 тысяч.
Говоря о клонировании, нельзя не упомянуть об отражении этой темы в кинематографе.
На фото - кадр из фильма «Парк юрского периода» (1993)
Популярная трилогия повествует о вымышленном проекте ученого Джона Хэммонда по клонированию динозавров.
На фото - кадр из фильма «Парк юрского периода 2: Затерянный мир» (1997)
События происходят на островах, на которых выжили и адаптировались к дикой природе десятки видов вымерших миллионы лет назад динозавров.
На фото - кадр из фильма «Парк юрского периода 3» (2001)
1. Термин «клонирование» придумал биолог Джон Холдейн в далеком 1963 году.
2. Первое успешное клонирование было совершено еще в 1885 году. Тогда удалось создать копию морского ежа.
3. В 1997 году появилась первая компания по клонированию человека . Руководители Clonaid утверждают, что в 2002 году им удалось клонировать маленькую девочку. Но ученые так и не предоставили доказательства успешного эксперимента.
4. В 2008 году FDA одобрило продажу мяса клонированных животных и их потомства.
5. Успех ученых впечатляет: за годы экспериментов им удалось клонировать собаку, кошку, обезьяну, лошадь, крысу и множество других животных.
6. Тем не менее, 95% попыток осуществить клонирование все еще приводят к неудаче.
7. Овечка Долли — первое млекопитающее, которое удалось клонировать путем пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки. Овечка Долли прожила около 7 лет. Ученым пришлось усыпить животное: Долли страдала от прогрессирующего заболевания легких и артрита.
8. Недавно китайским ученым удалось клонировать приматов . Обезьяны появились на свет 27 ноября и 5 декабря 2017 года в Шанхае. Ученые использовали метод овечки Долли.
9. До эксперимента в Китае считалось, что клонирование людей и приматов — пока что неразрешимая задача. Но шанхайский успех изменил ситуацию. Общественность взволнована: через пару лет наука может сконцентрировать внимание на клонировании человека .
10. Стоит напомнить, что 12 декабря 2008 года в Париже был подписан протокол, согласно которому клонирование людей запрещено. Но неизвестно, как изменится ситуация в будущем.
В большинстве стран клонирование человека запрещено. Лишь в некоторых странах разрешено так называемое терапевтическое клонирование - с целью выращивания замещающих тканей и органов для трансплантации.
В России с 2002 года существовал закон о «Временном запрете на клонирование человека». Срок его действия был 5 лет и истек в 2007 году. Продлен он был лишь в 2010 году, а три промежуточных года этот вопрос никак законодательно не регулировался. Успел ли кто-то за это время клонировать человека - СМИ не сообщали.
Первое клонированное млекопитающее - овечка Долли - прожила 6,5 лет. Это меньше, чем обычно живут овцы, рожденные естественным путем, - они обычно доживают до 10-12 лет. Одни ученые предполагают, что причина ранней смерти Долли в теломерах, ведь они брались у уже взрослого животного и были короче, чем положено (о связи теломеров и старении читайте ).
днако создатели Долли утверждают, что животное просто пришлось усыпить в силу развившихся у нее заболеваний - поражения легких и сильного артрита. От тех же болезней часто умирают и другие овцы, рожденные обычным способом, без применения клонирования.
Японские ученые, получившие несколько поколений клонов мышей, доказали, что по продолжительности жизни они не отличаются от мышей, родившихся естественным путем. И вообще, никакие анализы пока не обнаружили их различия. Однако техника клонирования мышей и овец немного различается. Японские ученые при клонировании соматических клеток мышей каждый раз «обнуляли» их возраст, заставляя «поверить», что они эмбриональные.
Клонированный организм не является точной копией организма-хозяина генетического материала. Как и однояйцевые близнецы (естественные клоны) не являются точными копиями друг друга при стопроцентном совпадении генетического материала.
Все благодаря эпигенетической изменчивости, случайным отклонениям онтогенеза (процесса эмбрионального развития), а также влиянию условий окружающей среды. Если говорить о человеке, то клонирование генетического материала не предполагает клонирования сознания. При клонировании скорее получится близнец, а не копия.
Успешность клонирования на сегодняшний день довольно низкая. В случае клонирования домашних животных она составляет 5%. При клонировании диких животных и вовсе 1%.
Первые эксперименты по клонированию человека начались в 1998 году, в 2001-м ученым удалось внедрить генетический материал клетки кожи в яйцеклетку и стимулировать деление, в результате чего образовалось 6 клеток, затем деление прекратилось. В этом году американские ученые сообщили, что им удалось довести число клеток, на которые разделилась яйцеклетка с подсаженным генетическим материалом, до 150.
Это стадия бластоцисты зародышевого развития. Именно на этой стадии эмбрион способен имплантироваться в стенку матки, и на этой стадии происходит подсадка эмбрионов при ЭКО (достаточно даже меньшего количества клеток). Однако, по словам американских ученых, они не ставили своей целью рождение клонированного человека, а лишь хотели добиться культуры стволовых клеток, поэтому о подсаживании эмбриона суррогатной матери даже не думали.
Смысл клонирования сейчас сводится в основном к нескольким практическим задачам. Во-первых, клонирование вымерших видов. Русско-японская научная группа сейчас занимается выделением ДНК из найденной в Сибири хорошо сохранившейся туши мамонта. Если это удастся, они попробуют клонировать мамонта, подсадив яйцеклетку с его генетическим материалом слонихе.
Южно-корейские ученые изучают щенков-клонов лучшего корейского розыскного пса. Считается, что отбор пройдут 90% из них, в то время как обычно тесты на профпригодность проходят только 30% щенков. Так клонирование становится методом селекции.
Что касается репродуктивного клонирования человека, то теоретически оно бы дало возможность бездетным парам иметь детей, генетически родственных хотя бы с одним из родителей. Получается рождение такого «отсроченного» близнеца. Несколько раз уже сообщалось о рождении таких детей, но эти данные никогда не подтверждались - в силу ли их ложности, законодательного запрета или этической спорности.
Генетики сходятся во мнении, что репродуктивное клонирование человека, скорее всего, пока невозможно, но будет совершено в течение ближайших 5-10 лет.