Клонирование животных и растений. Клонирование растений

Клонирование растений для спасения исчезающих видов

Сегодня расскажем про клонирование растений. Если обратиться к биологии, то под клоном следует понимать однородную по геному группу потомков, способ образования которых основан на бесполом размножении. Это потомки одной родительской формы, и по этой причине они имеют биологические признаки, свойства родительского организма.

Способы получения клонов растений

вегетативное размножение растений посредством черенков, отводков, прививок;
получение клона при помощи культуры клеток.

Клонирование растений, как инструмент спасения исчезающих видов

Содержание статьи:

К сожалению, в нашей стране многие представители растительного мира находятся на грани полного исчезновения. Один из новаторских подходов к их сохранению и размножению – клонирование.

Список редких растений представлен

маком прицветниковым;
лотосом oрехоносным;

лилией ложнотигровой;
лилией кавказской;
кубышкой японской;
колокольчиком холодолюбивым;
колокольчиком Комарова;
гвоздикой акантолимоновидной;
фиалкой надрезанной и другими растениями.

Инструменты защиты исчезающих растений

законодательные мероприятия;
охраняемые природные территории;
ботанических сады, прочие учреждения, на базе которых выращивают редкие виды растений;
генные банки;
контроль над реализацией исчезающих растений.

В природе клонирование растений, а так же животных, может происходить при бесполом и вегетативном размножении или в следствии амейотического партеногенеза. Само клонирование растений и животных — это точное повторение старых и получение новых объектов, изменение и изучение структуры генома, решение некоторых научных (и не только) задач.

Клонирование растений – это совершенно новая веха в современной науке, развивающаяся в конце 20-го – начале 21-го веков. Определение “клонирование” появилось в селекции и микробиологии и позднее перекочевало в генетику.

Также следует отметить тот факт, что организм, полученный в результате клонирования, не будет полностью идентичен с тем, что брался для опыта. Причиной этого могут быть такие факторы, как соматические мутации, случайные отклонения в онтогенезе, различие окружающих сред, влияющее на фенотип, эпигенетические изменения в наследственном материале.

Клонирование растений для спасения исчезающих видов

Если говорить простыми словами, под клонированием растений также можно понимать всякий ход вегетативного размножения растений. В отличии от клонирования животных, у растений этот процесс гораздо более проще.

По причине того, что в отличие от животных, у растений по мере того как они растут (в ходе специализирования клеток), у их клеток не пропадают их тотипотентные свойства, а значит они не лишаются своих свойств использовать всю генетическую информацию, которая находится в ядре.

Поэтому любая клеточка растительного происхождения, у которой в процессе специализирования клеток сохранилось ядро, может подойти для проведения клонирования.

Для того, чтобы отдельная клетка начала делиться, ее надо поместить в среду, в которой содержатся источники углеводов, солей, гормонов и витаминов. В результате клетка начнет делиться. После образования культуры, ее можно репродуцировать и создать большое число биомасс.

Проблема состоит в том, что эти клетки вследствие своего активного деления и роста, не способны образовывать вторичные метаболиты (БАВ растений).

Клеточное соединение происходит с помощью некоторых способов, в которых применяются сливающиеся (фузогенные) агенты разного рода происхождений, таких как, например, физических (магнитное поле), химических (катионы и т. д.) и биологических (вирусы и др.). Перед соединением клетки растений перерастают в протопласты (клетки, у которых отсутствует жесткая стенка с внешней стороны).

Дальнейший контроль (скрининг) клеток гибридов, предоставляет возможность провести отбор тех из них, среди которых объединились геномы и части ДНК клеток родителей.

С помощью клеточной инженерии можно создавать штаммы гибридов, клетки и даже цельные растения (растения-регенераты), соединяя друг с другом эволюционно (филогенетически) отдаленные растения и другие организмы.

Асимметричные гибриды образуются при недостаточном соединении клеток (клетка-реципиент принимает не все участки ядерного генетического материала или кусочки клетки-донора (органеллы)). Этот способ увеличивает шансы выведения новейших сортов с/х, для выведения которых обычно применялись методики классической селекции.

С недавнего времени выведены сорта межродовых и межвидовых помесей табака, сои, турнепса, капусты, томата, картофеля. Применение открытий клеточной инженерии, в частности, позволяет создать методы выведения безвирусных растений (к примеру, томата) с помощью создания единого растения из отдельной соматической клетки. Биологи разрабатывают методики преобразования генотипов злаков.

Они внедряют специфические гены бактерий, у которых есть свойства, способствующие поглощению N из воздуха атмосферы, в генотипы растений. Основная цель этого решения – снизить расходы денег на приготовление удобрений из азота.

Биологические технологии в сфере растений имеют большое значение в урегулировании проблем с продовольствием. Биологические технологии предоставляют новейший монументальный прибор, который дополняет уже известные методы увеличения производительности с/х и, как вывод, увеличение экономического роста в странах третьего мира.

Но, в этот же момент как медицинские препараты уже обрели повсеместную славу, введение ГМО продуктов питания в нескольких богатых странах получило мощнейшее сопротивление, которое связано, в основном, с небольшим количеством накопленных знаний по генетике и, как итог, неоправданными страхами.

В то же время, некоторые опасения в создании трансгенных растений имеют место быть. Создание методов микроклонального размножения исчезающих и редких видов растений – новейшее направление в этой области.

Выведены микроскопические растения в культуре in vitro кодонопсиса, родиолы, василистника, гиностеммы, метаплексиса, назабудочника, кирказона, женьшеня и некоторых других редких и исчезающих растений. Получение такого необычного «хранилища» флоры способствует сохранению редких в природе видов.

По мере создания методик регенерации экосистем природы эти хранилища будут задействованы для заселения типичными растениями в природных местообитаниях. Получение гибридов – отдельное направление клеточной инженерии.

Клонирование растений позволяет поучить гибрд. Гибрид – клетки, которые появляются при соединении клеток родителей из единого организма, и в то же время с различными программами развития и дифференциации. Этими клетками могут быть клетки из различных видов тканей или клеток опухолей.

Клонирование растений для спасения исчезающих видов

Мощнейшее продвижение гибридономный способ получила в нахождении миниклональных антител (МкАТ). Технология были создана Мильштейном и Келлером. В этом способе гибридному получают между нормальной антителообразующей клеткой и клеткой опухоли, клеткой плазмоцитомы. Плазмоцитомная клетка была получена по той причине, что эта клетка лучше соответствует АОК по типу дифференцировки.

Преобразования коснулись синтетического аппарата – его переключили на продуцирование иммуноглобулинов. Но в то же время, появились проблемы с тем, как разъединить данную гибридому от находящихся в системе отдельно не соединившихся клеток и от гибридов другого состава или другой специфики, чем те, что требуются.

Для свершения этой цели разработчики технологии создали специфическую цепь. Вначале был выведен особенный мутантный вариант плазмоцитомы мышей. Его рост определялся составом питательного субстрата.

Было определено несколько подходов к синтезу приемников нуклеиновых кислот. Речь идет о резервном и основном синтезе. Во втором случае образуются новые звенья, причисленные к нуклеиновым кислотам. Этот подход реализуется в несколько этапов.

Для его блокирования используется аминоптерин (препарат против опухоли), которые не оказывает пагубного влияния на клетки, потому, что они располагают резервным путем, в основе которого лежит создание нуклеиновых кислот и нуклеотидов, повторное использование продуктов распада.

Поликлональные антитела используются повсеместно для установления гормонов, ядов, клеточных рецепторов, ростовых факторов, белков крови и т. д.

Клонирование растений для спасения исчезающих видов

Моноклональные антитела по причине своей высокой специфики, обычности и методичности выведения отлично замещают и действуют так же, как иммунные сыворотки. Потом гибродомы получают специфические свойства в целях аналитики: они используются как «иммунологический микроскоп» с очень хорошим разрешением.

Гибридомы имеют очень важную роль в углубленной и утилитарной иммунологии. Они были выведены с помощью клонально-селекционной теории и стали окончательным и бесповоротным ее доказательством.

Гибридомы помогли в создании предполагаемых клонов антителообразующих тканей и клеток и осуществили возможность нахождения их в организмах до подачи соответствующих антигенов.

Гибридомы усовершенствовали иммунологическую отрасль и получили в ней принципиально новейшие области. Технология гибридом свободно вошла во многие отрасли иммунологии.

Вот такая свежая информация про клонирование растений для сохранения видов.

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц.сетях:

atlasprirodirossii.ru

4.1 Клонирование растений. Процесс и проблемы клонирования

Клонирование животных и растений - это... Что такое Клонирование животных и растений?

Клони́рование (англ. cloning от др.-греч. κλών — «веточка, побег, отпрыск») — в самом общем значении — точное воспроизведение какого-либо объекта любое требуемое количество раз. Объекты, полученные в результате клонирования (каждый по отдельности и вся их совокупность) называются клоном.

Основные сведения

Естественное клонирование животных и растений часто происходит в результате бесполого и вегетативного размножения, а также в результате амейотического партеногенеза.

Искусственное клони́рование живо́тных и расте́ний — новый вид человеческой деятельности, возникший в конце XX-го начале XXI-го века, состоящий в воспроизведении старых и создании новых биологических организмов, связанных с изучением генома, предполагающий вмешательство в его структуру, нацеленный (кроме научных) на решение множества практических задач.

Термины клон, клонирование первоначально использовались в микробиологии и селекции, после — в генетике, в связи с успехами которой и вошли в общее употребление. Надо добавить, что их популяризации в значительной мере способствовали также киноискусство и литература.

Следует иметь в виду, что точное воспроизведение животного или растения как при естественном, так и при искусственном клонировании невозможно.

Новый организм в любом случае будет отличаться от материнского за счет соматических мутаций, эпигенетических изменений наследственного материала, влияния окружающей среды на фенотип и случайных отклонений, возникающих в ходе онтогенеза.

Значение

Создать животных и растения с заданными качествами всегда было чем-то чрезвычайно заманчивым потому, что это означало создать организмы уникальнейшие и нужнейшие, устойчивые к болезням, климатическим условиям, дающие достаточный приплод, необходимое количество мяса, молока, плодов, овощей и прочих продуктов. Использование технологии клонирования предполагает уникальную возможность получать фенотипически и генетически идентичные организмы, которые могут быть использованы для решения различных теоретических и прикладных задач, стоящих перед биомедициной и сельским хозяйством. В частности, использование клонирования могло бы способствовать изучению проблемы тотипотентности дифференциированных клеток, развития и старения организмов, злокачественного перерождения клеток. Благодаря технологии клонирования предполагается появление ускоренной генетической селекции и тиражирования животных с исключительными производственными показателями. В сочетании с трансгенозом клонирование животных открывает дополнительные возможности для производства ценных биологически активных белков для лечения различных заболеваний животных и человека. Клонирование животных возможно позволит проводить испытания медицинских препаратов на идентичных организмах.

Клонирование растений

Клонирование растений (более общеупотребимы термины культуры тканей in vitro, клональное микроразмножение растений) осуществляется путем регенерации целого растения из каллуса путем изменения пропорционального соотношений цитокининов и ауксинов в питательной среде. Для получения первичного каллуса можно использовать любые клетки и ткани растения (кроме находящихся в премортальном состоянии) ввиду того, что клетки растений способны к дедифференциации при определенных концентрациях фитогормонов в питательной среде. Но чаще используют для этой цели клетки меристемы ввиду их малой степени дифференциации. В питательную среду для каллусообразования обязательно входят ауксин (для дедифференциации клеток) и цитокинин (для индукции клеточных делений). после получения каллусной культуры каллус можно разделить и каждую часть использовать для регенерации целых растений. Так как каллус является бесформенной недифференцированной клеточной массой, то для регенерации растения необходимо индуцировать морфогенез путем изменения концентраций фитогормонов в среде. Клонирование растений позволяет получать безвирусный посадочный материал (при использовании апикальной меристемы как источника клеток), быстрого размножения растений в больших масштабах (в том числе редких и исчезающих), клонирование из пыльников и последующее восстановление диплоидности позволяет получить гомозиготные по всем генам растения, которые можно использовать в дальнейшей селекции. Также можно культивировать на искусственных питательных средах протопласты растений, из которых в некоторых случаях можно регенерировать целые растения (протопласты удобны для трансгенеза ввиду отсутствия у них клеточной стенки и возможности слияния с другими клетками [1]).

В случае с орхидеями конкретному растению, культивару, может быть дано неформальное название – имя клона, но в том случае, если эта орхидея имеет превосходные качества для данного вида (или гибрида)[2]. Пример: × Laeliocattleya Hsin Buu Lady 'Red Beauty'.

Предыстория

В начале пути

1826 г. — Открытие яйцеклетки млекопитающих русским эмбриологом Карлом Бэром
1883 г. — Открытие сущности оплодотворения (слияния пронуклеусов) немецким цитологом Оскаром Гертвигом.
1943 г. — Журнал Science сообщил об успешном оплодотворении яйцеклетки «в пробирке».
1962 г. — Профессор зоологии Оксфордского университета Джон Гордон клонирует шпорцевых лягушек[3] (более доказательные опыты — в 1970 г.).
1978 г. — Рождение в Англии Луизы Браун, первого ребёнка «из пробирки».
1983 г. — из клеток эмбриона клонирована мышь[4]
1987 г. — В СССР в лаборатории Бориса Николаевича Вепринцева (Л. М. Чайлахян и др.) из клетки эмбриона клонирована мышь с использованием метода электростимулируемого слияния клеток.
1985 г., 4 января — в одной из клиник северного Лондона родилась девочка у миссис Коттон — первой в мире суррогатной матери (зачата не из яйцеклетки миссис Коттон).
1987 г. — Специалисты Университета имени Дж. Вашингтона, использовавшие специальный фермент, сумели разделить клетки человеческого зародыша и клонировать их до стадии тридцати двух клеток (бластомеров).

Клонирование амфибий (Дж. Гёрдон)

Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в 1960-е годы английским эмбриологом Дж. Гёрдоном (J. Gurdon) в экспериментах на шпорцевой лягушке. В этих первых опытах для пересадки использовались ядра клеток кишечника головастиков. Они были подвергнуты критике, так как в кишечнике головастиков могли сохраниться первичные половые клетки. В 1970 г удалось провести опыты, в которых замена ядра яйцеклетки на генетически помеченное ядро из соматической клетки взрослой лягушки привела к появлению головастиков и взрослых лягушек. Это показало, что техника трансплантации ядер из соматических клеток взрослых организмов в энуклеированные (лишенные ядра) ооциты позволяет получать генетические копии организма, послужившего донором ядер дифференциированных клеток. Результат эксперимента стал основанием для вывода об обратимости эмбриональной дифференцировки генома по крайней мере у земноводных.

Клонирование млекопитающих

Клонирование млекопитающих возможно с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo. Клонирование взрослых животных достигается в результате переноса ядра из дифференцированной клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро (энуклеированная яйцеклетка) с последующей пересадкой реконструированной яйцеклетки в яйцевод приёмной матери. Однако долгое время все попытки применить описанный выше метод для клонирования млекопитающих были безуспешными. Одними из первых успешное клонирование млекопитающего (домовой мыши) осуществили советские исследователи [5] в 1987 г. Они использовали метод электропорации для слияния энуклеированной зиготы и клетки эмбриона мыши с ядром.

Значительный вклад в решение этой проблемы был сделан шотландской группой исследователей из Рослинского института и компании «PPL Therapeuticus» (Шотландия) под руководством Яна Вильмута (Wilmut). В 1996 году появились их публикации по успешному рождению ягнят в результате трансплантации ядер, полученных из фибробластов плода овцы, в энуклеированные ооциты.[6] В окончательном виде проблема клонирования животных была решена группой Вильмута в 1997 г., когда родилась овца по кличке Долли — первое млекопитающее, полученное из ядра взрослой соматической клетки: собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы.[7] В дальнейшем были проведены успешные эксперименты по клонированию различных млекопитающих с использованием ядер, взятых из взрослых соматических клеток животных (мышь, коза, свинья, корова), а также взятых у мёртвых, замороженных[8] на несколько лет, животных. Появление технологии клонирования животных вызвало не только большой научный интерес, но и привлекло внимание крупного бизнеса во многих странах. Подобные работы ведутся и в России, но целенаправленной программы исследований не существует. В целом технология клонирования животных ещё находится в стадии развития. У большого числа полученных таким образом организмов наблюдаются различные патологии, приводящие к внутриутробной гибели или гибели сразу после рождения, хотя при клонировании овец в 2007 году выжил каждый 5-й эмбрион (в случае с Долли — понадобилось 277).

В 2004 году американцы начали коммерческое клонирование кошек, а в апреле 2008 года Южнокорейские таможенники приступили к дрессировке семи щенков, клонированных из соматических клеток лучшего корейского розыскного пса породы канадский лабрадор-ретривер. По мнению южнокорейских ученых, 90 % клонированных щенков будут удовлетворять требованиям для работы на таможне, тогда как лишь менее 30 % обычных щенков проходят тесты на профпригодность.[9][10]

Клонирование без использования пересадки ядер

В 2009 году была опубликована работа, в которой с помощью метода тетраплоидной комплементации впервые было показано, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) могут давать полноценный организм, в том числе и его клетки зародышевого пути [11]. iPS, полученные из фибробластов кожи мышей с помощью трансформации с использованием ретровирусного вектора, в некотором проценте случаев дали здоровых взрослых мышей, которые были способны нормально размножаться. Таким образом, впервые были получены клонированные животные без примеси генетического материала яйцеклеток (при стандартной процедуре клонирования митохондриальная ДНК передается потомству от яйцеклетки реципиента).

Клонирование с целью воссоздания вымерших видов

Клонирование может быть использовано для воссоздания естественных популяций вымерших животных. Несмотря на наличие определённых проблем и трудностей, первые результаты в данном направлении уже имеются.

Клонирование испанского козерога

В Испании в 2009 г. родился клонированный детеныш вымершего подвида пиренейского горного козла букардо (Capra pyrenaica pyrenaica). Сообщение о клонировании появилось в январском номере журнала Theriogenology.

Несмотря на то, что созданный испанскими учеными клон вымершего животного прожил всего несколько минут, этот опыт уже признан первым в мире успешным экспериментом по воссозданию исчезнувшего подвида.[источник не указан 663 дня]

Данный подвид пиренейских козлов полностью исчез к 2000 году (причины вымирания точно не известны[12]). Последний представитель вида, самка по имени Селия (Celia), погибла в 2000 году. Но до того (в 1999-м г.) Хосе Фольк (Jose Folch) из Исследовательского центра сельского хозяйства и технологий Арагона (CITA) взял у Селии несколько клеток кожи с целью анализа и сохранения в жидком азоте. Этот генетический материал был использован в первой попытке клонировать вымерший подвид.

Экспериментаторы переносили ДНК букардо в яйцеклетки домашней козы, лишенные собственного генетического материала. Полученные эмбрионы подсаживали суррогатным матерям — самкам других подвидов испанского козла или гибридных видов, полученных скрещиванием домашних и диких коз. Таким образом было создано 439 эмбрионов, 57 из которых были имплантированы в суррогатные матки. Всего семь операций закончилось беременностью и только одна коза, в конце концов, родила самку букардо, умершую спустя семь минут после рождения от проблем с дыхательной системой.

Несмотря на неудачное клонирование и смерть клонированного козлёнка, многие ученые полагают, что такой подход может быть единственным способом спасения видов, стоящих на грани вымирания. Это вселяет в ученых надежду на то, что подвергающиеся опасности и недавно вымершие виды можно будет воскресить с использованием замороженных тканей. [13][14][15]

Клонирование бантенгов

В 2004 году на свет появилась пара бантенгов (диких быков, обитавших в Юго-Восточной Азии), клонированных из клеток животных, умерших более 20 лет назад. Два бантенга были клонированы из уникального «замороженного зоопарка» Сан-Диего, созданного ещё до того, как люди поняли, что клонирование вообще возможно. Произведшая клонирование американская компания Advanced Cell Technology сообщила, что в нём использовались клетки животных, которые умерли в 1980 году, не оставив потомства.

Бантенгов клонировали, перенеся их генетический материал в пустые яйцеклетки обычных домашних коров; из 16 зародышей до рождения дожили только два.[16][17]

Императорский дятел

В последний раз императорского дятла видели в Мексике в 1958 году. С тех пор орнитологи пытаются найти следы этой популяции, но безуспешно. Около десяти лет назад появились даже слухи, что птица ещё живёт на планете, но и они не подтвердились.

Однако в музеях остались чучела птицы. Научный сотрудник Дарвиновского музея Игорь Фадеев считает, что если операцию по выделению ДНК провести со всеми чучелами, которые находятся в разных странах мира, то дятла можно будет воскресить. В разных музеях мира на сегодняшний день осталось лишь десять чучел императорского дятла.

Если проект увенчается успехом, то в недалеком будущем на нашей планете, возможно, вновь появится императорский дятел. В Государственном Дарвиновском музее уверены, что последние методы молекулярной биологии позволяют выделить и воспроизвести ДНК этих птиц.[18]

Дронт

В июне 2006 года голландские учёные обнаружили на острове Маврикий хорошо сохранившиеся останки дронта — вымершей исторически недавно (в XVII веке) нелетающей птицы. Ранее наука не располагала останками птицы. Но теперь появилась определенная надежда на «воскрешение» этого представителя пернатых.[19]

Клонирование гигантских птиц

Планы по клонированию исчезнувших гигантских птиц были поставлены под сомнение в результате исследований учёных Оксфордского университета. Выделив участки ДНК из останков вымерших птиц, учёные обнаружили, что их генетический материал настолько разрушен, что современная технология не позволяет провести полноценное клонирование. Цель научных работ состояла в возрождении вымерших несколько веков назад новозеландского страуса Моа, а также Мадагаскарского эпиорниса (птицы-слона).

Образцы ДНК были взяты из фрагментов тканей, сохранившихся в музеях. Однако учёные не смогли получить достаточную по своей длине цепочку ДНК, чтобы провести клонирование. Тем не менее, некоторые учёные считают, что в ближайшие годы будет разработана технология восстановления утраченных частей ДНК путем вшивания туда «заплат» из ДНК близкородственных видов.[20]

Клонированные животные

Литература

Шевелуха В. С., Калашникова Е. А., Дегтярёв С. В. Сельскохозяйственная биотехнология — М.: Высшая школа, 1998 — ISBN 5-06-003535-2
Генная инженерия растений (лабораторное руководство) / Под ред. Дж. Рейпера.— М.:Мир, 1991

См. также

Примечания

↑ Krens E.A., Molendijk L., Wullems G.I., Schilperoort R.A. In vitro Transformation of Plant Protoplasts with Ti-Plasmid DNA // Nature. 1982. Vol. 296. P. 72-74.
↑ Интервью с владельцем питомника 'AWZ'
↑ Gurdon, JB (1962) The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles. J Embryol Exp Morphol 10: 622-40
↑ James McGrath and Davor Solter. Nuclear Transplantation in the Mouse Embryo by Microsurgery and Cell Fusion. Science, New Series, Vol. 220, No. 4603 (Jun. 17, 1983), pp. 1300—1302
↑ Чайлахян Л.М., Вепринцев Б.Н., Свиридова Т.А., Никитин В.А. Электростимулируемое слияние клеток в клеточной инженерии. Биофизика, 1987, т.32, №5,с.с. 874-887
↑ Campbell, K.H.S., McWhir, J., Ritchie, W.A. nad Wilmut, A. Sheep cloned by nuclear transfer from a cultured cell line, PMID 8598906 Nature, 1996 issue 6569, pages 64-66 (англ.)
↑ Wilmut, I., Schnieke, A.E., McWhir, J., Kind, A.J., Campbell, K.H.S. Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells PMID 9039911 Nature, 1997 issue 6619 pages 810—813 (англ.)
↑ lenta.ru : «Можно ли сделать из мыши мамонта» по материалам Proceedings of the National Academy of Sciences
↑ lenta.ru. 2008. «Южнокорейские таможенники приступили к дрессировке клонированных щенков»
↑ BBC News. 2008. S Korea trains sniffer-dog clones (англ.)
↑ Xiao-yang Zhao, Wei Li, Zhuo Lv,, Lei Liu, Man Tong, Tang Hai, Jie Hao, Chang-long Guo, Qing-wen Ma, Liu Wang, Fanyi Zeng, Qi Zhou. iPS cells produce viable mice through tetraploid complementation. Nature 461, (3 September 2009), 86-90
↑ Capra pyrenaica
↑ Ошибка в сносках?: Неверный тег <ref>; для сносок ufo.ck.ua не указан текст
↑ Попытка учёных воскресить вымерший вид провалилась — Известия НаукиШаблон:Сайт не работает
↑ 1 2 Испанцы впервые клонировали вымершее животное — Мембрана.ru
↑ FederalPost. 2003. Учёные клонировали вымерших 20 лет назад бантенгов
↑ Collaborative Effort Yields Endangered Species Clone
↑ Российские учёные будут воскрешать вымершую птицу
↑ Week Survey — Клонирование птицы Льюиса Кэрола
↑ Учёным из Оксфорда не удалось клонировать вымерших птиц
↑ 1 2 клонирование животных — история метода
↑ BBC News. 1998. Cloned mice follow Dolly (англ.)
↑ BBC News. 1998. World: Asia-Pacific Japanese scientists clone cow (англ.)
↑ BBC News. 1999. Scientists clone a goat (англ.)
↑ BBC News. 2002. First pet clone is a cat (англ.)
↑ Медицинские новости Солвей Фарма. 2002.
↑ FederalPost. 2003. Учёные клонировали вымерших 20 лет назад бантенгов
↑ SciTecLibrary.ru. 2003. Клонирование мула…
↑ Корреспондент.net. 2003. Американские учёные объявили о клонировании оленя
↑ Утро.ru. 2004. Американцы приступили к коммерческому клонированию кошек
↑ Lenta.ru. 2006. Крупнейшим научным достижением года признали клонированную собаку
↑ MEMBRANA | Мисси выполнима: опальный учёный продаёт с аукциона собачье бессмертие
↑ Би-би-си | Наука и техника | В Южной Корее клонировали собак-ищеек
↑ Первый клонированный верблюд появился в Арабских Эмиратах
↑ Membrana: На Ближнем Востоке появился первый клонированный козёл
↑ Lenta.ru. 2011. Южнокорейский ученый клонировал койота

Ссылки

dic.academic.ru

Понятие и сущность клонирования

megapredmet.ru

Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Введение

Последние десятилетия XX века ознаменовались бурным развитием одной из главных ветвей биологической науки - молекулярной генетики. Уже в начале 70-х годов ученые в лабораторных условиях начали получать и клонировать рекомбинантные молекулы ДНК, культивировать в пробирках клетки и ткани растений и животных. Возникло новое направление генетики - генетическая инженерия. На основе ее методологии начали разрабатываться различного рода биотехнологии, создаваться генетически измененные организмы (ГМО). Появилась возможность генной терапии некоторых заболеваний человека, а последнее десятилетие XX века ознаменовалось еще одним важным событием - достигнут огромный прогресс в клонировании животных из соматических клеток.

Термин "клон" происходит от греческого слова "klon", что означает - веточка, побег, черенок, и имеет отношение прежде всего к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями в сельском хозяйстве, в частности в садоводстве, известно уже более 4-х тыс. лет. Начиная с 70-х годов нашего столетия для клонирования растений стали широко использовать небольшие группы и даже отдельные соматические (неполовые) клетки

Дело в том, что у растений (в отличие от животных) по мере их роста в ходе клеточной специализации - дифференцировки - клетки не теряют так называемых тотипотентных свойств, т.е. не теряют своей способности реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре. Поэтому практически любая растительная клетка, сохранившая в процессе дифференцировки свое ядро, может дать начало новому организму. Эта особенность растительных клеток лежит в основе многих методов генетики и селекции.

При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе в течение многих поколений. Все организмы, входящие в состав определенного клона, имеют одинаковый набор генов и фенотипически не различаются между собой. Клетки животных, дифференцируясь, лишаются тотипотентности, и в этом - одно из существенных их отличий от клеток растений.

Цель работы: разобраться с понятием «клонирование» в различных сферах и определить, что можно ожидать от него.

Понятие и сущность клонирования

Одним из ярких примеров достижений ученых, с проблемностью которых человечеству ещё не раз придется столкнуться - является клонирование.

Клонирование – это процесс, в ходе которого живое существо производится от единственной клетки, взятой от другого живого существа.

Клонирование обычно определяется, как производство клеток или организмов с теми же нуклеарными геномами, что и у другой клетки или организма. Соответственно, путём клонирования можно создать любой живой организм или его часть, идентичный уже существующему или существовавшему, если сохранилась информация о его нуклеарных геномах.

Клон – (от греч. сlon – отпрыск, ветвь) это группа клеток или организмов, происшедших от общего предка путём бесполого размножения и являющихся генетически идентичными. Примером клона можно назвать группу бактериальных клеток, образовавшихся в результате деления исходной клетки, потомков морской звезды, регенерировавших из частей разделённого материнского организма, клоном также являются все кусты или деревья, полученные путём вегетативного размножения. Однако вот млекопитающим способность размножаться путём клонирования природа не "предусмотрела". Высокий уровень дифференциации клеток как бы "обратной стороной медали" обозначает утрату ними способности давать начало новому организму. Однако, как показала практика, ядро даже дифференцированной клетки сохраняет все потенции, необходимые для того, чтобы дать начало новому организму.

Суть клонирования проста: требуется две клетки – одна, которая будет донором ядра и хозяин которой клонируется, и яйцеклетка, развитием которой и будет управлять подсаживаемое ядро. Собственное ядро яйцеклетки должно быть уничтожено (клетка энуклеирована). Опыт также показывает, что для клонирования лучше, если яйцеклетка не оплодотворена. Клетку-донор тем или иным способом заставляют перейти в так называемую G0-фазу или стадию покоя. После этого её ядро либо путём пересадки, либо слиянием клеток доставляется в яйцеклетку. Последняя стимулируется к делению и приступает к формированию эмбриона. Последний подсаживается в матку так называемой суррогатной матери, где в случае удачного развития формирует новый организм, являющийся генетически идентичным тому, который был донором ядра.

Сейчас наиболее известны два варианта данной методики – так называемая Рослинская и Гонолульская технологии. Первая была использована при клонировании овцы Долли Яном Вильмутом и Китом Кембеллом из Рослинского института в 1996, а вторая – группой учёных из Университета Гавайи в 1998, в результате чего было получено полсотни клонов мыши.

Ещё несколько десятилетий назад клонирование являлось скорее предметом обсуждения писателей-фантастов, нежели научных дискуссий или общественно-политических дебатов. Стремительное развитие генной инженерии и просто таки расцвет биотехнологий в 1990-е годы создали все условия к практической возможности клонирования живых существ. Научно-технический прогресс, как часто это бывает, воплотил всё в реальность.

История клонирования

Началось все с открытия яйцеклетки в 1883 году немецким цитологом О.Хертвигом, когда было установлено, что в процессе оплодотворения равноправно участвуют мужские и женские клетки.

Первые шаги к клонированию животных были предприняты около ста лет назад зоологом Московского Университета Александром Тихомировым, открывшим на примере тутового шелкопряда партеногенез: развитие без оплодотворения в результате химических и физических воздействий. Однако партеногенетические эмбрионы шелкопряда были нежизнеспособны.

В 30-е годы XX-го века академиком Борисом Астауровым проводилась серия исследований, в результате которых было подобрано термическое воздействие, способное одновременно активировать неоплодотворенное яйцо к развитию и блокировать процесс превращения ядра яйцеклетки с двойным хромосомным набором в ядро с одинарным набором. Таким образом, были получены первые генетические копии. Увы, и такое потомство отличалось низкой жизнеспособностью. В дальнейшем этот метод был усовершенствован академиком Владимиром Струнниковым, работы которого по клонированию шелкопряда получили, в итоге, мировую известность.

История клонирования позвоночных начинается в 40-е годы XX-го века, когда российский эмбриолог, профессор Георгий Лопашов на лягушках разработал метод пересадки ядер, на котором основаны все современные эксперименты по клонированию. Метод состоит в выделении ядра соматической клетки и имплантации его в обезъядренную (энуклеированную) яйцеклетку. А в 50-е годы американские эмбриологи Р.Бриггс и Т.Кинг, которым и достались первые лавры, выполнили сходные опыты по переносу ядра клетки в гигантские икринки африканской шпорцевой лягушки «ксенопус», из которых успешно развились головастики. Затем в 1962 году зоолог Оксфордского университета Дж. Гердон существенно продвинул эти результаты, когда в опытах с южноафриканскими жабами стал использовать в качестве донора ядер не зародышевые клетки, а уже вполне специализировавшиеся клетки эпителия кишечника подросшего головастика. Выживало не более двух процентов клонированного потомства, да и у выживших наблюдались различные дефекты. Однако это был огромный шаг вперед по пути клонирования.

Именно тогда «в полный голос» заговорили о клонировании млекопитающих, и, быть может, человека. Эта тема не сходила с экранов телевизоров и со страниц газет.

Клонирование растений

Клонирование растений, в отличие от клонирования животных, является обычным процессом, с которым сталкивается любой цветовод или садовод. Ведь часто растение размножают отростками, черенками, усиками и т.д. Это и есть пример клонирования. Природа клонирует организмы миллиарды лет. Например, когда куст клубники дает побег, новое растение вырастает на месте, где этот побег укоренился. Новое растение, и есть клон. Такое же клонирование происходит с травой, картофелем и луком. Люди клонировали растения одним или другим способом тысячи лет. Когда вы берете лист, отрезанный от растения, и выращиваете из него новое растение (вегетативный способ), вы клонируете изначальное растение, потому что у нового растения такой же генетический набор, как и у растения – донора. Следовательно, клонированием можно считать любой процесс вегетативного размножения у растений. Процесс этот у растений значительно более простой, чем клонирование животных. Дело в том, что у растений (в отличие от животных) по мере их роста в ходе клеточной специализации - дифференцировки - клетки не теряют так называемых тотипотентных свойств, т.е. не теряют своей способности реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре. Поэтому практически любая растительная клетка, сохранившая в процессе дифференцировки свое ядро, может дать начало новому организму.

Для клонирования растительную клетку достаточно изолировать из целого растения и поместить на питательную среду, содержащую солевые компоненты, витамины, гормоны и источник углеводов, она начинает делиться и образует культуру каллуса. В дальнейшем каллусы можно размножить и получить неограниченное количество биомассы. Основная трудность, с которой сразу же приходится сталкиваться исследователю - это то, что клетки в искусственных условиях начинают бурно делиться и расти, но при этом часто не в состоянии продуцировать вторичные метаболиты, т.е. биологически активные вещества растений. Клеточная инженерия позволяет получать гибридные штаммы, клетки или даже целые растения (растения-регенераты), скрещивая между собой филогенетически (т.е. эволюционно) отдаленные организмы. В случае неполного слияния клеток (т.е. клетка-реципиент получает отдельные участки ядерного генетического материала или части клетки-донора (органеллы)) получаются асимметричные гибриды. Делается это для того, чтобы растение реципиент получило новые удобные для человека свойства, повышенную устойчивость к вирусам, к гербицидам, к вредителям и болезням растений. Пищевые продукты, полученные из таких генно-измененных культур, могут иметь улучшенные вкусовые качества, лучше выглядеть и дольше храниться. Также часто такие растения дают более богатый и стабильный урожай, чем их природные аналоги. За последнее время созданы ряд межвидовых и межродовых гибридов табака, картофеля, томата, капусты, турнепса, сои и мн. др. Использование достижений клеточной инженерии, например, позволило разработать технологии получения безвирусных растений (например, картофеля) путем регенерации целого растения из одной соматической клетки. Ученые работают над изменением генотипов злаков. Они вводят в их генотипы специальный ген бактерий, который будет способствовать усвоению азота из атмосферного воздуха. Решение этой проблемы позволило бы сократить затраты средств на производство азотных удобрений.

Последнее десятилетие ученые строят неутешительные прогнозы относительно быстрорастущего потребления сельскохозяйственных продуктов на фоне снижения площади посевных земель. Решение данной проблемы возможно с помощью технологий получения трансгенных растений, направленных на эффективную защиту сельскохозяйственных культур и увеличение урожайности.

Получение трансгенных растений является на данный момент одной из перспективных и наиболее развивающихся направлений агропроизводства. Существуют проблемы, которые не могут быть решены такими традиционными направлениями как селекция, кроме того, что на подобные разработки требуются годы, а иногда и десятилетия. Создание трансгенных растений, обладающих нужными свойствами, требует гораздо меньшего времени и позволяет получать растения с заданными хозяйственно ценными признаками, а также обладающих свойствами, не имеющими аналогов в природе. Примером последнего, могут служить сорта растений, полученные методами генной инженерии, обладающих повышенной устойчивостью к засухе.

Однако в то время как медицинская продукция уже получила всеобщее признание, внедрение генетически модифицированных продуктов питания в некоторых развитых странах встретило сильнейшую оппозицию, связанную, главным образом, с недостатком генетических знаний и, как следствие страхами. Опасения в отношении трансгенных растений имеют под собой почву.

По мнению специалистов, трансгенные организмы, преимущественно устойчивые к вредителям (в основном за счет токсинов, происходящих из Bacillus thuringiensis) способны вызвать изменения в популяции насекомых, однако куда большее влияние оказывает применение инсектицидов. Устойчивость к солям, воде, засухе и другие характеристики будут оказывать влияние, предсказать которое трудно, поэтому приступать к этим разработкам следует с особой осторожностью.

В целом продукты селекции растений значительно менее агрессивны, чем исходные или дикие растения. Это объясняется тем, что в них человек стремится закрепить выгодные для себя качества, а это зачастую серьезно ограничивает их способность выживать за пределами фермерского поля, где культивирование и контроль за сорняками значительно облегчает им жизнь. Так, например, многие зерновые культуры отбирались по тому признаку, что их колосья не рассыпаются в процессе созревания. Это существенно облегчает уборку урожая, и в то же время препятствует естественному распространению семян. Вероятно, это окажется справедливым и в отношении генетически модифицированных растений, так как по своей основе они также представляют собой культивируемые растения. Недавние эксперименты в Великобритании показали, что сельскохозяйственные генетически модифицированные растения, тестированные на выживание в природных условиях, не имеют никаких преимуществ перед их дикими сородичами.

Создание трансгенных растений в настоящее время развиваются по следующим направлениям:

1.Получение сортов с/х культур с более высокой урожайностью

2.Получение с/х культур, дающих несколько урожаев в год (например, в России существуют ремонтантные сорта клубники, дающие два урожая за лето)

3.Создание сортов с/х культур, токсичных для некоторых видов вредителей (например, в России ведутся разработки, направленные на получение сортов картофеля, листья которого являются остро токсичными для колорадского жука и его личинок)

4.Создание сортов с/х культур, устойчивых к неблагоприятным климатическим условиям (например, были получены устойчивые к засухе трансгенные растения, имеющие в своем геноме ген скорпиона)

5.Создание сортов растений, способных синтезировать некоторые белки животного происхождения (например, в Китае получен сорт табака синтезирующий лактоферрин человека)

Таким образом, создание трансгенных растений позволяет решить целый комплекс проблем, как агротехнических и продовольственных, так и технологических, фармакологических и т.д. Кроме того, уходят в небытие пестициды и другие виды ядохимикатов, которые нарушали естественный баланс в локальных экосистемах и наносили невосполнимый ущерб окружающей среде.

Клонирование животных

Растения - не единственные организмы, которые могут быть клонированы естественно. Неоплодотворенные яйца некоторых животных (червей, некоторых разновидностей рыб, ящериц и лягушек) могут развиться в полноценное взрослое животное под определенными условиями окружающей среды – обычно с помощью разных видов стимуляции. Этот процесс называется партагинез, и потомство – клоны самок, которые отложили яйца. Другой пример естественного клонирования – идентичные близнецы. Хотя они генетически отличны от своих родителей, идентичные близнецы – естественное появление клонов друг друга. Ученые проводили эксперименты с клонированием животных, но никогда не были способны стимулировать специализированную клетку, чтобы произвести непосредственно новый организм. Вместо этого, они полагаются на пересадку генетической информации из специализированной клетки в неоплодотворенную клетку яйца, чья генетическая информация была разрушена или физически удалена.

Учитывая трудности в клонировании животных, говорить о широком практическом применении клонов в животноводстве рано. Однако перспективы у этого направления есть.

Пожалуй, одним из наиболее ярких достижений генетики за последнее время является эксперимент по клонированию овцы, успешно завершенный 23 февраля 1997 года учеными Рослинского университета в Шотландии под руководством Яна Вилмута. Для того, чтобы понять, почему публикация результатов эксперимента вызвала такой сильный общественный резонанс (в печати появились сотни публикаций, посвященных работе шотландских генетиков, а овечка Долли, выращенная в ходе эксперимента в течение нескольких недель не сходила с телевизионных экранов) нужно разобраться в сути проделанных работ.

Итак, эксперимент проходил следующим образом. На первом этапе из вымени овцы была взята клетка молочной железы, причем активность ее генов была временно погашена. После этого клетка была помещена в ооцит - эмбриональное окружение, для того чтобы генетическая ее программа перестроилась на развитие эмбриона. Одновременно с этим из готовой к оплодотворению клетки другой овцы было удалено ядро, после чего клетка несколько часов охлаждалась до температуры 5-10 градусов. На следующем этапе яйцеклетка, точнее оставшаяся от нее цитоплазма была внесена в электрическое поле, где под действием электрического тока разрушились клеточные мембраны, и цитоплазма яйцеклетки слилась с ядром, выделенным из клетки молочной железы. Оплодотворенная таким образом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы, которая и выносила знаменитую Долли, геном которой идентичен геному «матери», из клетки которой было взято ядро. Ян Вилмут и его сотрудники не сразу добились успеха – шесть ягнят-клонов стали жертвой научных изысканий, так как обладали генетическими дефектами почек.

Сходные эксперименты по клонированию животных проводились и раньше: еще в 70-е годы профессору Гердону из Оксфордского университета удалось осуществить пересадку ядра и таким образом клонировать лягушек, в 1995 году были клонированы крысы, проводились эксперименты с другими млекопитающими с тем лишь отличием, что вместо клеток молочной железы использовались клетки эмбриона. Колин Стюарт, известный генетик, работающий в Лаборатории исследования раковых заболеваний в Мэриленде, США, считает, что успех Вилмута во многом обусловлен тем, что ему удалось решить проблему отторжения ядра донорской клеткой, создав для ядра подходящую питательную оболочку.

После публикации работы Вилмута, выяснилось, что еще несколько крупных научных центров были близки к успеху шотландских генетиков. Были рассекречены исследования ученых Орегонского центра изучения приматов: по словам американцев, им удалось создать точные генетические копии человекообразных обезьян, правда, с использованием клеток зародыша. Выяснилось, что с 1993 году китайские генетики проводят работы по клонированию быков, российским ученым удалось клонировать каспийского осетра, а австрийцы заявили о том, что также располагают технологией генетического тиражирования. Успех клонирования млекопитающих не оставляет сомнений в том, что преодоление технических трудностей, связанных с клонированием человека, – лишь дело времени.

Клонирование человека?

Итак, работы по клонированию позвоночных были начаты на амфибиях в начале 50-х годов и интенсивно продолжаются вот уже более четырех десятилетий. Что касается амфибий, то, как было сказано в соответствующем разделе, несмотря на значительные достижения, проблема клонирования взрослых особей остается до сих пор не решенной. Установлено, что в ходе клеточной дифференцировки у позвоночных происходит или потеря определенных генных локусов или их необратимая инактивация. Судя по всему, утрачивается та часть генома, которая контролирует не ранние, а более поздние этапы онтогенеза, в частности, метаморфоз амфибий. Механизм этого явления пока не поддается научному объяснению. Но очевидно, что для клонирования взрослых позвоночных необходимо использовать малодифференцированные делящиеся клетки. Это методически важное положение было учтено в более поздних работах.В 1979 году американский биолог Мак Киннел, внесший большой вклад в работу с амфибиями, утверждал, что полученные результаты не позволяют серьерно говорить о возможности клонирования человека - тогда это казалось недоступным для экспериментальных эмбриологов. Однако еще в то время многие ученые, писатели и даже политики стали активно обсуждать возможностт клонирования человека, а некоторые исследователи даже приступили к таким экспериментам. Например, Шеттлз сообщил, что пересадил ядро сперматогониальной клетки (диплоидного предшественника зрелого гаплоидного спермия) в лишенную ядра яйцеклетку человека . В результате три реконструированные яйцеклетки начали дробление, и возникли похожие на морулы скопления клеток, которые позднее деградировали. Шеттлз полагал, что если трансплантировать такие группы клеток в матку женщины, то они могли бы нормально развиваться. Мак Киннел тогда справедливо возразил, что такое предположение маловероятно и совершенно необоснованно.

Еще 5-6 лет назад никто из ученых, а их работало довольно много в этой области, не ставил вопрос об использовании в качестве доноров ядер клеток взрослых млекопитающих. Работы сводились, в основном, к клонированию эмбрионов домашних животных, и многие из этих исследований были не очень успешны. Поэтому так поразило появившееся в начале 1997 года неожиданное для всех сообщение авторского коллектива под руководством Уилмута, что им удалось, используя соматические клетки взрослых животных, получить клональное животное - овцу по кличке Долли. На самом деле, однако, исследователи прошли долгий путь, и Уилмуту с сотрудниками пришлось собрать воедино все существовавшие к тому времени достижения, прежде чем они смогли сообщить о сенсационном результате своей работы.

У этого первого успешного эксперимента есть существенный недостаток - очень низкий коэффициент выхода живых особей (0,36%), и если учесть также высокий процент гибели развивающихся реконструированных яйцеклеток в плодный период развития (62%), который в 10 раз выше, чем при обычном скрещивании (6%), то встает вопрос о причинах гибели зародышей. Все ли пересаженные донорские ядра обладали тотипотентностью? Сохранялся ли полностью их функциональный геном (набор генов, необходимых для развития), все ли нужные для развития гены были дерепрессированы? Это очень важные вопросы, и по одному животному нельзя сделать окончательные выводы. Тем более, что результаты исследований на амфибиях говорят о необратимом характере инактивации, репрессии генов в ходе клеточной дифференцировки. Возможно, авторам крупно повезло, и они достаточно случайно в трех разных клеточных популяциях отобрали за короткий срок стволовые клетки, для которых характерна низкая дифференцированность и способность к делению. Чтобы подтвердить результат этой, в буквальном смысле слова с.енсационной работы, необходимы дополнительные исследования.

В ближайшие годы главная задача исследователей, работающих в данной области - это, по-видимому, создание культивируемых in vitro линий малодифференцированных стволовых клеток, характеризующихся высокой скоростью деления. Ядра именно таких клеток должны обеспечить полное и нормальное развитие реконструированных яйцеклеток, формирование не только морфологических признаков, но и нормальных функциональных характеристик клонированного организма.

Исследования Уилмута и сотрудников имеют не только практическое, но и большое научное значение для генетики развития. В сущности, они нашли условия, при которых цитоплазма ооцитов млекопитающих может репрограммировать ядро соматической клетки, возвращая ей тотипотентность. После публикации этой работы сразу и широко стал дискутироваться вопрос о возможности клонирования человека. Чтобы его обсуждать, имеет смысл выделить два аспекта: методический и этический.

Из изложенного выше следует, что методически или технически клонирование взрослых млекопитающих разработано еще недостаточно, чтобы можно было уже сейчас ставить вопрос о клонировании человека. Для этого необходимо расширить круг исследований, включив в него. кроме овец. представителей и других видов животных. Уилмут с сотрудниками, например, планирует продолжить свои работы на коровах и свиньях. Такие работы необходимы, чтобы установить, не ограничивается ли возможность клонирования взрослых млекопитающих особенностями или спецификой какого-либо одного или нескольких видов.

Затем необходимо существенно повысить выход жизнеспособных реконструированных эмбрионов и взрослых клонированных животных, выяснить, не влияют ли методические приемы на продолжительность жизни, функциональные характерстики и плодовитость животных. Для клонирования человека очень важно свести к минимуму риск, который, тем не менее, в определенной степени все равно останется, риск дефектного развития реконструированной яйцеклетки, главной причиной которого может быть неполное репрограммирование генома донорского ядра.

Стволовые клетки (упрощенно - клетки ранних человеческих зародышей) давно находятся в центре внимания медицины из-за своих уникальных особенностей. В этих клетках еще работают первобытно-мощные таинственные гены, которые навсегда "умолкают" в клетках взрослого человека. Потенциал роста стволовых клеток просто фантастический - достаточно вспомнить, что триллионноклеточный организм новорожденного человека образуется из одной-единственной клетки всего лишь за 9 месяцев! Но еще больше впечатляет потенциал дифференцировки - одна и та же стволовая клетка может трансформироваться в любую(!) клетку человека, будь то нейрон головного мозга, клетка печени или сердечный миоцит. "Взрослым" клеткам такая трансформация не по силам.

Еще одно свойство этих клеток превращает их в поистине бесценный объект для медицины. "Чужие" стволовые клетки, введенные в организм человека, отторгаются гораздо слабее, чем пересаженные целые органы, состоящие из уже дифференцированных клеток. Это означает, что в принципе можно выращивать в лабораторных условиях предшественники самых разных клеток (сердечных, нервных, печеночных, иммунных и др.), и затем трансплантировать их тяжело больным людям вместо донорских органов

МБ

АО «Медицинский Университет Астана»

Кафедра молекулярной биологии

СРС

Тема: «Клонирование организмов»

Выполнил: Яндиев Б.Б.

Факультет: ОМ

Группа: 143

Проверил(а):

Срок сдачи:

Оценка:

Астана 2012

План:

Введение--------------------------------------------------------------------------------------3

Клонирование овечки Долли-------------------------------------------------------------4

Виды клонирования------------------------------------------------------------------------6

Клонирование растений-------------------------------------------------------------------9

Клонирование человека--------------------------------------------------------------------10

Заключение-----------------------------------------------------------------------------------12

Введение

Наш век богат на открытия в области биологии. В частности, генетика, по сути являющаяся молодой наукой, вокруг которой всегда было много споров и дискуссий, сделала огромный шаг вперед. Прогресс в области генетики, ее контакты с молекулярной биологией позволили приоткрыть завесу таинственности еще одной важнейшей проблемы — проблемой появления человека на Земле. Новые биотехнологии проложили дорогу для внедрения достижений генетики в медицину и сельское хозяйство, посвященные трансгенезу и программе «Геном человека». По-видимому, не случайно эту науку называют среди лидеров естествознания XXI-го века. Достижения в области клонирования породили немало вопросов. С одной стороны, появились новые возможности: вывести на рынок генетически модифицированные продукты, создать принципиально новые лекарства, трансплантировать органы, решить проблему бесплодия и избавить человечество от некоторых наследственных заболеваний. А с другой стороны, возникает нравственный вопрос, связанный с аморальностью клонирования человека.

Первоначально слово клон (англ. cloning от греч. κλων — «веточка, побег, отпрыск») стали употреблять для группы растений (например, фруктовых деревьев), полученных от одного растения-производителя вегетативным (не семенным) способом. Эти растения-потомки в точности повторяли качества своего прародителя и служили основанием для выведения нового сорта (в случае полезности их свойств для садоводства). Позже клоном стали называть не только всю такую группу, но и каждое отдельное растение в ней (кроме первого), а получение таких потомков — клонированием. Со временем значение термина расширилось и его стали употреблять при выращивании культур бактерий. Успехи биологии показали, что и у растений, и у бактерий сходство потомков с организмом-производителем обусловливается генетической идентичностью всех членов клона. Тогда уже термин клонирование стали употреблять для обозначения производства любых линий организмов, идентичных данному и являющихся его потомками. Позже название клонирование было перенесено и на саму технологию получения идентичных организмов, известную как замещение ядра, а потом также и на все организмы, полученные по такой технологии, от первых головастиков до овцы Долли.

Пока технология клонирования человека не отработана. Здесь встает целый ряд вопросов, как технических, так и социально-этических, правовых, религиозных. Но в целом, можно уверенно говорить, что вопрос технологии решён. На сегодняшний момент, существует опыт клонирования животных - мышей, кроликов, овец, свиней, коров и обезьян.

Клонирование овечки Долли

В 1996 году весь мир был взбудоражен новостью об овечке Долли. В результате экспериментов, выполненных под руководством Яна Уилмута, родилась овца, генетически идентичная взрослой овце. В норме (см. Законы Менделя) особь вырастает из одной оплодотворенной яйцеклетки, получив половину генетического материала от одного родителя и вторую половину — от второго. При клонировании же генетический материал берут из клетки одной живущей особи. Делается это так: из одной оплодотворенной клетки (зиготы) удаляют ядро (в котором находится ДНК). Затем извлекают ядро из клетки взрослой особи этого же вида и имплантируют его в лишенную ядра зиготу. Это яйцо имплантируют в матку самки данного вида и дают ему возможность расти, пока не придет время родов.

Сенсационность клонирования, принесшая Яну Уилмуту и Долли мировую известность, заключается в характере изменений клеточной ДНК по мере развития эмбриона . В начале в зиготе «включены» все гены, другими словами, все они могут работать. Однако в определенные сроки клетки становятся специализированными — в них отключаются разные гены, и их эффект больше не проявляется (на языке генетиков это называется «они не могут экспрессироваться»). Например, в каждой клетке вашего организма есть гены, отвечающие за синтез инсулина, но при этом инсулин вырабатывается только определенными участками поджелудочной железы. Во всех остальных клетках вашего тела (например, в клетках кожи, нервных клетках головного мозга) ген инсулина отключен.

Очевидно, что в ДНК, имплантированной в оплодотворенную яйцеклетку, какие-то гены уже отключены; какие именно и в какой последовательности — определяется тем, из какого органа взрослой особи была получена клетка. Оказывается, оплодотворенное яйцо — мы до конца не понимаем, как это происходит — способно вновь установить часы клетки на «0», т. е. вновь включить все гены, благодаря чему становится возможным нормальное развитие эмбриона. В этом суть великого открытия Уилмута.

Не все попытки клонирования оказываются успешными. Одновременно с Долли эксперимент по замене ДНК был проведен на 273 других яйцеклетках, и лишь в одном случае выросло живое взрослое животное. После Долли были клонированы многие виды млекопитающих, назовем лишь некоторых — корова, мышь и свинья. Из яйцеклетки мыши получено несколько поколений клонированных животных — клоны, клоны из клонов, клоны из клонов и т. д.

Серьезнейшие разногласия вызвала возможность применения данной технологии к человеку. С одной стороны, новая технология несет ужасающую угрозу нравственности, поэтому клонирование человека надо запретить. С другой стороны, благодаря этой технологии много бесплодных супружеских пар получают шанс иметь биологически родственных им детей, и значит, по мнению многих, это вполне этично.

Пока споры продолжаются, обратим внимание на один важный аспект. С технической точки зрения, клон, каким является Долли, всего лишь особь, ДНК которой идентична ДНК другой особи. Нам нередко приходится сталкиваться с особями, имеющими идентичную ДНК — мы называем их близнецами. Клон — это просто-напросто близнец, родившийся на несколько лет или десятилетий позже — «асинхронный близнец». Так же как нам никогда не пришло бы в голову ожидать, что один близнец может отдать другому свое сердце для пересадки, перспектива выращивания клонов для заготовки пересаживаемых органов — лишь страшный сон, который никогда не станет явью. Я на собственном опыте убедился, что стоит заменить слово «клон» на «близнец», как дебаты по клонированию человека утрачивают пафос.

Не могу поручиться, но думаю, что ближе к 2010 году клонирование будет считаться не более предосудительным, чем оплодотворение в пробирке или другие современные методы лечения бесплодия. Поскольку клонирование — довольно простая процедура, предусматривающая использование стандартных приемов, я ожидаю в скором времени появления клонированных людей (если только это уже не произошло к тому моменту, когда вы читаете эти строки).

Виды клонирования

Существует три типа клонирования: клонирование гена, репродуктивное клонирование и терапевтическое клонирование.

Клонирование гена

Клонирование гена производит копии генов, самый распространенный и обычный тип клонирования произведенного исследователями в Национальном Научно-исследовательском институте Генов Человека (ННГЧ).

ННГЧ исследователи не клонировали никаких млекопитающих, и не клонирует людей. Обычно используются технологии клонирования, чтобы сделать копии генов, которые они желают изучить. Процедура состоит из вставки гена из одного организма, часто называемого как " иностранное ДНК " в генетический материал курьера, называемого вектор. В качестве примера вектора могут служить бактерии, ячейки дрожжей, вирусы и так далее, им присущи маленькие круги ДНК. После того, как ген вставлен, вектор помещается в лабораторные условия, которые побуждают его умножаться, заканчивается это тем, что ген копируется столько раз, сколько необходимо. Клонирование гена также известно, как и клонирование ДНК. Этот процесс сильно отличается от репродуктивного и терапевтического клонирования.

Терапевтическое клонирование

Терапевтическое клонирование – это технология клонирования с целью получения эмбриональных стволовых клеток для научных исследований и, потенциально, использования в терапии различных заболеваний человека. В процессе терапевтического клонирования эмбрион не переносится для дальнейшего развития в полость матки женщины, а используется в качестве объекта научных исследований и экспериментов и получения стволовых клеток. Зигота является отипотентной, т.е. из любой ее клетки может при соответствующих условиях развиться зародыш. На стадии бластоцисты образуются плюрипотентные клетки, из которых в дальнейшем формируются все органы и ткани организма. В процессе терапевтического клонирования эмбрион неизбежно уничтожается после образования первичной «полоски» («ствола») клеток, т.к. их дальнейшее развитие происходит в различных условиях искусственной среды в соответствии с тем, какую ткань предполагается получить.

Цель его - использовать терапевтическое клонирование или клеточную терапию на основе партеногенеза для помощи больным людям. В настоящее время усилия направлены на болезни нервной и сердечно-сосудистой системы, аутоиммунные расстройства, диабет и заболевания крови и костного мозга.

Когда удастся вырастить из клонированных эмбрионов нервные клетки, вероятно можно будет лечить не только повреждения спинного мозга, но и расстройства головного мозга, такие как болезни Паркинсона, Альцгеймера, инсульт и эпилепсия.

Кроме этого, стволовые клетки можно превратить в клетки поджелудочной железы для лечения диабета, клетки сердечной мышцы для терапии инфарктов.

Еще более интересно было бы направить развитие столовых таким образом, чтобы они дифференцировались в клетки крови и костного мозга.

Репродуктивное клонирование

Репродуктивное клонирование - тип клонирования, которое выполнено с целью создания дубликата другого организма. Это достигнуто, используя процесс, названный соматической клеткой ядерная передача. В 1996, шотландские исследователи объявили, что они успешно клонировали первое млекопитающее, овцу, которая стала известной как Долли. Многочисленные другие млекопитающие были клонированы с тех пор, и клонирование стало спорной этической и научной проблемой в некоторых частях мира.

В соматической клетке ядерная передача, ученые извлекают ядро соматической клетки, клетку, которая может прибыть отовсюду в тело, и вставляют это в яйцо, которому удалили его ядро. Яйцо стимулируется, и оно начинает делиться и расти, развиваясь в эмбрион, который может быть внедрен в гестационного заместителя и нестись, чтобы назвать.

Некоторые проблемы развились с репродуктивным клонированием с научной точки зрения. У клонов, кажется, есть более короткая продолжительность жизни, приводя к беспокойству по поводу неудобств репродуктивного клонирования. Есть также риск потери генетического разнообразия в результате использования клонирования, особенно в сельском хозяйстве, где искушение использовать стандартизированных животных понятно заманчиво. Как любое новое научное развитие, репродуктивному клонированию в большой степени бросили вызов в научном сообществе, когда это сначала появилось, особенно после скандалов, в которых ученые утверждали, что клонировали животных, но фактически не имели.

Этично, репродуктивное клонирование поднимает некоторые интересные проблемы. Некоторые люди полагают, что жизнь начинается в концепции, и они чувствуют, что репродуктивное клонирование является неестественным и что это могло потенциально нарушить их религиозные верования. Другие просто встревожены идеей возможности клонировать копии живых организмов, и они задаются вопросом о рисках использования клонированных животных в поставке продовольствия. Психологи и другие люди, которые изучают развитие, заинтригованы потенциалом использовать репродуктивное клонирование в качестве теста известной природы против дебатов питания.

Ядерная передача соматической клетки может также использоваться, чтобы создать линии стволовой клетки для терапевтического клонирования, типа клонирования, которое выполнено в медицинских целях, а не с целью создания копии другого организма. Также возможно управлять генетическим материалом, используемым в репродуктивном клонировании, используя рекомбинантную технологию ДНК, чтобы изменить ДНК.

Несколько стран передали резолюции, чтобы явно запретить клонирование человека, из беспокойства по поводу этических проблем. Другие готовы исследовать потенциалы репродуктивного клонирования, но предпочли бы видеть близко проверенный, и пэр рассмотрел эксперименты, которые обращаются к части беспокойства по поводу клонировании.

Клонирование растений

В растениеводстве создание растений с заранее запланированными качествами всегда было весьма заманчивой идеей, которую стремились осуществить различными способами. И это понятно. Ведь это означало создание растительных организмов, устойчивых к климатическим условиям и всевозможным болезням, поражающим их, а так же получение высоких урожаев плодов и овощей. Когда на арене растениеводства появились технологии клонирования, эта мечта значительно приблизилась. Появилась возможность получать генетически и фенотипически идентичные организмы, используемые для решения теоретических и прикладных задач, которые накопились в сельском хозяйстве и медицине. Разработка технологии клонирования растений открывает перспективу ускоренной генетической селекции растений с заданными, нужными человеку, качествами. Клональное микроразмножение растений можно осуществлять путём регенерации растения из каллуса (бесформенная недифференцированная клеточная масса). Этого эффекта можно достигнуть изменением пропорционального соотношений ауксинов и цитокининов в питательной среде. Первичный каллус можно получать путём использования любых клеток и тканей растений (кроме тех, которые находятся в премортальном состоянии). Это возможно благодаря тому, что клетки растений могут дифференцироваться при наличии определенного количества фитогормонов в питательной среде. Но для этой цели чаще используют клетки меристемы. Для каллусообразования в питательной среде должны присутствовать цитокинин (индуцирующий клеточное деление) и ауксин (дифференцирующий клетки). Каллус, после того, как каллусная культура получена, может быть разделён на несколько частей, каждая из которых может быть использована в целях регенерации целых растений. Путём клонирования растений может быть получен безвирусный посадочный материал быстрого размножения растений, причём в больших масштабах. Клонирование пыльников, с последующим восстановлением диплоидности, предоставляет возможность получения растений, гомозиготных по всем признакам, которые могут в дальнейшем использоваться в селекции.

Клонирование человека

За последние годы прозвучало немало заявлений о клонировании человека. Но ни разу не было представлено убедительных доказательств. И не только убедительных, а вообще никаких. Несмотря на все эти заявления, клонирование людей до сих пор остается беллетристикой.

Из-за технических трудностей, клонирование людей и других приматов тяжелее доказать, чем клонирование других млекопитающих. Причина заключается в том, что ядро клонированных клеток пропускает две ключевых основы образования белков на веретене, которое является ключевой структурой в разделении ячейки. В яйцеклетках женских приматов, эти два веретена белка расположены очень близко к хромосомам. Следовательно, удаление ядра клетки, для того чтобы создать место для ядра соматической клетки донора также удаляет веретено белка яйца, который сталкивается с разделением клетки. Ученые полагают, что это может быть единственной причиной того, что для клонирования приматов не годятся соматические клетки. И, напротив, у таких животных как кроликов, мышей, кошек, два веретена белка распространены повсюду яйца и таким образом удаление ядра клетки не заканчивается потерей белков.

Я.Вильмут считает, что технически клонирование человека осуществить возможно, хотя и абсолютно недопустимо, так как в этом случае возникают моральные, этические и юридические проблемы, связанные с манипуляциями над эмбрионами человека. Его французский коллега Ж.-Ф.Маттеи настаивает на том, «чтобы ООН выработала специальные международные обязательные нормы по биоэтике, учитывающие последние достижения науки, вплоть до внесения дополнений в Декларацию прав человека». С.Фишел, директор Ноттингемского центра вспомогательных репродуктивных технологий, наоборот, полагает, что клонирование может привести к огромным преимуществам для человечества в целом. Эту точку зрения поддерживает известный российский генетик академик В.Струнников, хотя и считает, что проводить эксперименты с человеческим эмбрионом пока рано: сначала нужно создать базу положительных результатов при клонировании приматов.

Реакция церкви на новое научное открытие была однозначно негативной. Точку зрения буддистов выразил Далай-лама XIV: Что касается клонирования, то, как научный эксперимент, оно имеет смысл, если принесет пользу конкретному человеку, но если применять его сплошь и рядом, в этом нет ничего хорошего.

Есть противники и среди юристов, которые не могут дать однозначного ответа, кем же должен стать клонированный человек, как будет выглядеть процедура «узаконивания» его существования.

Возникающие проблемы требуют совместных трудов различных ученых в рамках биоэтики:* специалистов-генетиков и медиков, социологов и философов, богословов и юристов.

Одна из основных опасностей — возникновение новой эры, где человек будет предметом искусственного манипулирования, а генетическая информация станет предметом торга в условиях рыночной экономики. Из-за дороговизны технологии финансовая верхушка общества сумеет получить дополнительные преимущества, что может привести к генетическому улучшению отдельных слоев общества. Биолог Принстонского университета Л.Сильвер отметила, что в такой ситуации элита может стать практически отдельным «супервидом». Необходимо тщательное правовое регулирование проблемы генетической евгеники**.

Как относиться к клону с дефектом? Как к «генетическому браку»? Подобный подход может в корне изменить представление о человечестве в целом, личности и свободе индивида. Граница между человеком и вещью может быть стерта... Также чрезвычайно тонким является различие между отношением к человеку как «объекту исследования» и «объекту использования».

Еще одна существенная проблема связана с тем, что клонированные особи живут недолго, так как исходные клетки, использованные для клонирования, уже имеют «память», соответствующую количеству лет организма. Клон, по сути, — особь, отсроченная во времени и уже имеющая возраст организма-донора при рождении. Разве справедливо отнимать часть жизни у полноценной особи? Или клон — это лишь биоробот с заданными свойствами, который никак не может быть признан обществом?

Заключение

Таким образом, проблема клонирования человека вызывает неоднозначную оценку.

С одной стороны, клонирование потенциально очень привлекательно как с научной, так и с практической точки зрения.

С другой стороны, пока рассуждения о его пользе человечеству носят больше теоретический характер.

С третьей, единственный способ узнать, оправдает ли клонирование человека возлагаемые на него надежды — это продолжать исследования в данной области. Будем надеяться, что этот переворот в науке принесёт таки человечеству пользу.

Источники:

http://t-human.com

http://www.bestreferat.ru

http://referat.ru

http://elementy.ru

http://5ballov.qip.ru

http://studentbank.ru

http://emma747.narod.ru/

http://www.relga.ru

http://www.healthinfo.narod.ru

studfiles.net

Клонирование животных и растений — WiKi

Искусственное клони́рование живо́тных и расте́ний — новый вид человеческой деятельности, возникший в конце XX-го — начале XXI-го века, состоящий в воспроизведении старых и создании новых биологических организмов, связанных с изучением генома, предполагающий вмешательство в его структуру, нацеленный на решение множества практических задач (кроме научных).

Термины «клон», «клонирование» первоначально использовались в микробиологии и селекции, после — в генетике, в связи с успехами которой и вошли в общее употребление. Надо добавить, что их популяризации в значительной мере способствовали также киноискусство и литература.

Следует иметь в виду, что точное воспроизведение животного или растения как при естественном, так и при искусственном клонировании невозможно. Новый организм в любом случае будет отличаться от материнского за счет соматических мутаций, эпигенетических изменений наследственного материала, влияния окружающей среды на фенотип и случайных отклонений, возникающих в ходе онтогенеза.