История развития клонирования кратко

Обновлено: 05.07.2024

Создание клонов – давняя мечта научных исследователей, которая была отображена во многочисленных литературных и фильмографических произведениях. С недавних пор данная мечта реализовалось – клонирование животных стало реальностью.

Что такое клон
Какие животные были клонированы?
Методы клонирования
Зачем нужны клоны?
Трудности и проблемы при клонировании млекопитающих
Проблема клонирования человека

Что такое клон

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

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

Какие животные были клонированы?

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

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

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

Методы клонирования

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

Метод пересадки ядер

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

Метод разделения эмбриона на первых стадия дробления

Метод активации неоплодотворенного яйца

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

Зачем нужны клоны?

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

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

Трудности и проблемы при клонировании млекопитающих

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

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

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

Проблема клонирования человека

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

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

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

Очень много семей во всем мире не могут познать радость иметь своих детей. Причиной такого несчастья зачастую являетсябесплодие, которым в равной степени страдают как женщины, так и мужчины. Такие супруги стараются всеми возможными и невозможными методами зачать, выносить и родить крепкого, здорового, красивого и такого долгожданного малыша! Потенциальным родителям приходится на этом тернистом пути решать невероятно сложные проблемы, преодолевать всевозможные препятствия и, конечно же, надеяться на чудо. Большинство пар не выдерживают такого гнета проблем и просто-напросто распадаются. Но, на самом деле, не все так плохо, как может показаться на первый взгляд. Медицина за последние десятилетия шагнула далеко вперед и на сегодняшний день существует масса методов и способов лечение бесплодия.

В 70-х годах прошлого столетия в медицине возникла и успешно начала развиваться новая отрасль, поле деятельности которой является вспомогательная репродукция. А если говорить простым языком, то эта отрасль помогает в процессе зачатия тем парам, которые самостоятельно не могут зачать ребенка (по физиологическим причинам).

История возникновения КЛОНИРОВАНИЕ

История клонирования живых существ берет свое начало с 1839 года, именно в этом году Теодором Шванном была создана клеточная теория, которая произвела настоящий переворот в области генетики. Основная идея клеточной теории - любая клетка происходит от клетки. Два противоречащих положения теории – наследственность и дифференциация. Долгое время ученые не могли выяснить, какие клетки образуются в процессе деления – идентичные дочерние или производные разные. Неудачи не останавливали ученых, эксперименты продолжались. И в 1883 году немецким цитологом Оскаром Гертвигом была открыта яйцеклетка. В 1892 году Ганс Дрейш проводит эксперимент по разделению двухклеточного эмбриона морского ежа на две отдельные клетки, а затем ему удалось разделить четырехклеточный эмбрион морского ежа на четыре отдельных клетки. Ученому удалось вырастить каждую отдельную клетку в нормальную особь.

Ученые считают, что для относительно крупных организмов, дающих не очень много потомства, такое положение дел будет иметь свои плюсы. Но было замечено, что неблагоприятные последствия возникают для небольших организмов (например, некоторых членистоногих). В результате разделения клеток эмбриона на раннем этапе развития развиваются самостоятельные организмы, но они имеют определенные дефекты, например, у них может отсутствовать какой-либо участок тела. Это развитие получило название мозаичное. Ученые считают, что, используя принципы мозаичного развития, можно корректировать организм. Было выявлено, что носителем наследственности является ядро, несущее определенное количество хромосом. Ученые переключают свое внимание с клеточного потенциала на ядерный потенциал. Так Ганс Спиман продолжил свои эксперименты, но экспериментировал уже с пересадкой ядра у амфибий и у морских ежей. Он брал для эксперимента эмбрион из 16 клеток, извлекал одно из ядер и помещал его в зародышевую цитоплазму. В результате слияния ядра с цитоплазмой образовывался вполне нормальный эмбрион. Почему он брал эмбрион из 16 клеток? Результаты эксперимента показали, что потенциал ядер остается неизменным, именно до образования 16 клеток. Уже в то время Ганс Спиман задумал эксперимент о пересадке ядра клетки отдельной взрослой особи в отдельную яйцеклетку, но еще не было достаточных знаний и технических возможностей для осуществления подобного эксперимента. Идея Спимана была осуществлена позже другими учеными.

В 1987 году ученым из университета имени Дж. Вашингтона после проведения определенных генетических исследований удалось с помощью специального фермента разделить клетки человеческого зародыша, которые были клонированы до стадии 32 клеток.

В 1984 году в лаборатории Стена Вилладсена родился первый клонированный ягненок. Он был получен из эмбриональных клеток несозревшей овцы. Впоследствии в своих экспериментах ученый использовал кролика, козу, обезьяну, свинью и корову. Основой метода было изъятие ядра и перемещение его в яйцеклетку.

В 1994 году Неаль Ферст успешно провел клонирование более зрелых эмбриональных клеток: был клонирован эмбрион теленка, состоящий из 120 клеток. Метод клонирования был таким же, как и у Стена Вилладсена: изъятое ядро пересаживалось в яйцеклетку.

В 1996 году Ян Вильмут повторил опыт Неаля Ферста, но клонировал он не теленка, а овцу. В эксперименте было использовано 270 яйцеклеток, из них только одна дала жизнь новому организму. Впоследствии эмбрион был имплантирован в матку овцы.

Клонирование – это такой процесс, при котором генетически идентичная копия производится путем бесполого размножения. Этот термин обычно используется для обозначения искусственного клонирования человека. Есть два широко обсуждаемых типа человеческого клонирования: терапевтическое клонирование и репродуктивное клонирование.

По заказу 57-летней американки Бернанн Маккини в южнокорейской клинике произвели клонирование собаки.

Историю клонирования человека можно проследить от 1880-х годов, когда ученые пытались доказать, как работает генетический материал в клетках.

Что генетический материал не теряется во время деления клетки продемонстрировал Ханс Dreisch на клонировании морских ежей, разделяя две клетки и выращивая их самостоятельно. В 1902 году Ганс Spemman повторяет тот же процесс на саламандрах.

Очень трудно проследить хронологию клонирования растений, из-за того, что такое клонирование растений тысячи лет практикуется как людьми, так и в самой природе.

Клонирования человека — За и Против

О клонировании человека, заговорили, когда шотландские ученые института Рослина создали знаменитую овцу Долли. Это вызвало во всем мире интерес и озабоченность.
Клонирование не так далеко от процедур, как экстракорпоральное оплодотворение, где оплодотворение яйцеклетки происходит в лаборатории и затем переносится в матку.

Экстракорпоральное оплодотворение, как правило, требует извлечения из множества клеток и может производиться несколько раз, чтобы сработать, если оно вообще сработает и даст результат. Это может также привести к многоплодной беременности.

Клонирование является лишь еще одной альтернативой для воспроизводства потомства и в отличие от ЭКО, оно занимает очень мало клеток и срабатывает с первого раза, что для беременности делает его более эффективным способом размножения.
Животные, в настоящее время клонированные, имеют генетически максимально желательные качества. Исследования также проводятся на клонирование исчезающих видов и мертвых животных.

В 2009 году представитель вымерших видов животных — Пиренейский буйвол был клонирован, однако, жил только в течение 7 минут, прежде чем стать вымершим еще раз.

Как происходит клонирование человека

Клонирование человека является производством генетической копии какого-то другого человека. Ядро, или центральная часть клетки, содержит большую часть своего генетического материала.
В клонировании, ядро клетки тела (например, клетки кожи) используется для замены ядра неоплодотворенной яйцеклетки. При активации эмбриона создается клон, который является двойником человека, от которого ядро было взято.

Части являются стволовыми клетками в центре эмбриона, который умрет, когда эти клетки будут извлечены. Клетки могут затем быть использованы в исследованиях по пересадке для тех, у кого есть определенные заболевания. Стволовые клетки являются универсальными клетками, которые производят видовые клетки, необходимые конкретному пациенту.

Есть, однако, и другие источники стволовых клеток, которые не связаны с эмбрионами, например, взрослого костного мозга, пуповины или сохранены при рождении.
Помимо успешных попыток клонирования различных видов животных, 20-й век ознаменовался также некоторыми из основных достижений в области генеалогии. Успешная расшифровка кода ДНК в 1968 году стала основным стимулом для очень стремительного развития клонирования человека.

В 1988 году геном человека, геном Homosapiens, хранящийся в 23 парах хромосом, был расшифрован. При существующем положении вещей наука прекрасно двигалась в направлении развития человеческого клона.
Серьезный удар пришел в виде Закона 2009 года о запрещении клонирования человека, который считает клонирование — незаконным, неэтичным и аморальным действием.

Против клонирования людей пришли мнения из научного сообщества, которые не были удовлетворены результатами клонирования животных, а также религиозные общины, которые считают клонирование человека вмешательством в человеческую жизнь и продолжение рода.
Это краткая история клонирования человека, охватывает период около 120 лет. По состоянию на 2009, когда клонирование человека стало считаться незаконной деятельностью в 23 странах.

Братство ученых и исследователей надеются, что клонирование человека будет легализовано в ближайшее время, после чего они смогут вернуться в свои лаборатории, и продолжить эксперименты, связанные с прежними исследованиями.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

АМЕБЫ И КАРТОШКА: КЛОНЫ В ПРИРОДЕ

Уже в XXI веке биологи обнаружили, что клонировать себя могут личинки морских ежей: при приближении крупных хищников у них либо вырастает почка, из которой появляется полноценный эмбрион, либо они просто делятся надвое. Две более мелкие особи меньше заметны для хищных рыб, а у продублированного генетического материала больше шансов на воспроизведение.

МОРСКИЕ ЕЖИ: ЖИЗНЬ В ЛАБОРАТОРИИ

Именно морские ежи стали участниками первых успешных экспериментов по клонированию. В 1885 году немецкий биолог Ханс Дриш начал изучать способы репродукции на примере этих иглокожих и других животных с крупными яйцеклетками. Он выяснил, что изолированные клетки эмбрионов морского ежа могут развиться в небольшие личинки. А в 1902 году ученый вырастил двух полноценных особей, разделив один эмбрион пополам на первых стадиях роста. Годом раньше его соотечественник Ханс Шпеман проделал то же самое с саламандрой: он разделил двухклеточный зародыш и получил из каждой половинки новый организм. В результате науке стало известно, что необходимый объем информации для дальнейшего развития есть в каждой клетке эмбриона.

ОВЕЧКА ДОЛЛИ: НА ПИКЕ СЛАВЫ

Так же как Белка и Стрелка не были первопроходцами в космосе, Долли не была ни первым клоном, ни даже первым клонированным млекопитающим — ей предшествовали удачные копии лягушек и мышей, коров и овец. Но вся слава досталась именно этой овечке не случайно: в 1996 году ядро для переноса впервые взяли из замороженной клетки молочной железы взрослого животного, и опыт увенчался успехом. До этого при клонировании в яйцеклетку перемещали ядро, взятое либо из другой яйцеклетки, либо у эмбриона. В эксперименте с Долли из 277 яйцеклеток развилось лишь 29 зародышей, а родилась только одна овца. Она прожила всего шесть с половиной лет, но родила шестерых здоровых ягнят. В 2003-м Долли пришлось усыпить: животное страдало от заболевания легких и артрита.

COPYCAT: ВТОРАЯ ЖИЗНЬ ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ

После Долли клонирование вышло за рамки экспериментальных лабораторий, а в некоторых странах его поставили на поток, превратив в прибыльный бизнес. В 2001 году в Техасском университете агрокультуры и машиностроения впервые клонировали кошку. Ее назвали CopyCat, или просто Си-Си. Через четыре года южнокорейские ученые создали первую в мире копию собаки — ею стала африканская борзая Снаппи.

Другие компании воссоздают домашних животных с уникальными особенностями. В Южной Корее клоны служат на таможне: это лабрадоры-ретриверы с самым тонким нюхом. В ОАЭ массово клонируют быстрых и выносливых верблюдов — чемпионов престижных гонок.

Читайте также: