Клон, что это такое?

Клонирование человека возможно? Чем копия отличается от оригинала? В чем вообще смысл? Стыдные вопросы про самую обсуждаемую тему в современной биологии

Южнокорейский ученый удаляет ядро из донорской яйцеклетки в исследовательском центре Sooam Biotech. Сеул, 29 июня 2016 года Jung Yeon-Je / AFP / Scanpix / LETA

24 января стало известно, что китайские ученые впервые успешно клонировали приматов способом, который использовался в эксперименте со знаменитой овечкой Долли. Клонирование — одна из самых удивительных и обсуждаемых тем в современной биологии. «Медуза» попросила доктора биологических наук, профессора Сколковского института науки и технологий и Университета Ратгерса Константина Северинова ответить на базовые вопросы о клонировании.

Клонирование — это вообще что?

Клонирование — это процесс или технология получения клонов. Клоном принято называть организм, генетически идентичный или почти идентичный другому. Однояйцевые близнецы — это клоны друг друга, так как оба возникли из одной и той же оплодотворенной яйцеклетки. Растения, возникшие путем вегетативного размножения, — например, размноженные усами кусты клубники, — тоже клоны.

Но ребенок — это не клон своих родителей. У каждого человека в клетках есть двойной набор генов: один набор от отца, другой — от матери. При зачатии и отец, и мать передают своему потомству лишь половину своих генов — по одному набору каждый. При этом какой из дублированных генов отца и матери передается потомству, определяется случаем. Так как версии генов, имеющихся у родителей, немного отличаются друг от друга, то и потомство отличается от родителей. С точки зрения биологии и эволюции это хорошо, потому что увеличивается генетическое разнообразие. Чем разнообразнее популяция, тем больше вероятность, что при изменении условий внешней среды носители каких-то определенных комбинаций генов выживут и оставят потомство.

Однако в условиях, например, товарного сельскохозяйственного производства разнообразие — это источник проблем. Если вы хотите поддерживать стадо ангусов с какими-то определенными свойствами, необходимость получения бычков путем полового размножения неизбежно приводит к тому, что не все потомство будет таким же, как исходные животные, и часть животных придется выбраковывать. Клонирование могло бы решить такую проблему (собственно, в случае с клубникой проблема решена, а вот коровы, увы, усами не размножаются, там все сложнее).

Как ученые вывели овечку Долли? Взяли клетки самки и самца и как-то соединили в пробирке?

Овечку Долли «сделали» следующим образом: взяли клетку вымени овцы и генетический материал этой клетки «подсадили» в яйцеклетку, взятую у другой овцы. При этом собственный генетический материал из этой яйцеклетки был предварительно удален. Заметьте, что после такой подсадки полученная яйцеклетка имела двойной набор генов — такой же, как в клетке вымени. А значит, оплодотворения такой яйцеклетки не требовалось! Эта яйцеклетка была подсажена в матку третьей овцы, которая выносила и родила овечку — Долли.

Овца, родившая Долли, — суррогатная мать: генетически она никак не связана с Долли. Та овца, из яйцеклетки которой развилась Долли, не имеет к ней отношения, так как у нее и у Долли почти нет общих генов. А вот овца, из клетки вымени которой взяли генетический материал для подсадки в яйцеклетку, является «генетической матерью» Долли (а Долли, в свою очередь, ее клоном). Их гены практически идентичны. Отца у Долли не было — с генетической точки зрения им был отец генетической матери Долли, но получается, что одновременно он был ее дедом.

Овечка Долли. 4 января 2002 года Ben Curtis / PA Wire / PA Images / Scanpix / LETA

Чем клонированная копия отличается от оригинала? Они как близнецы или не совсем?

Однояйцевые близнецы возникают тогда, когда развивающийся эмбрион разделяется на два (или четыре) эмбриона и каждый из них потом независимо развивается во взрослый организм в утробе матери. В общем, клоны очень похожи на однояйцевых близнецов, только они не рождаются одновременно, а вынашиваются в разное время разными матерями и могут появиться после биологической смерти своего оригинала. Клон создают на основе генетической программы — ДНК, содержащейся в клетке взрослого или умершего организма.

Все клетки нашего тела — потомки оплодотворенной яйцеклетки, которая возникла в момент нашего зачатия. Но это не значит, что клетки нашего тела совершенно идентичны. Всякий раз, когда клетка делится, внутри нее копируются гены, молекулы ДНК. При копировании всегда возникают ошибки, мутации — так же, как случаются опечатки при переписывании длинного текста. При делении клетки организма вроде человека или овцы в ДНК дочерних клеток спонтанно появляется около 50 новых мутаций, не существовавших в ДНК родительской клетки. То есть гены клетки вымени, из которой получили Долли, на самом деле не полностью идентичны генам яйцеклетки, из которой развилась ее мать.

Со времен Долли много было подобных случаев, когда ученые клонировали животных?

После Долли клонировали рыб, лягушек, грызунов (крыс и мышей), собак и кошек, свиней, лошадей и коров. 24 января стало известно о клонировании приматов — длиннохвостых макак. В целом эта процедура применима к любому организму, просто в каждом конкретном случае много времени уходит на подбор оптимальных условий.

Ученые работают со свиным мясом в секции клонирования и генной инженерии Пекинского института геномики. Шэньчжэнь, 3 марта 2010 года Bobby Yip / Reuters / Scanpix / LETA

Когда научатся клонировать людей? Или уже научились?

Принципиальных проблем в клонировании людей нет. Если поставить такую задачу, нужно будет оптимизировать опыты по подсаживанию генетического материала из клеток взрослого человека в лишенную собственного генетического материала яйцеклетку. Но клонировать людей запрещено из-за этических проблем.

Чем клонирование может помочь человечеству? Запасная печень? Армия клонов? Эксперименты над клонами?

И с армией клонов, и с экспериментами над ними есть неразрешимые этические проблемы, а также некоторые практические сложности — поэтому делать так не будут.

Возьмем двух близнецов. Перед тем как отнять печень одного из них для другого или проделать над одним из них какой-нибудь острый эксперимент, рассуждая, что второй (то есть клон) останется, придется заручиться согласием первого. Он или она могут отказаться, ведь они личности и имеют такие же права, как другие люди. Так вот, если вы создали своих клонов, то они, став людьми, а не куском мяса в пробирке, тоже наверняка будут иметь виды на свою печень, которые будут отличаться от ваших. Так что с печенью или, шире, источником органов проблема в том, что мы не умеем отдельно получать клон печени — в этом случае этических проблем бы не возникало.

По поводу армии клонов. Если вы насоздавали клонов условного депутата Николая Валуева, потому что он большой и устрашающе выглядит, то для получения их в «готовом к употреблению» состоянии вам, а вернее, их суррогатным матерям придется их растить, как растят всех людей, лет до 20. За это время могут поменяться политические режимы — и необходимость пугать сегодняшних врагов отпадет. Кроме того, никак нельзя исключать, что некоторые из клонов решат стать интеллектуалами и не захотят играть в ваши игры, а захотят, например, заниматься молекулярной биологией. И заставить их делать что-то только потому, что они клоны какого-то дяди, который, может, уже давно умер, будет сложно против их воли. Гораздо легче завербовать в свои ряды уже существующих людей.

У клонированных организмов может быть потомство? У них будут какие-то особенности из-за того, что они — потомки клона?

При соблюдении надлежащих условий клонированные организмы не будут отличаться от организмов, возникших естественным путем, и смогут давать потомство. Другой вопрос, что если полностью исключить половое размножение и перейти на клональное, то с течением времени в поколениях клонов неизбежно накопятся мутации, понижающие приспособленность организма. Половое размножение — обмен комбинациями генов для создания новых комбинаций — необходимо для поддержания разнообразия и устойчивости видов в течение более длительного времени в условиях непредсказуемо изменяющейся внешней среды.

Почему многие считают, что клонирование нужно запретить? Что в этом опасного?

Клонирование сельскохозяйственных животных не опасно, а при условии соответствующего развития технологии удобно и выгодно. Проблема возникает, если начать думать про клонирование человека. С животным просто: клонировал, вырастил, съел, например, бифштекс, и можешь быть уверен, что его качество будет одно и то же на протяжении десятилетий. Нас ведь, как правило, не волнует вопрос о том, была ли корова, ставшая источником бифштекса, личностью.

Людей же мы воспринимаем как личностей, индивидуальности. Личность формируется не только генетикой, но и воспитанием, временем и местом, в котором человек родился и сформировался, различными случайными причинами и встречами и другими факторами. Поэтому человеческие клоны не будут одинаковыми личностями (например, однояйцевые близнецы похожи друг на друга внешне, но, безусловно, являются разными людьми со своими собственными жизнями, пристрастиями, разными датами, местами и причинами смерти). Поэтому, пока не существует государственных режимов, в которых можно использовать людей на условные бифштексы, клонирование людей не опасно. Опасно, если появление таких режимов станет возможным.

Константин Северинов

  • Напишите нам

Клонирование (биология)

У этого термина существуют и другие значения, см. Клонирование.

Клони́рование (в биологии) — появление естественным путём или получение нескольких генетически идентичных организмов путём бесполого (в том числе вегетативного) размножения или партеногенеза. Термин «клонирование» в том же смысле нередко применяют и по отношению к клеткам многоклеточных организмов. Клонированием называют также получение нескольких идентичных копий наследственных молекул (молекулярное клонирование). Наконец, клонированием также часто называют биотехнологические методы, используемые для искусственного получения клонов организмов, клеток или молекул. Группа генетически идентичных организмов или клеток — клон.

Долли — самка овцы, первое млекопитающее, клонированное из клетки другой взрослой особи

Энциклопедичный YouTube

  • 1/2 Просмотров:1 787 87 393
  • ✪ Клонирование рекомбинантных ДНК.
  • ✪ Теорема о запрете клонирования

Субтитры

  • 1 История термина
  • 2 Клонирование клеток
    • 2.1 Клонирование стволовых клеток
  • 3 Естественное клонирование (в природе) у сложных организмов
  • 4 Молекулярное клонирование
  • 5 Клонирование многоклеточных организмов
    • 5.1 Клонирование животных и высших растений
    • 5.2 Клонирование человека
  • 6 Отношение к клонированию в обществе
  • 7 Тема клонирования в культуре и искусстве
  • 8 См. также
  • 9 Примечания

Клонирование растений — современный подход к вегетативному размножению

К одному из направлений биотехнологии относится клонирование растений и животных. Полученные искусственным путем при делении клеток клоны полностью идентичны исходному организму. В отношении растений клонирование – это способ вегетативного размножения, которым давно пользуются садоводы. Получение нового растения из черенков, отростков, усов – не новинка, а проверенный временем способ. По сравнению с семенным размножением это наиболее быстрый и эффективный способ получения саженцев.

По теме:

Что такое клонирование

Создание организмов с одинаковым генетическим набором – это и есть клонирование. В растительном мире оно не представляет особой сложности, так как клетки продолжают деление в ходе роста и дифференцировки на ткани. Для элементарной единицы всего живого характерно свойство тотипотентности – способность дать начало любой клетке.

В ядре заложена генетическая информация, в которой полностью собраны все данные о конкретном растении. Это дает возможность из небольшого ростка или клетки воспроизвести организм, который является клоном — точной копией исходного растения.

Клонирование в природе происходит на протяжении миллиардов лет. В этом случае растения размножаются бесполым путем (вегетативно). Земляника укореняется с помощью усов. Этот же способ используют лапчатка гусиная и лютик ползучий.

Черника образует новые кустики за счет боковых побегов. Из водных растений прекрасно клонирует себе подобных стрелолист обыкновенный, горизонтальные побеги которого распространяются по дну водоема. На прибрежных отмелях растет водокрас, образующий усы для продолжения рода.

Молодой побег, попадая в благоприятные условия, способен укорениться и дать начало новому растению. Для некоторых представителей фауны это наиболее оптимальный способ размножения, который помогает быстро расселиться, сохранить свой ареал и занять новые местообитания.

По теме:

Многие виды растений занесены в Красную книгу:о и находятся на грани исчезновения. Восстановить растительный мир способен метод клонирования.

Получать клоны от редких растений и высаживать их в благоприятные природные условия – это один из вариантов увеличения их численности, шанс сохранить некоторые виды.

Плюсы и минусы получения клонов

Садоводы давно занимаются клонированием растений, поскольку этот метод обладает целым рядом преимуществ:

  1. Клон является точной копией материнского растения, поэтому его основные черты и этапы развития предсказуемы.
  2. Гровер обладает полной характеристикой экземпляров, полученных от исходной формы: генетика необходимого вида (сорта) сохраняется полностью.
  3. Одно материнское растение способно за короткий промежуток времени «произвести на свет» множество идентичных ей проростков, что дает возможность последующих массовых посадок.
  4. Клонировать сорт удобнее зимой, а весной высаживать в грунт жизнеспособные экземпляры, которые быстро набирают зеленую массу, становятся взрослым растением.
  5. Отбираются экземпляры с высокими качественными характеристиками, которые впоследствии приносят отменный урожай, обладают высокой декоративностью или другими, не менее ценными качествами.

Из недостатков следует отметить:

  1. Сохранение генетической информации. В природе происходят перестройки в хромосомном наборе, что в ряде случаев полезно растению. Оно приобретает выносливость, устойчивость к некоторым болезням, способность жить в изменившихся климатических условиях и другие черты. При клонировании генетические перестройки встречаются редко.
  2. Выращенные в лабораторной практически стерильной среде, клоны плохо адаптируются в природе. Поселяясь «под открытым небом», они не способны заботиться о себе. Искусственно созданные экземпляры часто болеют: их атакуют вредители, болезни, они плохо переносят климатические изменения.

Для клонирования используются клетки апикальной меристемы (верхушки побегов или кончики корешков), которые способны к быстрому делению.

Сбалансированная по всем компонентам питательная среда поможет создать полноценное питание для растений. При нарушении гормонального баланса прекращается дифференциация клеток и происходит рост бесформенной клеточной массы или каллуса.

Поэтапное клонирование растений

При клонировании растений в домашних условиях используют необходимое количество черенков выбранных сортов. Используют здоровое и продуктивное растение, чтобы получить высокую урожайность или декоративность сорта. Выращивают в зимний период для последующего высаживания в грунт саженцев с заданными качествами.

1 этап

На начальном этапе клонирования действуем следующим образом:

  • используем здоровые черенки без признаков заболеваний;
  • молодой стебель длиной 10-20 см срезаем острым, чистым ножом;
  • срез проводим под углом в 45 градусов;
  • расположение стебля – место ответвления черенка от побега;
  • нижние листья убираем, чтобы усилить рост корневой системы;
  • накануне высадки срез обновляем;
  • саженцы ставим в воду со сбалансированным рН=5,8-6,2.

По теме:

Корни в обычной воде прорастают медленно: потребуется 1-2 недели, чтобы увидеть начало образования молодых корешков. Ускорить процесс помогут стимуляторы корнеобразования, а для этого черенки помещают в питательный раствор.

Рассмотрим, как происходит клонирование с применением регуляторов корнеобразования. Биохимиками создано значительное количество различных стимуляторов. Как пример: препарат растительного происхождения Bio Roots, который усиливает рост и укрепляет корни, что помогает растению быстрее сформироваться.

Другой вариант стимулятора – это гель. Подходит гель гель Bioclone B.A.C., а также варианты отечественных производителей — Hesi ClonFix и Maxiclon. В них на несколько часов опускают место среза, чтобы гель попал во внутреннюю часть стебля. Затем черенок переносят в субстрат, которым служит кокосовое волокно или минеральная вата. Это стерильная среда, в которой идет процесс корнеобразования. Она способна удерживать влагу, питая корни.

Обратите особое внимание на выбор корнеобразующего средства. В его состав входят витамины, гормоны, другие важные для роста компоненты.

От выбора зависит дальнейший рост растения или его гибель. Обратитесь к специалисту, который подскажет наиболее оптимальный вариант для конкретной растительной культуры.

2 этап

Укоренившиеся черенки помещают в гидропонную систему. Один из вариантов – аэропонная система-пропагатор X-Stream 40. Гидропонная система любого типа не относится к «дешевым удовольствиям», но ее правильное использование окупается довольно быстро. Гровер будет получать значительное количество высококлассных саженцев для продажи или своих потребностей.

Клоны размещают в камере увлажнения со специальными выемками. Корневая система постоянно орошается питательным раствором. Температура и влажность устанавливается разово, а затем ее нужно просто контролировать.

Когда корни сформированы, важно создать оптимальный баланс питательных веществ, чтобы черенок превратился в крепкое, молодое растение. Достаточное количество тепла и света довершат процесс.

При клонировании растений создаются следующие условия:

  1. Освещение на протяжении суток. Подойдут энергосберегающие или флюоресцентные лампы, обладающие широким спектральным диапазоном. Чтобы контролировать время освещения применяют таймеры для ламп.
  2. Уровень увлажненности – в пределах 80%.
  3. Средний температурный диапазон составляет +22-+25 °С, но он может меняться, исходя из конкретного вида растения. Тепловой режим необходимо постоянно контролировать.

Даже при правильном уходе надеятся на 100% результат бессмысленно, поэтому изначально нужно использовать значительное количество растительного материала.

Полезно установить рядом с клонами панели белого цвета. Процесс клонирования ускоряется, так как белая поверхность отражает широкий спектр цвета, необходимого для фотосинтеза и укоренения.

Клонированные деревья

Получение «лесов в пробирках» — важная задача, которая не отностися к разряду легких. Чтобы сохранить лесной генофонд и приумножить его, биотехнологи создают лаборатории по выращиваю деревьев-клонов.

Например, в Институте Леса НАН, в лаборатории генетики и биотехнологии выращивают клоновые леса и рощи. Их цель – изучить необходимые условия, чтобы ускорить процесс восстановления лесов, ведь для получение дерева и травянистого растения требуется разный временной промежуток.

Примеры клонирования – на лабораторных полках. В пробирках, in vitro, находятся разного возраста хвойные и широколиственные лесные саженцы.

Элитный побег разделяют на множество частей и выращивается на питательной среде в оптимальных условиях:

  • влажность – 50%;
  • температура – 23 °С;
  • интенсивность освещения – 5000 люкс.

Сформированные саженцы попадают на плантации, где происходит их акклиматизация. Такие работы проводятся в промышленных масштабах. В специально оборудованных, огромных боксах массово выращивают саженцы лиственных и древесных пород, которые дают начало большому количеству древесных пород.

Просчитан экономический эффект при клонировании лесов. Это не только лесные массивы, дающие кислород. Осины и березы используют в качестве топлива, а ясень, дуб и липа пригодятся в мебельной и строительной отрасли.

Клонирование дает шанс на укоренение и получение саженцев редких, экзотических растений. Это возможность сохранение растительного генофонда планеты. Использование в частных хозяйствах дает возможность использовать новые, продуктивные сорта, которые сложно или долго размножаются другими способами. Решив использовать метод клонирования, необходимо взвесить все плюсы и минусы процесса, досконально изучить его и только затем приступать к делу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *