Клонирование животных и растений

Клонирование животных и растений

План; 

Основные сведения

Клонирование растений

Клонирование с целью воссоздания вымерших видов

Клонированные животные

 

 

 

   
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 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. 

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

Основные сведения

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.

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'.

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.

Клонированные животные

• 1970 г. — успешное клонирование лягушки^[20]
• 1985 г. — клонирование костных рыб^[20]
• 1987 г. — первая мышь^[4]
• 1996 г. — овечка Долли.
• 1998 г. — первая корова^[21].
• 1999 г. — первый козёл^[22].
• 2001 г. — первая кошка^[23].
• 2002 г. — первый кролик^[24].
• 2003 г. — первый бык^[25], мул^[26], олень^[27].
• 2004 г. — первый опыт клонирования с коммерческими целями (кошки).^[28]
• 2005 г. — первая собака (афганская борзая по кличке Снуппи).^[29]
• 2006 г. — первый хорёк
• 2007 г. — вторая собака^[30]
• 2008 г. — третья собака (лабрадор по кличке Чейс). Клонирована по государственному заказу^[31]. Начало коммерческого клонирования собак^[14]
• 2009 г. — первое успешное клонирование верблюда.^[32]. Также впервые на Ближнем Востоке (а именно в Иране) была успешно клонирована коза^[33] (предыдущие страны, которым это удалось: США, Великобритания, Канада, Китай).
• 2011 г. — восемь клонированных щенков койота

КЛОНИ́РОВАНИЕ ЖИВО́ТНЫХ, искусственное получение генетически идентичных организмов с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo, подобно тому, как в природе появляются однояйцевые близнецы. Клонирование животных достигается в результате переноса ядра из дифференциированной клетки в неоплодотворенную яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро (энуклеированная яйцеклетка), с последующей пересадкой реконструированной яйцеклетки в яйцевод приемной матери. Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в середине 1970-х гг. английским эмбриологом Дж. Гордоном (Gordon) в экспериментах на амфибиях, когда замена ядра яйцеклетки на ядро из соматической клетки взрослой лягушки привела к появлению головастика. Это показало, что техника трансплантации ядер из соматических клеток взрослых организмов в энуклеированные ооциты позволяет получать генетические копии организма, послужившего донором ядер дифференциированных клеток, и стало основанием для вывода об обратимости эмбриональной дифференцировки генома по крайней мере у земноводных. Однако долгое время все попытки применить описанный выше метод для клонирования млекопитающих были безуспешными. 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 появились их публикации по успешному рождению ягнят в результате трансплантации ядер, полученных из фибробластов плода овцы, в энуклеированные ооциты. В конечном виде проблема клонирования животных была решена группой Вильмута в 1997, когда родилась овца по имени Долли — первое животное, полученное из ядра взрослой соматической клетки: собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы.  
В дальнейшем были проведены успешные эксперименты по клонированию различных млекопитающих с использованием ядер, взятых из взрослых соматических клеток животных (мышь, коза, свинья, корова). Появление технологии клонирования животных вызвало не только большой научный интерес, но и привлекло внимание крупных компаний и финансового бизнеса во многих странах. Подобные работы ведутся и в России, но целенаправленной программы исследований не существует.  
В целом технология клонирования животных еще находится в стадия развития. У большого числа полученных таким образом организмов наблюдаются различные патологии, приводящие к внутриутробной гибели или гибели сразу после рождения.  
Использование технологии клонирования предоставляет уникальную возможность получать фенотипически и генетически идентичных животных, которые могут быть использованы для решения различных теоретических и практических задач, стоящих перед биомедициной и сельским хозяйством. В частности, использование клонирования животных должно способствовать изучению проблемы тотипотентности диффренциированных клеток, развития и старения организмов, злокачественного перерождения клеток. Благодаря технологии клонирования появилась возможность ускоренной генетической селекции и тиражирования животных с рекордными производственными показателями. В сочетании с трансгенозом (см. Трансгенные животные (см. ТРАНСГЕННЫЕ ЖИВОТНЫЕ)) клонирование животных открывает дополнительные возможности для производства ценных биологически активных белков, используемых для лечения различных заболеваний человека. Клонирование животных позволит проводить испытания медицинских препаратов на идентичных животных. В медицине представляется перспективной клеточная терапия на базе использования клонированных клеток. Такие клетки должны компенсировать недостаток и дефект собственных клеток организма и, главное, не будут отторгаться при трансплантации. Технология клонирования животных позволит, по-видимому, осуществлять и широкомасштабную ксенотрансплантацию органов, т. е. замену отдельных органов человека на соответствующие органы клонированных животных.  
В вопросе клонирования человека в настоящее время существует как техническая, так и большая этическая проблемы. В большом числе стран использование данной технологии применительно к человеку официально запрещено и преследуется по закону (США, Франция, Германия, Япония), причем во Франции, например, за эксперименты по клонированию человека предусмотрено тюремное заключение сроком до 20 лет. Это, однако, не исключает окончательно возможность ее использования в будущем, после детального изучения молекулярных механизмов взаимодействия цитоплазмы ооцита-реципиента и ядра соматической клетки-донора, а также совершенствования самой техники клонирования животных. В частности, в Англии уже разрешено проведение экспериментов по клонированию с использованием эмбриональных клеток человека. Вместе с тем надо помнить, что остается одно ясное и принципиальное ограничение, связанное с клонированием человека: интеллект человека клонировать нельзя. 

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. Дрейпера.— М.:Мир, 1991