Реферат: Клонирование животных: теория и практика. Реферат по биологии клонирование

Рефераты по биологии Процесс и проблемы клонирования

Введение

1. История клонирования

2. Метод клонирования. Долли

3. Типы клонирования

4. Клонирование: причины и проблемы

4.1 Клонирование растений

4.2 Клонирование животных

4.3 Клонирование человека

4.4 Запрет клонирования человека

Заключение

Список литературы

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.

Термин «клон» происходит от греческого слова «klon», что означает - веточка, побег, черенок.В самом общем значении— точноевоспроизведение какого-либо объекта N-ое количество раз. Объекты, полученные в результате клонирования, называются клоном.

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 иобезьян.

1.                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-говека, когда российский эмбриолог, профессорГеоргий 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.

2.                Метод клонирования.Долли

В 1996 году в журнале «Nature» публикуется статья научного коллектива (Я.Вильмут, К.Кэмпбелл) из института Рослин (Эдинбург, Шотландия) о рождении пяти ягнят, полученных без участия барана. А 27 февраля следующего года в том же журнале появляется фотография овечки Долли, родившейся в том же институте в Эдинбурге.

Досередины 90-х годов ученые-биологи занимались, главным образом, клонированием эмбрионов домашних животных. Причем эксперименты в этой области и по сию пору проходят очень непросто и с высоким уровнем неудач. Поэтому история с клонированием знаменитой ныне овечки стала, по истине, сенсацией.

Коллектив ученых, возглавляемый Иэном Уилмутом, продемонстрировал, что им удалось, используя соматические (неполовые) клетки взрослого животного, получить клональное животное – овцу по кличке Долли. При создании Долли половой процесс был «обойден», что позволило исключить случайно приобретаемые при скрещивании гены и открыть дорогу «чистому» генетическому программированию.

Эксперимент проходил следующим образом. Сначала из молочной железы взрослой овцы была взята клетка и искусственными методами была погашена активность ее генов. Затем клетка была помещена в эмбриональное окружение- ооцит, чтобы произошла перестройка генетической программы на развитие эмбриона. Тем временем из яйцеклетки другой овцы было «вытянуто» ядро, и после охлаждения цитоплазматической оболочки под действием электрического поля в нее было введено ядро, выделенное из клетки молочной железы первой овцы. Оплодотворенная вышеописанным способом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы — суррогатной матери. И после обычного процесса вынашивания была рождена овечка Долли, которая была полной генетической копией овцы — донора клетки молочной железы.

Следующим шагом шотландских ученых стало выведение клонированных овец, которые имеют специальный ген, позволяющий им производить молоко с такими же белками, как у человека. По словам директора фирмы PPL Therapeutics Алана Колмена, «значение подобной методики заключается в том, что теперь мы можем выбирать еще до рождения гены, которые хотим изменить или удалить». А это уже означало возможность выращивать для трансплантации человеческие ткани и органы внутри, к примеру, свиней, наиболее близких нам по ряду важных биологических параметров.

3.                Типы клонирования

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

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.

Репродуктивное и терапевтическое клонирования разделяют многое из тех же самых методов, но создано для различных целей.

Терапевтическое клонирование используется для создание клонированного эмбриона для единственной цели – создания эмбриональных стволовых клеток с тем же самым ДНК как и у клетки донора. Эти стволовые клетки могут использоваться в экспериментах, нацеленных на изучение болезни и изобретения новых методик лечения заболевания.

Самый богатый источник эмбриональных стволовых клеток - ткань, сформированная в течение первых пяти дней после того, как яйцо начало делиться. В этой стадии развития, называемого бластоидным периодом, эмбрион состоит из группы около 100 клеток, которые могут стать любым типом клетки. Стволовые клетки собираются от клонированных эмбрионов на этой стадии развития, заканчивающейся разрушением эмбриона, в то время как он все еще находится в испытательной трубе. Исследователи надеются выращивать эмбриональные стволовые клетки, которые имеют уникальную способность превращаться фактически в любые типы клеток организма, в лаборатории, которая может использоваться, для выращивания здоровых тканей, дабы заменить поврежденные. Кроме того, появляется возможность узнать больше о молекулярных причинах болезни, изучая эмбриональные линии стволовых клеток от клонированных эмбрионов, полученных от животного или человека с различными заболеваниями.

Многие учёные считают, что исследование стволовых клеток достойно наивысшего внимания, так как они могут помочь вылечить человека от многих заболеваний. Однако, некоторые эксперты обеспокоены, что стволовые клетки и клетки раковых опухолей очень сходны в своем строении. И оба типа клеток имеют способность распространяться неопределенно, и некоторые исследования показывают, что после 60 циклов разделения клетки, стволовые клетки могут накапливать мутации, которые могли привести к раку. Поэтому, отношения между стволовыми клетками и клетками рака должны быть максимально изучены перед тем, как использовать данную методику лечения.

Наряду с этим, терапевтическоеклонирование вызывает другой вопрос,связанный с технологией его проведения. В настоящее время реально осуществима только технология клонирования, предполагающая выращивание клона до определенного предела invivo. Естественно, к человеку это не применимо – женщина не может рассматриваться как инкубатор терапевтического материала. Эта проблема решается разработкой оборудования для выращивания зародыша invitro. Однако, остается проблема «убийства» зародыша. С каких пор зародыш становится человеком? Существует мнение, что новый человек возникает в момент зачатия (в случае клона – в момент пересадки ядра). В этом случае использование зародыша для выращивания трансплантатов недопустимо. На это возражают, что до определенного периода зародыш представляет лишь скопище клеток, но никак не человеческую личность. Для преодоления этой проблемы ученые пытаются начать работу с зародышем как можно раньше.

Генная инженерия - тщательно регулируемая технология, которая в значительной степени изучена сегодня и применяется во многих лабораториях во всем мире. Однако, и репродуктивное, и терапевтическое клонирование поднимают важные этические проблемы, так как эти технологии клонирования могут быть применены к людям.

Репродуктивное клонирование производит копии целых животных.

Так же, предоставляет возможность создания человека, который является генетически идентичным другому человеку, который когда-то существовал или существует в данный момент. Это в какой-то степени противоречит давним религиозным и социальным ценностям о человеческом достоинстве. Многие считают, что это нарушает все принципы свободы и индивидуальности личности. Однако некоторые доказывают, что репродуктивное клонирование могло бы помочь парам, у которых нет детей притворить их мечту стать родителями, в жизнь. Другие видят в клонировании человека путь к прекращению передачи по наследству "вредного" гена. Но нужно помнить о том, что при данном типе клонирования, у эмбриона, находящегося в экспериментальной трубке забирают его стволовые клетки, иначе говоря – убивают его. И противники доказывают, что использование терапевтического клонирования - неправильно, независимо от того, используются ли эти клетки, чтобы принести пользу больным или раненным людям, потому что нельзя забирать жизнь у одного, чтобы подарить её другому.

4.                Клонирование: причины и проблемы

4.1 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.

4.2 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.

В середине 80-х годов на Европу обрушился вал дешевого мяса из США. Мясо получалось дешевым, т.к. американские фермеры кормили своих животных различными гормонами повышающими рост биомассы животного. Позже выяснилось, что дети, потребляющие такое мясо, росли быстрее, но при этом набирали лишний вес. Разразился скандал. Ученые пришли к выводу, что надо не вводить гормоны роста, а сделать так, чтобы животное их само синтезировало.

Схематично это выглядит так. В лаборатории конструируется молекула, содержащая в себе ген, ответственный за синтез нужного гормона. Затем эта конструкция интегрируется в генный аппарат животного, организм которого под воздействием своих собственных управляющих элементов, так называемых промоторов, начинает синтезировать внутри себя эти самые гормоны. Это могут быть гормоны роста, могут быть инсулиноподобные факторы роста, могут быть гормоны, обладающие другими функциями.

Помимо синтеза гормонов роста (для быстрого набора массы у мясных пород) в организме животного можно увеличить синтез некоторых других веществ, содержащихся, например, в молоке. В Великобритании существует стадо коров, молоко которых идеально подходит для приготовления сыра чеддер.

Особо актуальным является создание животных способных продуцировать несвойственные их виду белки. Так, например, сообщалось о разработках направленных на получение свиней, способных продуцировать интерферон человека, потребности в котором в современной медицине достаточно велики. Другим примером являются коровы, способные продуцировать молоко с лактоферрином (не входящим в состав обычного коровьего молока), использующегося при искусственном вскармливании младенцев.

Репродуктивное клонирование может позволять исследователям клонировать животных с потенциальной выгодой для областей медицины и сельского хозяйства. Например, те же самые Шотландские исследователи, которые клонировали Долли, получилидругую овцу. Она была генетически модифицирована, чтобы давать молоко, которое содержит человеческую основу белка для крови. Есть надежда, что в дальнейшем этот белок может отбираться из молока и подаваться человеку в чистом виде, это очень поможет людям, у которых низкая свертываемость крови. Так же можно использовать животных, для того чтобы тестировать на них новые виды лекарств и обычную продукцию, предназначенную для человека. Большое преимущество использования клонированных животных для проверки на таблетки состоит в том, что все они являются генетически идентичными, что означает, что их реакция на таблетки должна быть боле менее сходной, чем у животных с различным генетическим набором.

Другой причиной для клонирования может служить то, что существуют популяции животных, которые стоят на грани вымирания. В 2001 году именно по этой причине ученые произвели первого клона, подвергнутого опасности вымирания - азиатского вола.

Печально, но этот детеныш, который развивался в матке у своей мамы-заместителя погиб всего лишь через три дня после своего рождения. Этот опыт был перенят и уже через два года, в 2003 году, ученые создают клон особи вола, так же стоящего на грани исчезновения. Вскоре 3 африканских диких кошки были клонированы из замороженных эмбрионов, которые были использованы в качестве ДНК. Несмотря на то, что некоторые эксперты считают, что клонирование спасает особи, стоящие на гране вымирания; некоторые ученые считают, что клонирование несет негативный характер, так как все особи имею генетически идентичный набор хромосом, что в целом играет отрицательную роль, так как для выживания разновидности необходимы разные варианты ДНК.

Репродуктивное клонирование - очень неэффективная техника и большинство клонированных животных эмбрионов, не могут развиваться в здоровых особях. Например, Долли была единственным клоном, который был рожден живым из общего количества 277 клонированных эмбрионов. Эта очень низкая эффективность, объединенная беспокойствами по поводу безопасности, представляет серьезное препятствие для применения репродуктивного клонирования. Исследователи выявили некоторые проблемы со здоровьем у овцы и других млекопитающих, которые были клонированы. Это увеличение размера плода при рождении и разнообразные дефекты в жизненных органах, типа печени, мозга и сердца. Другими последствиями являются преждевременное старение и проблемы с иммунной системой.

Другая потенциальная проблема заключается в возрасте хромосомы клонируемой клетки. Все клетки проходят их нормальные стадии деления. Кончик хромосомы, который называется теломером, с каждым делением укорачивается. Через какое-то время теломер становится настолько маленьким, что клетка не может больше делиться, и в конечном итоге погибает. Это обычный процесс старения, который присущ всем типам клеток. Следовательно, клоны, созданные от клетки, принятой от взрослой особи, могут иметь хромосомы, которые уже короче, чем нормальная, и это может повлиять на быстрое старение клонированной особи. И действительно, Долли, которая была клонирована от клетки шестилетней овцы, имела хромосомы, теломеры которого были короче, чем у овец ее возраста. Долли умерла в возрасте 6 лет, приблизительно половина продолжительности жизни овцы, которая составляет 12 лет.

4.3 Клонирование человека

Эксперименты по клонированию человека продолжаются уже много лет. В 1993 году ученый из Южной Кореи (университет Кьюнджи) создал клон человека, вырастил его до 4 клеток и уничтожил. Понять, удался ли эксперимент, можно только, когда зародыш состоит из 8-16 клонов, потому всемирного признания не последовало.

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?

4.4 Запрет клонирования человека

Понятно, что необходимо создание правовой базы, посвященной технологиям генетической инженерии. Если говорить о существующих юридических законах, то позиция ведущих мировых держав вполне однозначна. Еще в 1997 году на саммите в Денвере лидеры «восьмерки» выступили против создания человеческих клонов, такой же позиции придерживается и Европарламент. Комитет по юриспруденции палаты представителей Конгресса США большинством голосов проголосовал за законопроект, который признал клонирование человека и использование человеческих эмбрионов в медицинских исследованиях - федеральным преступлением.

На данный момент единственной страной, разрешившей клонирование человеческого эмбриона в исключительно научно-исследовательских целях, является Великобритания. Соответствующий закон был принят в январе 2001 года палатой лордов британского парламента.

Но остаются опасения, что легализация терапевтического клонирования плавно перейдет в репродуктивное. На национальном же уровне даже в странах Европейского Союза и терапевтическое, и репродуктивное клонирование запрещено.

Россия не осталась в стороне от мировых тенденций и приняла Федеральный закон «О временном запрете на клонирование человека» от 20 мая 2002 г. N 54-ФЗ. Срок действия закона истёк в 2007, но в 2009 принято решение продлить его на 5 лет.

Как указано в его преамбуле, закон вводит временный (сроком на пять лет) запрет на клонирование человека, исходя из принципов уважения человека, признания ценности личности, необходимости защиты прав и свобод человека и учитывая недостаточно изученные биологические и социальные последствия клонирования человека. С учетом перспективы использования имеющихся и разрабатываемых технологий клонирования организмов предусматривается возможность продления запрета на клонирование человека или его отмены по мере накопления научных знаний в данной области, определения моральных, социальных и этических норм при использовании технологий клонирования человека.

Под клонированием человека в Законе понимается «создание человека, генетически идентичного другому живому или умершему человеку, путем переноса в лишенную ядра женскую половую клетку ядра соматической клетки человека», то есть речь идет только о репродуктивном, а не терапевтическом клонировании.

Согласно ст. 4 Закона, лица, виновные в его нарушении, несут ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.

На сегодняшний день, можно сказать, что запрет на клонирование в той или иной степени существует во всех европейских государствах.

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.

Список литературы

1.       http://ru.wikipedia.org – электронная энциклопедия

2.       http://gazeta.lenta.ru/dossier/27-07-1999_transgen.htm - Статья Елены Муляровой (Gazeta.ru), посвященная трансгенным растениям.

3.       http://www.2000-online.ru/archive/may00/food/right.asp - Обзор проблем рынка трансгенных растений с точки зрения различных специалистов (врачей, экологов, экономистов, ученых и т.д.)

4.       http://www.rg.ru/teoria/articles/henet/29.htm - Достоинства и недостатки трансгенных животных и растений в материале корреспондента "Российской газеты".

5.       http://www.rusbiotech.ru/novice - «Жизнь и смерть овечки Долли», статья.

6.       http://www.kloni.ru – сайт, посвященный вопросам, проблемам и перспективам клонирования («И так, случилось!»)

7.       http://www.newizv.ru/news/?id_news=25073&date=2005-05-27 - Интервью с Далай-ламойXIV

8.       Конституция РФ

9.       Б.В. Конюхов, "Долли - случайность или закономерность?" // «Человек», 1998

bdrip.ru

Доклад - Клонирование животных - Биология

Содержание

Тезисы

Вступление

1. Из истории исследований по клонированию животных

2. Клонирование животных

3. Методы клонирования животных

3.1. Методы трансплантации ядер

3.2. SLIC (sequence and ligation-independent cloning) методклонирования

3.3. Метод генетического перепрограммирования клеток кожи

4. Этические проблемы клонирования животных

5. Применения клонов животных

6. Эффективность клонирования животных

Выводы

Список использованной литературы

Тезисы

Клонирование, в биологии – это метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения.

Термин «клонирование» пришёл в русский язык из английского. Лишь немного изменив своё звучание и написание, он является аналогом английского clone, cloning. В самом же английском языке это слово стало употребляться (как биологический термин) менее 100 лет назад. Однако за этот небольшой для жизни слова срок оно уже успело несколько раз поменять своё значение.

Создавать животных и растения с заданными качествами всегда было чем-то чрезвычайно заманчивым так как 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 таких технологий 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 технологиям 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.

Все клетки организма животных несут одинаковую генетическую информацию. Однако в процессе морфогенеза соматические клетки дифференцируются, в результате чего часть генома репрессируется. Чем выше уровень специализации клеток, тем меньше их тотипотентность. Эта закономерность была установлена в экспериментах по пересадке ядер.

Вступление

«Клонирование» — получение потомков, являющихся точной генетической копией организма. Совокупность таких потомков-копий, происходящих от одного организма, называют клоном. Организмы в пределах каждого клона характеризуются одинаковой фенотипической однородностью и идентичным генотипом.

Термин «клон» был впервые использован в 1903 году Веббером (Webber, Германия) применительно к растениям, размножаемым вегетативно, и означал, что дочерние растения клона генетически идентичны материнскому. В настоящее время разработки в области генной инженерии позволяют клонировать не только микроорганизмы и растения, но и животных. Впервые трансплантацию ядер соматических клеток зародышей в энуклеированные клетки лягушки осуществили американские исследователи Р. Бриггс и Т. Кинг в 1952 году. Ученые, пользуясь микропипеткой, удаляли ядра из яйцеклеток шпорцевой лягушки, а вместо них пересаживали ядра клеток эмбрионов, находящихся на разных стадиях развития. Проведенные исследования показали, что ядра ранних эмбрионов в стадии поздней бластулы и даже ранней гаструлы обладают тотипотентностью и обеспечивают нормальное развитие эмбрионов. Если брать ядра из клеток зародыша на ранней стадии его развития — бластуле, то примерно в 80% случаев зародыш благополучно развивается дальше и превращается в нормального головастика. Если же развитие зародыша, донора ядра, продвинулось на следующую стадию — гаструлу, то лишь менее чем в 20% случаев оперированные яйцеклетки развивались нормально. При пересадке ядер из более дифференцированных клеток (мезодермы и средней кишки) поздней гаструлы у эмбрионов наблюдалось недоразвитие и даже отсутствие нервной системы. После пересадки ядра из клеток более позднего развития яйцеклетки вообще не развивались.

1. Из истории исследований по клонированию животных

Возможность клонирования животных доказал Дж. Гердон, английский биолог, который первым сумел получить клонированные эмбрионы шпорцевых лягушек. Он выжигал ультрафиолетом ядра икринок и затем подсаживал в них ядра, выделенные из клеток эпителия головастиков этого вида. Большая часть полученных таким образом икринок погибала, и лишь совсем маленькая их доля (2,5%) развивалась в головастиков. Взрослых лягушек получить таким образом не удавалось. Тем не менее это был успех, и результаты опытов Гердона попали во многие учебники и руководства по биологии. В 1976 г. Гердон и его соавтор Р. Ласки публикуют работу, в которой описывают опыты с ядрами, выделенными из клеток почек, кожи и легкого уже взрослых шпорцевых лягушек. Исследователи сначала подращивают эти клетки вне организма (in vitro), а затем вводят их ядра в безъядерные икринки. Четверть таких икринок начинает делиться, но вскоре замирает на одой из стадий развития. Тогда ученые выделяют ядра полученных эмбрионов и снова подсаживают их в лишенные собственных ядер икринки… В результате целой серии подобных пересадок на свет наконец-то появляется несколько головастиков. Хотя эксперименты Гердона и его последователей показали принципиальную возможность получения серийных клонов амфибий, появляющиеся на свет головастики упорно не желали превращаться во взрослых лягушек. Вопрос, таким образом, по-прежнему заключался в том, можно ли вырастить из одной специализированной клетки его тела взрослое позвоночное животное. Опыты на амфибиях давали отрицательный результат, но ученые не прекращали исследований в этой области.

Более широкие исследования, охватывающие не только амфибий, но и рыб, а также дрозофил, в 1962 г. были начаты английским биологом Дж. Гордоном. Он первым в опытах с южноафриканскими жабами Xenopus laevis) в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, а уже вполне специализировавшиеся клетки эпителия кишечника плавающего головастика.

Затем Гердон вместе с Ласки (1970) стали культивировать in vitro (вне организма в питательной среде) клетки почки, легкого и кожи взрослых животных и использовать уже эти клетки в качестве доноров ядер. Примерно 25% первично реконструированных яйцеклеток развивались до стадии бластулы. При серийных пересадках они развивались до стадии плавающего головастика. Таким образом было показано, что клетки трех разных тканей взрослого позвоночного (X. laevis) содержат ядра, которые могут обеспечить развитие по крайней мере до стадии головастика.

В свою очередь Ди Берардино и Хофнер (1983) использовали для трансплантации ядра неделящихся и полностью дифференцированных клеток крови — эритроцитов лягушки Rana pipiens. После серийной пересадки таких ядер 10% реконструированных яйцеклеток достигали стадии плавающего головастика. Эти эксперименты показали, что некоторые ядра соматических клеток способны сохранять тотипотентность.

Причины, по которым ядра клеток взрослых животных и даже поздних эмбрионов остаются тотипотентными, пока точно не установлены. Решающую роль играет взаимодействие ядра и цитоплазмы. Содержащиеся в цитоплазме животных вещества принимают участие в регулировании экспрессии клеточного генов ядра[5].

Работы М. ди Бернардино и Н. Хоффера показали, что цитоплазма ооцитов амфибий содержит факторы, восстанавливающие тотипотентность ядер дифференцированных соматических клеток. Эти факторы реактивируют репрессированные участки генома.

В 1985 г. была описана технология клонирования костных рыб, разработанная советскими учеными Л.А. Слепцовой, Н.В. Дабагян и К.Г.Газарян. Зародыши на стадии бластулы отделяли от желтка. Ядра клеток зародышей впрыскивали в цитоплазму неоплодотворенных икринок, которые начинали дробиться и развивались в личинки. Эти эксперименты показали, что потеря ядром тотипотентности в процессе онтогенеза связана не с утерей генов, а их репрессией. При культивировании соматических клеток in vitro частота тотипотентности ядер увеличивается. Генетический механизм стабильной репрессии генома дифференцированных клеток не выяснен, способы восстановления тотипотентности не разработаны, поэтому в основном ведется клонирование путем трансплантации ядер эмбриональных клеток.

Пересадки ядер у млекопитающих начались позднее, в 80-х годах. Это было связано с техническими трудностями, так как зигота млекопитающих имеет небольшие размеры. Например, диаметр зиготы мыши приблизительно 60 мкм, а диаметр оплодотворенной яйцеклетки лягушки около 1200 мкм, т.е. в 20 раз больше[26].

Несмотря на перечисленные трудности, первые сообщения о получении клонов мышей, идентичных донору, появились уже в 1981 году. В качестве донора были использованы эмбриональные клетки одной из линий мышей, взятые на стадии бластоцисты. Достоверность полученных данных вначале была поставлены под сомнение, так как воспроизвести результаты проведенных экспериментов в других лабораториях не удавалось, однако пару лет спустя Дж. Мак Грат и Д. Солтер также достигли успеха. В этих экспериментах клоны мышей удавалось получить лишь в том случае, если трансплантировали ядра эмбрионов на стадии не позднее 2 бластомеров. Было показано, что ядра 8-клеточных зародышей и клеток внутренней клеточной массы бластоцисты не обеспечивают развитие in vitro реконструированных яйцеклеток даже до стадии морулы, которая предшествует стадии бластоцисты. Небольшая часть (5%) ядер 4-клеточных зародышей дает возможность развиваться только до стадии морулы. Эти и многие другие данные показывают, что в эмбриогенезе у мышей клеточные ядра рано теряют тотипотентность, что связано очевидно, с очень ранней активацией генома зародыша — уже на стадии 2-х клеток. У других млекопитающих, в частности, у кроликов, овец и крупного рогатого скота, активация первой группы генов в эмбриогенезе происходит позднее, на 8-16-клеточной стадии. Возможно поэтому первые значительные успехи в клонировании эмбрионов были достигнуты на других видах млекопитающих, а не на мышах. Тем не менее, работы с мышами, несмотря на их непростую судьбу, значительно расширили наши представления о методологии клонирования млекопитающих.

В начале пути

1883 — Открытие яйцеклетки немецким цитологом Оскаром Гертвигом.

1943 — Журнал Science сообщил об успешном оплодотворении яйцеклетки «в пробирке».

1977 — Профессор зоологии Оксфордского университета Дж. Гордон клонирует более полусотни лягушек.

1978 — Рождение в Англии Луизы Браун, первого ребёнка «из пробирки».

1985 — 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 — Специалисты Университета имени Дж. Вашингтона, использовавшие специальный фермент, сумели разделить клетки человеческого зародыша и клонировать их до стадии тридцати двух клеток (бластов, бластомеров).

Дж. Гордон

Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в середине 1970-х годов английским эмбриологом Дж. Гордоном (J. 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. Результат эксперимента стал основанием для вывода об обратимости эмбриональной дифференцировки генома по крайней мере у земноводных[18].

2. Клонирование животных

В своем эксперименте Кэмпбелл и его коллеги извлекли из эмбриона овцы на ранней стадии развития (на стадии эмбрионального диска) клетку и вырастили культуру клеток, то есть добились того, что клетка размножилась в искусственной питательной среде. Полученные генетически идентичные клетки (клеточная линия) сохранили тотипонентность. Затем ученые взяли яйцеклетку овцы-реципиента, тщательно удалили из нее весь хромосомный материал и добились ее слияния с тотипотентной клеткой из культуры. Полученные синтетические эмбрионы выращивали до стадии морулы-бластулы, а затем имплантировали в матку овцы. В результате удалось вырастить нескольких нормальных ягнят, которые были генетически идентичны.

В принципе, после того, как получена устойчивая линия тотипонентных клеток, ничто не мешает вносить в них генетические изменения. Например, перестраивая или удаляя отдельные гены, можно создавать трансгенные линии овец и других сельскохозяйственных животных. Однако прежде чем эта технология найдет практическое применение, предстоит решить еще множество проблем.

Пока число клонированных животных очень мало по сравнению с числом исходных эмбрионов, из клеток которых удавалось получить культуру. Многие клетки погибали, не успев достичь стадии бластоцисты. Не ясно, вызван ли высокий процент неудач разнообразными вредными факторами, воздействующими на клетку при манипуляциях с нею, или гетерогенностью самой клеточной линии. Последнее менее вероятно, поскольку процент успешных случаев не меняется при пересевах культуры. Для прояснения этого вопроса необходимо исследовать другие тотипотентные клеточные линии.

Результативность пересадки ядра в яйцеклетку и ее последующее благополучное развитие зависит от адекватного перепрограммирования ядра донора. Макромолекулы (белки и транспортная РНК) ооцита отвечают за его развитие только в течение сравнительно короткого времени (между двумя клеточными делениями), и чем этот период короче, тем меньше остается времени для перепрограммирования. Клетки более зрелых эмбрионов требуют большего времени для перепрограммирования, поэтому вероятность успеха при их использовании снижается. Определенную роль играет также совместимость ядра донора и цитоплазмы реципиента, все еще слабо изученная.

Успех пересадки клеточных ядер связан по крайней мере с двумя факторами. Во-первых, овулировавшие ооциты являются лучшими реципиентами, чем зиготы, либо потому, что у неоплодотворенных яйцеклеток остается больше времени для перепрограммирования, либо потому, что их цитоплазма является более подходящей. Возможно, в цитоплазме ооцита есть элементы, необходимые для перестройки хромосом и активации генома и исчезающие после оплодотворения либо потому, что они каким-то образом связаны с реплицирующейся ДНК, либо в результате запрограммированного распада. Во-вторых, клетки с ядрами донора, взятыми на стадиях G1 или G0клеточного цикла, развиваются гораздо лучше, чем клетки с ядрами со стадий S или G2. Интуитивно это кажется понятным, ведь перепрограммировать открытый реплицирующийся геном проще.

Клонирование животных возможно 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 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. 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. [2] В окончательном виде проблема клонирования животных была решена группой Вильмута в 1997, 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. [3] 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[4] 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 стадия развития. У большого числа полученных таким образом организмов наблюдаются различные патологии, приводящие к внутриутробной гибели или гибели сразу после рождения.

В апреле 2008 года Южнокорейские таможенники приступили к дрессировке семи щенков, клонированных из соматических клеткок 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.

Клонирование с целью воссоздания вымерших видов

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

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 еще до того, как люди поняли, что клонирование вообще возможно. Произведшая клонирование американская компания Advanced Cell Technology сообщила, что в нем 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. [7] [8]

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 еще живет на планете, но и они не подтвердились.

Зато 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. [9]

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, в исчезновении которой, как всегда, виноват человек. Но теперь появилась определенная надежда на «воскресение» удивительного представителя пернатых. [10]

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, ученые 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 ученые не смогли получить достаточную по своей длине цепочку ДНК, чтобы провести клонирование. Тем не менее, некоторые ученые считают, что в ближайшие годы будет разработана технология восстановления утраченных частей ДНК, путем вшивания туда «заплат» из ДНК близкородственных видов.

1970 — успешное клонирование лягушки[12]

1985 — клонирование костных рыб[13]

1996 — овечка Долли.

1997 — первая мышь.[14].

1998 — первая корова[15].

1999 — первый козёл[16].

2001 — первая кошка[17].

2002 — первый кролик[18].

2003 — первые бык[19], мул[20], олень[21].

2004 — первый опыт клонирования с коммерческими целями (кошки).[22]

2005 — первая собака (афганская борзая по кличке Снуппи).[23]

2006 — первый хорёк

2007 — вторая собака [24]

2008 — третья собака (лабрадор по кличке Чейс). Клонирована по государственному заказу[25]. Начало коммерческого клонирования собак[26]

3. Методы клонированияживотных

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.

Особенно большой резонанс у мировой общественности получили исследования шотландских ученых из Рослинского Университета, которым удалось из клетки молочной железы беременной овцы получить генетически точную ее копию. Клонированная овца по кличке Долли нормально развивалась и произвела на свет сначала одного, а затем еще трех нормальных ягнят. Вслед за этим появился ряд новых сообщений о воспроизведении генетических близнецов коров, мышей, коз, свиней из соматических клеток этих животных. У приматов, в частности, у обезьян пока не удалось получить клоны с использованием клеток взрослого организма, плода или даже эмбриональных стволовых клеток.

Тем не менее работы в этом направлении активно ведутся. В прошлом году появилось сообщение о клональном размножении потомства приматов путем деления зародыша. Американским исследователям удалось получить генетически идентичные эмбрионы обезьяны резус путем разделения бластомеров зародыша на стадии деления. Из эмбриона родилась вполне нормальная обезьянка Тетра.

Такой тип клонирования обеспечивает генетически идентичное потомство, и в результате можно получить двойню, тройню и более генетических близнецов. Это позволяет проводить теоретические исследования по эффективности новых методов терапии тех или иных заболеваний, появляется возможность повторять научные эксперименты на абсолютно генетически идентичном материале. Имплантируя зародыши последовательно одной и той же суррогатной самке, можно исследовать влияние ее организма на развитие плода [31].

Разработанные методы клонирования животных пока еще далеко не совершенны. В процессе экспериментов наблюдается высокая смертность плодов и новорожденных. Еще не ясны многие теоретические вопросы клонирования животных из отдельной соматической клетки.

Тем не менее успех, достигнутый в клонировании овцы и обезьян, показал теоретическую возможность создания генетических копий также человека из отдельной клетки, взятой из какого-либо его органа. Многие ученые с энтузиазмом восприняли идею клонирования человека.

3.1 Методы трансплантации ядер

В нашей стране Б.В. Конюховым и Е.С. Платоновым в 1985 г. был разработан метод менее травматического переноса ядер методом микроманипуляции. Он протекает в два этапа: сначала тонкой микропипеткой прокалывают зоны пеллюцида и плазматической мембраны и извлекают пронуклеусы, а затем другой пипеткой, большего диаметра (12 мкм) в то же отверстие вводят диплоидное ядро донора. В этом случае меньше травмируется цитоплазма зиготы и транспортируемое ядро донора.

Трансплантация ядер может осуществляться и другим способом, с использованием цитохалазинов (веществ, синтезируемых грибами).

Цитохалазин В разрушает структуру микрофиламентов и способствует уникальному расположению ядра. Ядро остается соединенным с клеткой тоненьким стебельком цитоплазмы. При центрифугировании этот мостик разрывается, образуются безъядерные клетки (цитопласты) и кариопласты, представляющие собой ядра, окруженные тонким слоем цитоплазмы и цитоплазматической мембраной. Цитопласты отделяют от интактных клеток в градиенте плотности. Они сохраняют способность прикрепляться к поверхности культурального сосуда и могут быть использованы для слияния с кариопластами других клеток с целью получения жизнеспособной клетки [14][12].

Методы выделения кариопластов несколько сложнее и включают в себя ряд операции по центрифугированию, разделению в градиенте плотности и т.д. В некоторых случаях к смеси клеток и кариопластов добавляют частицы тантала диаметром 1 – 3 мкм. Они проникают в клетки и никогда в кариопласт, поэтому более тяжелые клетки осаждаются быстрее кариопластов.

Цитопласты содержат все виды органелл, присущие нормальной клетке, сохраняют способность прикрепляться к субстрату, образовывать складчатую мембрану, передвигаться, осуществлять пиноцитоз.

Кариопласты окружены тонким слоем цитоплазмы (около 10% от всей клеточной цитоплазмы), содержат компактный эндоплазматический ретикулум, несколько митохондрий и рибосом. У некоторых клеточных линий 1/10 кариопластов способна восстановить весь утраченный объем цитоплазмы и восстановиться в жизнеспособные клетки.

Для реконструкции клеток суспензию кариопластов в солевом буфере добавляют к монослою культуры цитопластов из пропорции 100 кариопластов на 1 цитопласт. Цитопласты должны быть уже покрыты инактивированными вирусными частицами. Инкубируют при температуре 4оС 45 минут, а затем еще 45 минут при температуре 37оС. Отмывают раствором Эрла для удаления не слившихся кариопластов [8].

3.2 SLIC (sequenceandligation-independentcloning) метод клонирования

Стив Элледж и неутомимая Мами Ли в очередной раз порадовали научное сообщество оригинальным методом клонирования. Новыйметодполучилназвание SLIC (sequence and ligation-independent cloning). Новинка является модификацией известного метода LIC (ligation-independent cloning) — клонирования без использования лигазы. Для того чтобы вставить фрагмент ДНК в вектор при помощи классического метода LIC, достаточно смешать вектор и вставку, на концах которых расположены протяженные одноцепочечные участки, комплементарные друг другу. При этом вставка «прилипает» к вектору, образуя рекомбинантную плазмиду с никами в обеих цепях. Полученной плазмидой трансформируют Е.coli, система репарации которой восстанавливает нормальную структуру плазмиды.

Метод SLIC — это то же самое, что и LIC с единственной разницей: «слипание» вектора и вставки проводят в присутствии белка RecA. Эта незначительная модификация метода позволяет добиться достаточно высокого выхода (1 нг. вектора способен дать 3900 трансформантов) а также упростить саму процедуру клонирования. Так если для классического метода LIC необходимо точно подогнать размер одноцепочечных участков у вектора и вставки (чтобы в итоге на стыке вектора и вставки получились ники), то метод SLIC допускает наличие протяженных гэпов [19].

Фактор RecA- один из ключевых факторов репарации и рекомбинации E.coli. Связываясь с одноцепочечным участком ДНК, RecA стимулирует процесс «strand exchange» (в ходе этого процесса одноцепочечный участок одной молекулы ДНК встраивается в гомологичный двухчепоченый участок другой молекулы ДНК, образуя D-петлю). Очевидно, добавление RecA in vitro на шаге клонирования позволяет E.coli эффективнее репарировать плазмиду in vivo.

Для успешного клонирования необходимо наличие 30-ти нуклеотидных участков гомологии по краям вектора и вставки. Получать одноцепочечные участки предлагается с помощью T4 ДНК-полимеразы без добавления нуклеотидов. При помощи SLIC в один вектор можно запихнуть сразу 5 вставок в одну стадию без снижения выхода. Наконец, высокий выход позволяет использовать метод SLIC при клонировании библиотек [7].

3.3 Метод генетического перепрограмирования клеток кожи

Разработан новый метод клонирования – менее трудоемкий, чем способ, благодаря которому была создана овечка Долли. В связи с этим возникли опасения, что однажды он будет использован для обработки эмбрионов человека, дабы формировать детей «по заказу».

Ученые, благодаря этому методу получившие мышат из клеток кожи взрослых особей, обнаружили: такая технология намного более эффективна, чем способ создания Долли, а побочных эффектов у нее меньше – следовательно, она лучше подходит для использования применительно к человеку.

Для клонирования мышей ученые вводили клетки кожи, взятые у взрослой особи, в ткани эмбриона на ранней стадии развития, полученного путем экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Некоторые из детенышей оказались частичными клонами особей-доноров, а некоторые, как и Долли, стопроцентными.

Однако, в отличие от «метода имени Долли», этот способ настолько прост и эффективен, что возникли опасения: в клиниках, где практикуется ЭКО человека, им могут воспользоваться для помощи бесплодным супружеским парам, которые мечтают о полностью «своем» в биологическом отношении ребенке[11].

Метод предполагает генетическое перепрограммирование клеток кожи, в результате которого они возвращаются в квазиэмбриональное состояние. В прошлом году, когда эта революционная методика впервые была применена к клеткам кожи человека, Католическая церковь и президент Джордж Буш высоко оценили ее как нравственно-приемлемый способ получения эмбриональных стволовых клеток, не сопряженный с необходимостью создавать или уничтожать человеческие эмбрионы [13].

Однако тот же метод уже используется в иных целях – для воспроизводства потомства лабораторных мышей, которое является либо стопроцентными клонами, либо генетическими «химерами» взрослых мышей, клетки кожи которых подверглись перепрограммированию.

Эксперименты на мышах показали, что в принципе теперь возможно взять клетку кожи человека, перепрограммировать ее для возврата в эмбриональное состояние, а затем ввести ее в эмбрион человека на ранней стадии. В результате получится ребенок, обладающий некоторыми общими генами не только с родителями эмбриона, но и с человеком, у которого были взяты клетки кожи.

Такой ребенок является химерой – генетической «помесью» двух или большего числа особей – так как некоторые из его клеток происходят от эмбриона, а другие – от клетки кожи. Фактически у такого ребенка будет три биологических родителя. Известны химеры человека, возникающие в естественных условиях – когда в матке соединяются два эмбриона. Часто подобные люди являются совершенно нормальными и здоровыми. По словам доктора Ланцы, нет причин предполагать, что люди-химеры, созданные при помощи нового метода, будут нездоровы.

Более того, эксперименты на мышах показали, что возможно создавать полные клоны – детенышей, которые на 100% идентичны взрослой особи в генетическом плане. Этого удалось достигнуть, используя разновидность дефективных эмбрионов мышей с четырьмя наборами хромосом вместо нормального числа – двух.

Этот «тетраплоидный» эмбрион, развиваясь, превращался исключительно в плаценту плода; когда же в него ввели перепрограммированную клетку кожи, остальная часть плода развилась из этой единственной клетки и сделалась стопроцентным клоном взрослой особи, кожа которой использовалась [15].

Никто из ученых, разрабатывающих методы перепрограммирования клеток для производства индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (induced pluripotent stem, сокращенно iPS) – так называют эмбриональные клетки – не планирует применять их в репродуктивной медицине человека. Главная цель ученых – наладить производство стволовых клеток для терапевтического лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и инсульт [3].

4. Этические проблемы клонирования животних

Члены Европарламента на пленарном заседании ассамблеи в Страсбурге проголосовали «широким большинством голосов» против клонирования животных в продовольственных целях, сообщил РИА Новости представитель пресс-службы Европарламента.

На сегодняшний день нигде в мире продукты из мяса животных-клонов не продаются, однако, по мнению экспертов, они могут появиться на продовольственных рынках к 2010 году, в частности, в США. В марте комитет по безопасности продуктов питания при правительстве Японии сделал заключение о том, что мясо клонированных коров и свиней безопасно.

Европейское агентство по продовольственной безопасности (EFSA) в январе прошлого года обнародовало предварительное заключение, согласно которому, мясо и молоко клонированных животных пригодно в пищу. Эксперты EFSA, проводившие исследование по поручению Еврокомиссии, считают «очень маловероятным, что существует какое-либо отличие в плане продовольственной безопасности» между мясом и молоком животных-клонов и их сородичей, выращенных традиционным путем.

Независимая Европейская экспертная группа по этике в области науки и новых технологий (EGE), со своей стороны, высказала сомнения в оправданности возможности потребления человеком мяса и молока животных-клонов. Эксперты EGE исходят из того, что подсадка эмбрионов клонов самкам домашних животных является болезненным процессом и зачастую чревата их гибелью, а сами клонированные животные преждевременно стареют и очень уязвимы в плане здоровья.

Решение о разрешении к продаже мяса и молока животных-клонов надлежит принимать Еврокомиссии совместно со странами-членами ЕС [24].

5. Применения клонов животных

Клоны не всегда выглядят одинаково. Хотя у клонов один и тот же генетический материал, окружающая среда так же играет огромную роль в том, как приспособится к ней организм клонированного существа. К примеру, первая кошка, которая была клонирована, ее звали Сиси, была каленкорской породы и была совсем не похожа на свою мать (донора) [21].

Репродуктивное клонирование может позволять исследователям клонировать животных с потенциальной выгодой для областей медицины и сельского хозяйства. Например, те же самые Шотландские исследователи, которые клонировали Долли, клонировали другую овцу, которая была генетически модифицирована, чтобы давать молоко, которое содержит человеческую основу белка для крови. Мы надеемся, что в дальнейшем этот белок может отбираться из молока и подаваться человеку в чистом виде, это очень поможет людям, у которых низкая свертываемость крови. Так же можно использовать животных для того чтобы тестировать на них новые виды лекарств и обычную продукцию, предназначенную для человека. Большое преимущество использования клонированных животных для проверки на таблетки состоит в том, что все они являются генетически идентичными, что означает, что их реакция на таблетки должна быть боле менее сходной, чем у животных с различным генетическим набором.

Другой причиной для клонирования может служить то, что существуют популяции животных, которые стоят на грани вымирания. В 2001 году именно по этой причине ученые произвели первого клона, подвергнутого опасности вымирания — азиатского вола.

Детеныш, который развивался в матке у своей мамы-заместителя погиб всего лишь через три дня после своего рождения. Этот опыт был перенят и уже через два года, в 2003 году, ученые создают клон особи вола, так же стоящего на грани исчезновения. Вскоре 3 африканских диких кошки были клонированы из замороженных эмбрионов, которые были использованы в качестве ДНК. Несмотря на то, что некоторые эксперты считают, что клонирование спасает особи, стоящие на гране вымирания; некоторые ученые считают, что клонирование несет негативный характер, так как все особи имею генетически идентичный набор хромосом, что в целом играет отрицательную роль, так как для выживания разновидности необходимы разные варианты ДНК.

Некоторые люди так же проявили интерес в том, чтобы их умерших домашних любимцев клонировали, надеясь, что эти клоны будут абсолютно такими же как и их умерший донор. Но как показало клонирование Кошки Сиси, клон не всегда выглядит так же, как и его «оригинал», у которого было взято ДНК [4].

Репродуктивное клонирование — очень неэффективная техника и большинство клонированных животных эмбрионов, не могут развиваться в здоровых особях. Например, Долли была единственным клоном, который был рожден живым из общего количества 277 клонированных эмбрионов. Эта очень низкая эффективность, объединенная беспокойствами по поводу безопасности, представляет серьезное препятствие для применения репродуктивного клонирования. Исследователи выявили некоторые проблемы со здоровьем у овцы и других млекопитающих, которые были клонированы. Это увеличение размера плода при рождение и разнообразные дефекты в жизненных органах, типа печени, мозга и сердца. Другими последствиями являются преждевременное старение и проблемы с иммунной системой.

Другая потенциальная проблема заключается в возрасте хромосомы клонируемой клетки. Все клетки проходят их нормальные стадии деления. Кончик хромосомы, который называется теломером с каждым делением укорачивается. Через какое-то время теломер становится настолько маленьким, что клетка не может больше делится, и в конечном итоге погибает. Это обычный процесс старения, который присущ всем типам клеток. Следовательно, клоны, созданные от клетки, принятой от взрослой особи, могут иметь хромосомы, которые уже короче, чем нормальная, и это может повлиять на быстрое старение клонированной особи. И действительно, Долли, которая была клонирована от клетки шестилетней овцы, имела хромосомы, теломеры которого были короче, чем у овец ее возраста. Долли умерла в возрасте 6 лет, приблизительно половина продолжительности жизни овцы, которая составляет 12 лет [27].

6. Эффективность клонирования животных

Клонирование млекопитающих методом переноса ядер сопровождается патологией в эмбриональный, плодный и неонатальный периоды развития клонов. Возможными причинами аномалий у клонированных животных могут быть ошибки репрограммирования генома, повреждение наследственного материала при культивировании эмбрионов in vitro и сама процедура переноса ядер [9].

Значительная часть выживших клонов обладает рядом нарушений, возникающих из-за несоответствующего эпигенетического репрограммирования генома. Суть проблемы заключается в том, что развитие клонированного животного происходит за счет реализации генетической информации, заключенной в хромосомах донорского ядра из дифференцированной соматической клетки, при этом состояние активности разных генов в соматических и эмбриональных клетках значительно отличается. В соматических клетках в активном состоянии находятся гены, характерные для дифференцированной ткани и ответственные за синтез специфических белков. В то же время для развития эмбриона на ранних стадиях требуется, чтобы синтезировались совершенно другие белки, информация о которых закодирована в генах раннего развития.

В процессе естественного полового размножения зигота образуется в результате слияния мужской и женской половых клеток. В процессе гаметогенеза в половых клетках происходит ремоделирование наследственного материала, т.е. его подготовка к дальнейшим процессам оплодотворения и раннего развития. В момент оплодотворения их гены «молчат», с них не происходит считывания информации. Ядро соматической клетки при его переносе в энуклеированный ооцит не «молчит», в нем активно происходят процессы транскрипции (считывания) [21].

Первые успешные опыты по клонированию доказали, что соматическое ядро в цитоплазме ооцита подвергается репрограммированию — процессу переориентирования донорского генома на синтез белков, соответствующих раннему зародышу. Становятся активными те участки хромосом, которые усиленно работают у раннего зародыша. Во многих случаях процесс репрограммирования генома ядерного трансплантата является неполным, что и приводит к ранней остановке развития эмбрионов.

Существует и другая проблема, связанная с так называемым геномным импринтингом. Явление геномного импринтинга состоит в том, что для нормального развития организма необходимы гены как отцовского, так и материнского происхождения. Известно, что определенные гены так импринтированы в процессе гаметогенеза, что после процесса оплодотворения экспрессируется только отцовский или только материнский аллель. При переносе соматического ядра в энуклеированный ооцит этот механизм может нарушаться, поскольку после их слияния происходит сложная функциональная перестройка всего клеточного генома, в течение которой велика вероятность ошибок.

В данных работах приводится информация о различиях в организации материнского и отцовского хроматина, подчеркивается роль метилирования в подавлении активности генов. Высказывается предположение, что причиной низкой выживаемости животных, полученных в результате переноса ядер, являются генетические нарушения (мутации), аккумулирующиеся в процессе старения клеток организма-донора ядер или во время их культивирования в условиях in vitro.

Высокая частота возникновения аномалий и их межвидовое сходство, а также получение здорового потомства от животных-клонов говорит в пользу эпигенетической природы возникновения таких нарушений, то есть наиболее достоверным объяснением пороков развития является неспособность реконструированных эмбрионов соответствующим образом репрограммировать статус ядра соматической клетки[22].

В работах R. Jaenisсh обсуждается проблема укорачивания концевых участков хромосом (теломер) в клетках клонированных животных. С началом дифференцировки в большинстве клеток происходит необратимое укорачивание концевых участков хромосом, что ставит вопрос о том, наследуют ли клонированные животные укороченные теломеры их генетических родителей и подвержены ли они вследствие этого преждевременному старению. Укорачивание теломер зарегистрировано у первой клонированной овцы Долли, но не отмечено у клонированных в 2000 г. телят. Было установлено, что активность фермента теломеразы, удлиняющего концевые участки хромосом, в ядерных трансплантатах находится на уровне, сходном с контролем. Теломераза полностью восстанавливает длину теломер донорского генома на стадии раннего эмбриона, и, как считает автор статьи, этот фактор не может влиять на выживаемость клонов.

Клонирование методом переноса ядер неодинаково эффективно при использовании в качестве доноров дифференцированных соматических и тотипотентных эмбриональных стволовых клеток. Реконструированные эмбрионы с геномом эмбриональной стволовой клетки, достигшие стадии бластоцисты, развиваются до рождения в 10-20 раз чаще, чем эмбрионы, полученные после переноса ядер соматических клеток. Эти наблюдения дают основания предполагать, что ядру недифференцированной эмбриональной клетки в отличие от дифференцированной требуется лишь незначительное репрограммирование. Это объясняется сходством эпигенетического статуса геномов эмбриональных стволовых клеток и клеток раннего эмбриона. Под эпигенетическим статусом в генетике развития понимается сумма всех взаимодействий генов со средой их функционирования.

Ранее было показано, что родившиеся животные-клоны часто проявляют признаки нарушения дыхания и кровообращения, при рождении имеют повышенный вес тела и плаценты, вследствие чего этой патологии был присвоен термин «синдрома крупного молодняка». Авторами данных статей, однако, не было установлено какой-либо взаимосвязи между изменением активности ряда импринтированных генов у клонов и повышенным весом; аномалии в экспрессии генов носили случайный характер.

Полученные результаты свидетельствовали о значительных вариациях в активности и уровне метилирования импринтированных генов в плацентах и тканях мышат, полученных в результате трансплантации ядер из эмбриональных стволовых клеток. Чтобы выяснить, являются ли эти нарушения результатом изменения импринтинга в донорской популяции ЭС клеток или следствием неправильного репрограммирования донорского генома после пересадки ядер, у нескольких линий ЭС клеток вызывалась направленная дифференцировка добавлением ретиноевой кислоты. В результате выяснилось, что имеются значительные вариации в уровне экспрессии импринтированных генов не только между разными линиями ЭС клеток, но и между различными субклонами одной линии ЭС клеток (т.е. между ЭС клетками, берущими начало от одной-единственной родительской клетки). Эти аномалии возникают в процессе культивирования ЭС клеток в условиях in vitro[27].

Независимо от типа клеток, используемых в качестве доноров ядер, только небольшой процент реконструированных эмбрионов (1-3%) развиваются до рождения, из них менее половины достигают стадии половозрелости. Это поднимает вопрос о том, имеет ли вообще место нормальная регуляция взаимодействия генов у клонированных животных. Рождение здоровых клонов может объясняться толерантностью развития млекопитающих к большей части эпигенетических нарушений, а летальный эффект вызывается кумулятивным действием потерь нормальной регуляции генов во многих локусах.

В заключение авторами статей делается вывод, что, по всей вероятности, клоны всех видов млекопитающих, включая людей, будут обладать эпигенетическими аномалиями и связанным с ними фенотипом. Поскольку эмбриональные стволовые клетки являются потенциальным источником многих типов клеток для использования в целях трансплантационной терапии, очень важно установить, характерно ли состояние эпигенетической нестабильности для ЭС клеток человека, и оценить значение этого явления на перспективы применения ЭС клеток в медицине[13][24].

Выводы

Клонирование – процесс создания генетически сходного организма несексуальным (неполовым) путем. Клонирование использовали много лет для выращивания растений. Животное клонирование было предметом изучения для ученых многие годы, но получало мало внимания до 1997, пока не было клонировано первое млекопитающее — овечка Долли. Ученный Долли и несколько других ученых клонировали различных животных, включая коров и мышей. Недавний успех клонирования привел к жестким дебатам среди ученых, политиков и широкой публики об использование и этике клонирования животных и возможно человека.

За последние 50 лет, ученые провели эксперименты по клонированию в обширном круге животных, использовав много различных методов. В 1979, исследователи произвели первых генетически идентичных мышей, расколов эмбрион мыши в экспериментальной трубе, а затем внедрив получившийся эмбрион в матку взрослой самки мыши. Вскоре после того, как исследователи произвело первых генетически идентичных коров, овцу и цыплят, перемещая ядро клетки, взятой у раннего эмбриона в яйцо, у которого было освобождено ядро.

Главная причина клонирования животных в том, чтобы произвести организмы с определенными качествами, которые необходимы человеку, например овца была выведена чтобы предоставить человеческий инсулин. Если бы ученые полагались только на половое (сексуальное) размножение чтобы вывести этих животных, они бы рисковали тем, что необходимые им качества исчезли, так как половое размножение (сексуальное) переставляет генетический код в блоках. Другими причинами для клонирования могут быть потерянные или умершие домашние животные или животные, которые находятся на грани вымирания. Какими бы не были причины, новые технологии клонирования разожгли много этических спорах среди ученых. Некоторые государства рассмотрели или предписали законодательство, чтобы замедлить, ограничить или запретить эксперименты клонирования. Ясно, что клонирование будет частью нашей жизни в будущем, но будущее этой технологии должно всё же быть определено.

Список использованной литературы

1. С.И.Заир – Бек, И.В.Муштавинский, Развитие критического мышления на уроке, — М.; Просвещение,2004.

2. Газета «Биология» Издательского дома «Первое сентября», № 12/2003.(Л.В. ЯКОВЕНКО Медицина и клонирование)

3. Газета «Биология» Издательского дома «Первое сентября», № 30/2003.(Голем третьего тысячелетия. Религиозные и исторические последствия клонирования)

4.Газета «Первое сентября» Издательского дома «Первое сентября», № 12/2003 ( Василий ЧЕШИРСКИЙ.Самая тонкая цепочка. Что такое клонирование с биологической точки зрения?)

5.Газета «Первое сентября» Издательского дома «Первое сентября», № 15/2003. (А.ВОЛКОВ. Клонирование: мертвый сезон)

6. Газета «Первое сентября» Издательского дома «Первое сентября», № 15/2003.(А.ГРУДИНКИН, Рождены по ошибке. Клонированные организмы чаще всего нежизнеспособны. Почему?) 7. Афонькин С. Ю. Долли бросает вызов, или размышления о клонировании людей. Биология. N 6, 1999.

8. Бутенко Р. Г. Биология клетки и биотехнология. Наука и человечество, 1987.

9. Дейвор Сольтер. Разведение овец путем пересадки клеточных ядер. Биология. N 38, 1997.

10. Кот М. М. Селекция животных. Перспективы развития. Биология в школе. N 2, 1991.

11. Преждевременное старение Долли (обзор журнала «Nature»). Знание-сила. N 9-10, с. 10, 1999.

12. Рувинова Э. И. Еще раз о клонировании. Биология. N7, 1998.

13. Чижиков Максим. Клонирование, сэр! Комсомольская правда. 5 апреля 2000.

14. Чикин Максим. Овечка Долли стареет не по дням, а по часам! Комсомольская правда. 1999.

15. Чойрыш А. И. Правовые и этические проблемы клонирования человека. Государство и право. N 11, 1998, с. 87-93.

16. В.А.Струнников «Клонирование животных: теория и практика», «Природа», №7, 1998 г.

17. Е.В.Мохов. «В ЧЕМ СЕКРЕТЫ ДОЛГОЛЕТИЯ. ПОЧЕМУ МЫ ЖИВЕМ ТАК МАЛО?..»

18. Соровский образовательный журнал, 1999 №4, клонирование животных, Л.И.Корочкин.

19. Журнал «Человек», 1998 №3, Долли – случайность или закономерность? Конюхов Б.В.

20. Журнал «Свет: природа и человек», 1999 №1.

21. Журнал «Студенческий меридиан», 2001 январь.

22. Журнал «Природа», 1998 №7, клонирование животных: теория и практика Струнников В.А.

23. Афонькин С. Ягнята Франкенштейна //Химия и жизнь. — 1999. — № 3.

24. Краснопольская И. Медицина, которой мы не знали // Российская газета. — 2002. — №40 (2908).

25. Кирпанев В.П. Этика клонирования: жизнь или смерть? — Ставрополь, 2004.

26. Дягтерев Н.Д. Клонирование: Правда и вымысел — 128 с. Наука и жизнь: За гранью очевидного

27. Корочкин Л.И. Клонирование Наука сегодня

28. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, Биология, Москва, «Мир», 1993 г.

29. Ф. Киберштерн, Гены и генетика, Москва, «Параграф», 1995 г.

30. Стивен Вир «Клонирование человека аргументы в защиту» //Русская газета

31.Кузина С., Черкасов И: «Клонирование человека: Происки дьявола или победа науки» // Комсомольская правда, 2007 г.

32. Кутковец Т.И., Юдин Б.Г. Уроки незаконченной дискуссии // Человек. 1998

33. Баев А.А. «Геном человека»: некоторые этико-правовые проблемы настоящего и будущего//Человек, 1995, №2

34. Дубинин Н.П. Генетика вчера, сегодня, завтра. М., «Советская Россия», 1981

www.ronl.ru

Доклад - Клонирование - Биология

Федеральное агентство по образованию.

(Рособразование)

Государственное образовательноеучреждение высшего профессионального образования

«ЯрГУ имени П.Г. Демидова»

Реферат по КСЕ.

На тему:

Клонирование.

                                 Выполниластудентка

группы ПЛ-12

Шумская А.Е.

Проверила:

Бабаназарова О.В.

Ярославль,2005г.

Содержание.

1.Введение…………………………………………………………………………………1

2. Человеческийклон……………………………………………………………………....2

3. Задачи, стоящие передклонированием………………………………………………..3

4. Этическая проблемаклонирования…………………………………………………....4

5. Клонированиеличностей………………………………………………………………6

6. Возражения противклонирования…………………………………………………….8

7.Заключение……………………………………………………………………………..17

8. Список литературы…………………………………………………………………….22

Введение.

Впоследние десятилетия прошлого века происходило бурное развитие одной изинтереснейших ветвей биологической науки — молекулярной генетики. Уже в начале1970-х годов возникло новое направление генетики — генная инженерия. На основеее методологии начали разрабатываться различного рода биотехнологии,создаваться генетически измененные организмы. Появилась возможность геннойтерапии некоторых заболеваний человека. К настоящему времени учеными сделаномножество открытий в области клонировании животных из соматических клеток,которые успешно применяются на практике.

Идея клонирования Homo sapiensставит перед человечеством такие проблемы, с какими оно прежде не сталкивалось.Так развивается наука, что каждый ее новый шаг несет с собой не только новые,неведомые ранее возможности, но и новые опасности.

Клонирование человека сейчас ужеочень близко к реальности благодаря историческому научному прорыву д-ра ЯнаВильмута и его коллег из Великобритании. Эта возможность потенциально дает всемнам невероятные преимущества. К сожалению, на обсуждение этой темы с самогоначала оказывали влияние сенсационные, но вводящие в заблуждение сообщения СМИ,и общая негативная эмоциональная реакция, порожденная ошибочной научнойфантастикой. Отрицательное отношение к клонированию людей — больше следствиезахватывающей дух новизны идеи, чем каких-либо реальных нежелательныхпоследствий. При разумном регулировании преимущества клонирования людейсущественно перевесили бы недостатки. Если введенная в заблуждениеобщественность наложит полный запрет на клонирование человека, это оказалось быпечальным эпизодом в человеческой истории.

Человеческий клон.

На самом деле клон- это просто идентичный близнец другого человека, отсроченный во времени.Однако научно-фантастические романы и кинофильмы создали у людей впечатление,будто человеческие клоны окажутся бездумными зомби, монстрами вродеФранкенштейна и ли двойниками. И все это — полная чушь. Клоны человека будутобычными человеческими существами, совершенно как вы или я, вовсе не зомби. Ихбудет вынашивать обычная женщина в течение 9 месяцев, они родятся, и будутвоспитываться в семье, как и любой другой ребенок. Им потребуется 18 лет, чтобыдостичь совершеннолетия, как и всем остальным людям. Следовательно,клон-близнец будет на несколько десятилетий младше своего оригинала, поэтомунет опасности, что люди будут путать клона-близнеца с оригиналом. Так же как иидентичные близнецы, клон и донор ДНК будут иметь различные отпечатки пальцев.Клон не унаследует ничего из воспоминаний оригинального индивида. Благодарявсем этим различиям, клон — это не ксерокопия или двойник человека, а простомладший идентичный близнец. Человеческие клоны будут иметь те же самые юридическиеправа и обязанности, как и любой другой человек. Клоны будут человеческимисуществами в самом полном смысле. Вы не будете иметь права держать клона вкачестве раба. Рабство на людей было запрещено в США в 1865 году.

Следует подчеркнуть, что клонирование человека должно осуществляться наиндивидуальной добровольной основе. Живой человек, которого планируютклонировать, должен будет дать на это свое согласие. Также и женщина, котораябудет вынашивать клона-близнеца и потом растить этого ребенка, должнадействовать добровольно. Никакой другой сценарий не мыслим для свободнойдемократической страны. Поскольку при клонировании требуется женщина, чтобывынашивать ребенка, нет опасности, что ученые-злодеи будут создавать тысячиклонов в секретных лабораториях. Клонирование будет делаться только по просьбеи при участии обычных людей в качестве дополнительной альтернативы длявоспроизводства.

Многие спрашивают: «Для чего клонировать человека?» Существуеткак минимум две веские причины: чтобы предоставить возможность семьям зачатьдетей-близнецов выдающихся личностей и чтобы позволить бездетным парам иметьдетей. Живя в свободном обществе, мы также должны задаться вопросом:«Действительно ли отрицательные последствия настолько неизбежны, что намследует запретить это делать взрослым людям, действующим добровольно?» Мыувидим, что в целом отрицательные последствия не так уж непреодолимы. Там, гдепредвидятся определенные злоупотребления, они могут быть предотвращены спомощью узконаправленных законов и регулирующих норм, о которых будетговориться ниже.

Задачи, стоящие перед клонированием.

Клонирование органов и тканей — это задача номер один в областитрансплантологии, травматологии и в других областях медицины и биологии. Припересадке клонированного органа не надо думать о подавлении реакции отторженияи возможных последствиях в виде рака, развившегося на фоне иммунодефицита.Клонированные органы станут спасением для людей, попавших в автомобильныеаварии или какие-нибудь иные катастрофы, или для людей, которым нужнарадикальная помощь из-за заболеваний пожилого возраста (изношенное сердце,больная печень и т.д.).

Самый наглядный эффект клонирования — дать возможность бездетным людямиметь своих собственных детей. Миллионы семейных пар во всем мире сегоднястрадают, будучи обреченными, оставаться без потомков. По признанию АндреяАкопяна, директора Республиканского Центра репродукции человека Минздрава РФ, унас в стране бесплодна каждая шестая — седьмая семейная пара. Какие трагедии,какие семейные драмы возникают на этой почве! И вот, оказывается, эту ситуациюможно изменить. Можно иметь своего собственного ребенка, реальное продолжениесамого себя во времени.

Далее. Клонирование поможет людям, страдающим тяжелыми генетическимиболезнями. Если гены, определяющие какую-либо подобную болезнь, содержатся вхромосомах отца, то в яйцеклетку матери пересаживается ядро ее собственнойсоматической клетки, — и тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, точнаякопия матери. Если эти гены содержатся в хромосомах матери, то в ее яйцеклеткубудет перемещено ядро соматической клетки отца, — появится здоровый ребенок,копия отца.

И еще. Любители всяческой экзотики, наверное, никогда не переводилисьсреди рода человеческого. Есть они и сейчас: и те, кто завещают отправить свойпрах на ракете в сторону Солнца, и те, кто тратят десятки тысяч долларов насохранение своего тела в криогенных камерах до того времени, когда медицинасумеет вернуть их в нормальное состояние и избавить от неизлечимых сегодняболезней. Думается, и в области клонирования найдутся подобные любителиэкзотики. Одни пожелают увидеть свою собственную копию, свое телесное«альтер эго» еще при своей жизни. Другие захотят«возродиться» в иную историческую эпоху: спустя 50 — 100 лет.

Более скромная, но не менее важная задача клонирования — регулированиепола сельскохозяйственных животных и клонирование в них сугубо человеческихгенов, «терапевтических белков», которые используются для лечениялюдей. Например, гемофиликов, которые страдают от мутаций в гене, кодирующемкровеостанавливающий белок («фактор IX»). Сегодня эти белки добываютиз крови доноров, а те бывают разные, в том числе и инфицированные вирусомСПИДа. Вот почему гемофилики считаются «группой риска» по СПИДу. Впоследнем номере за 1997 год журнал «Сайенс» сообщил о клонированииамериканскими учеными шести овец, три из которых несли человеческий ген фактораIX. Героиней стала овечка Долли, у которой ген активно работает! Со временем,когда она подрастет и обзаведется своим потомством, в ее молоке будет ичеловеческий белок, отличающийся от овечьего. Так овечка Долли станет служитьна благо человечеству.

Учитывая опыт шотландцев, американцы несколько модифицировали методклонирования, использовав ядра эмбриональных, то есть зародышевых, фибробластов- клеток, дающих соединительную ткань, взятых из взрослого организма. Тем самымони резко увеличили эффективность метода, а также облегчили задачу введения«чужого» гена, поскольку в культуре фибробластов это делатьзначительно легче и дешевле.

Обошли они с помощью зародышевых клеток и теломерный «запрет».Вполне возможно, что все эти разумные доводы повлияли на американскихзаконодателей, которые приняли в конгрессе билль о клональных правах:клонирование человека запрещается всего лишь на десять лет, запрет нераспространяется на животных и клонирование органов и тканей… А 14 февраля, вдень святого Валентина, «Радио России» сообщило, что ученыеЙоханнесбургского университета обратились в свой Национальный этический комитетс просьбой разрешить им работы по клонированию человека. Вспомним, кстати, чтопервая пересадка сердца человеку была сделана именно в Йоханнесбурге.

Этическая проблема клонирования.

По поводу клонирования существует огромное количество споров и дискуссий,так даже актуальность этой темы доказывается простым примером — кол-вомсуществующих фильмов и сериалов про клонирование («Парк Юрского Периода»,«Секретные материалы», «Пришельцы», сериалы «Клон»  и т.д.).

Человеку свойствен страх перед новым и неизведанным. Сейчас уже забыли,что в конце семидесятых мир всколыхнула гораздо более жаркая дискуссия овозможности клонирования людей, возникшая после успешного клонирования лягушек.В ту пору ученые отмахнулись: «Млекопитающие — не лягушки. Понадобятсядолгие десятилетия, если не сотни лет, чтобы научиться работать с гораздоменьшими яйцеклетками людей».

Но тогда же на волне общественного интереса Айра Левин, известныйамериканский журналист, пишущий на темы науки, быстро опубликовал книжку«Мальчики из Бразилии», в которой рассказывалось, как в далекихджунглях этой страны клонируют гитлеров из клеток кожи фюрера… И все же небудем забывать, что полное название книги Мэри имело продолжение: «Илисовременный Прометей». Согласно греческому мифу, Зевс, в конце концов,простил «мятежника» и отпустил его с гор Кавказа.

Французскимибиологами публично обсуждается перспектива проведения работ по клонированиючеловека.

Минувшие месяцы дали специалистам возможность трезво осмыслить ситуацию,оценить методические и технологические трудности, лежащие в областиклонирования высших млекопитающих. Обдумать, наконец, и этические проблемы:ведь, при клонировании человека каждая «неудачная копия» окажетсяуродом, но при этом полноправным человеком и за его уродство ответственность будетнести фактически все человечество. Будет нести как сообщество людей, которые несумели остановить безнравственные посягательства науки. В публикуемой дальшеподборке высказываются мнения «за» и «против» клонирования,дается хронология работ по клонированию амфибий и млекопитающих, рассказываетсяоб американском физике Сиде, чьи громогласные заявления о намерении приступитьк работам по клонированию человека вызвали бурную реакцию в общественноммнении.

Так что прежде всего постараемся не поддаваться страхам перед новым инеизведанным. А вспомним, что клонирование постоянно происходит в естественныхусловиях, когда рождаются однояйцевые, или идентичные близнецы. Идентичны они всвоем генном наборе, что легко доказывается возможностью пересадок органов итканей между ними. Просто развитие нескольких зародышей из одногооплодотворенного яйца происходит редко и непредсказуемо.

При использовании клонирования, сетуют противники женского равноправия и феминизма,не нужны будут мужчины. Это неверно с биологической и социальной точек зрения.Наши женщины вынуждены были после войны обходиться без мужчин, не пришедшихобратно. Вряд ли это принесло кому-нибудь пользу. И вряд ли женщины, подобногеродотовским амазонкам, смогут и в плане продолжения рода всегда обходитьсябез мужских половых клеток. Здесь научные возражения гораздо более серьезны. Ноо них чуть позже. Клонирование будет нарушать «промысел божий»,заявляют с амвона. Хорошо, отвечают ученые, аппендицит тоже в божьих«руцех», однако никто, даже сам патриарх и папа, не обходится безуслуг врачей. Ученые же говорят как раз об «исправлении» техгенетических дефектов, которые и возникли-то благодаря божьему«недосмотру».

Таким образом, эмоциональные возражения против клонирования людей неимеют под собой какой бы то ни было рациональной базы. Против новогонаправления в репродуктивной технологии человека протестуют те же люди, чтопикетировали против «Последнего искушения Христа» режиссера Скорсезе.

Выдающиеся люди ценны во многих отношениях, как культурных, так ифинансовых. Например, в США кинозвезды и звезды спорта часто стоят сотнимиллионов долларов. Давайте рассмотрим конкретный пример Клинта Иствуда. Егофильмы за 30 лет принесли несколько миллиардов долларов. Сегодня ему 67 лет ион приближается к завершению своей актерской и режиссерской карьеры. Он один изсамых популярных из ныне живущих кинозвезд. Как сказал Ричард Шикель в своемочерке об Иствуде, «Для актеров, более чем для кого бы то ни было,генетика — это судьба». Культурное и экономическое значение клонированияКлинта Иствуда было бы громадным. Десятки миллионов поклонников были бы ввосторге. К тому же, это могло бы быть сделано очень подходящим образом. Он,несомненно, имеет финансовые ресурсы, чтобы оплатить эту процедуру. Его новаяжена сейчас в детородном возрасте, и смогла бы легко выносить и родить ребенка,который воспитывался бы в их семье. Если бы семья Иствудов решила, что онихотят это сделать, почему правительство должно это запретить? Отчего бы этодолжно быть преступлением?

Та же аргументация относятся и к звездам спорта. Например, предлагаликлонировать Майкла Джордана, супербаскетболиста. Разумеется, это должноделаться только с одобрения мистера Джордана и женщины, предпочтительнозамужней, которая желает растить этого ребенка. Миллионы поклонников баскетболас радостью восприняли бы сообщение об успешном клонировании Майкла Джордана.Также был бы широкий интерес и много побудительных стимулы для клонированиядругих главных фигур в спорте, например, Вильта Чемберлена, Вилли Мейс, ТедаВильямса, последнего бейсбольного игрока большой лиги с личным счетом более 400очков. Конечно, нам придется подождать около 20 лет, чтобы близнецы этихвеликих людей спорта достигли совершеннолетия. Кроме того, всегда есть вероятность,что близнецу спортсмена спорт может оказаться неинтересен. Однако приоткрывающихся перед ними возможностях зарабатывать миллионы долларов это некажется слишком вероятным.

Почему не следуеттакже разрешать клонирование выдающихся представителей интеллигенции и ученых,таких как научного фантаста-провидца Артура С. Кларка, д-ра Джонаса Салька,изобретателя полиомиелитной вакцины и даже самого д-ра Яна Вильмута? Вильмутопределенно получит Нобелевскую премию в категории медицина/физиология.Действительно, стоило бы клонировать каждого из Нобелевских лауреатов ради тогобудущего вклада, который их близнецы могли бы потенциально внести в науку.Опять же речь идет о решении, которое делается непосредственно вовлеченнымииндивидами: донором ДНК, женщиной, которая будет вынашивать ребенка и ее мужем,который будет помогать растить этого ребенка.

Клонирование разумно даже и в случае простых смертных. Понятие«исключительных людей» не ограничивается кинозвездами и лауреатамиНобелевской премии. Всем нам известны люди, которых мы уважаем и которымивосхищаемся. Иногда мы говорим себе, «Побольше бы в мире таких людей, какэтот!». Клонирование людей позволяет нам пойти дальше пустых размышленийподобного рода. Предположим, старый дядюшка Макс — прекрасный человек, ккоторому с любовью и уважением относятся в обществе и в семье. Его племянницасо своим мужем решают, что они бы хотели иметь ребенка, такого же, как дядюшкаМакс. Он польщен и согласился позволить себя клонировать. Почему же КонгрессСША в своей бесконечной мудрости должен вмешиваться и объявлять дядюшку Макса иего племянницу преступниками, которых следует арестовать полиции по деламвоспроизводства населения и посадить в тюрьму? Где же тут вредные последствиядля них самих и для общества? Почему это должно быть преступлением?

Что же мы можем ожидать от человеческих клонов? Ответ вытекает изизучения обычных идентичных близнецов. По внешности клон практически полностьюповторяет оригинального индивида, имеет практически тот же рост и телосложение.Для известных супермоделей и кинозвезд это может оказаться наиболее важнымикачествами. Идентичные близнецы имеют 70-процентную корреляцию в интеллекте и50-процентную корреляцию в чертах характера. Это означает, что если клонироватьвыдающегося ученого, то его клон-близнец может на самом деле оказаться ещеумнее, чем исходный ученый! А если клон Элизабет Тейлор будет иметь несколькодругой характер, разве это имеет значение? В настоящее время мы не можем суверенностью сказать, какой процент близнецов выдающихся людей будет делатьравные по значимости вклады в науку. Однако если запретить клонирование, мыникогда и не узнаем. Решительность и энергичность — несомненно, важныехарактеристики многих выдающихся людей. А на них, похоже, сильно влияетгенетика. Если же обнаружится, что клоны выдающихся людей не оправдываютрепутацию своих предшественников, то стимул для клонирования людей ослабнет.Тогда мы увидим, что люди, будучи информированными, захотят производитьклонирование менее часто.

Возражения против клонирования.

<img src="/cache/referats/21004/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1026">       Некоторые политики в Соединенных Штатах сейчас предлагают уберечь нас отвсех несчастий, связанных с клонированием людей путем полного законодательногозапрета. Интересно, что при ближайшем рассмотрении никаких серьезных проблем вдействительности не существует. В нескольких случаях, когда возможнызлоупотребления, они могут быть предотвращены с помощью узконаправленногозаконодательства. И нет ничего, связанного с клонированием человека кактаковым, что бы оправдывало бы его криминализацию. Единственное возражение,которое остается в результате анализа — технология клонирования пока несовершенна. Но это — оправдание для дальнейших исследований, а не для запрета.

Количество фантастических и абсурдных возражений против клонированиячеловека просто изумляет. Это показывает фундаментальное отсутствие пониманиеэтого понятия у широкой публики. Вместо того чтобы потворствовать страхам,исходящим из неведения, политикам следовало бы предпринять программу посозданию у публики трезвого понимания вопроса. Если законодатели США окажутсядостаточно глупы, чтобы сделать клонирование человека преступлением, есть многошансов, что Верховный суд объявит это антиконституционным. Если даже он этогоне сделает, у американцев все равно останется возможность полететь в свободнуюстрану, чтобы произвести эту процедуру.

Давайте рассмотрим в деталях некоторые из основных возражений противклонирования людей, которые бытуют среди людей.

— Сама мысль об этомпротивоестественна и отвратительна. Создание еще одного человека с тем же самым генетическим кодом нарушило бычеловеческое достоинство и уникальность.

Эти аргументы сводятся на нет существованием сегодня в мире 150 миллионовчеловек, чей генетический код не является уникальным. Я говорю о естественныхидентичных близнецах, которые появляются на свет в среднем 1 раз на 67рождений. Естественные близнецы более одинаковые, чем клоны-близнецы, так какестественные близнецы имеют в точности одинаковый возраст, в то время какклон-близнец и донор ДНК обычно будут иметь разницу в возрасте в несколькодесятков лет. Отвратительны ли естественные двойняшки или тройняшки? Нарушаютли близнецы человеческое достоинство? Нет, конечно.

Такая отрицательная реакция во многих случаях — просто результатдезинформации и путаницы вокруг понятия человеческого клона. Но если вынаходите клонирование отвратительным, то, конечно же, не делайте его! Даже еслимногие люди все же находят мысль о клонировании человека отвратительной, это недостаточное основание для запрета. Во имя индивидуальной свободы в этом миреразрешены многие виды деятельности, которые люди находят отвратительными.Например, многие считают отвратительными серьги в носу и операции по изменениюпола. Но они не запрещены, так как мы ценим свободу выбора. Существует взгляд,что «преступления без жертвы» не должны считаться преступлениями. Акто бы был жертвой в случае клонирования человека? Трудно поверить, что клоныбудут считать себя как жертвами только потому, что у них тот же самыйгенетический код, что и у кого-то еще. Ведь миллионы идентичных близнецов несчитают себя жертвами. Также трудно понять, как общество в целом могло быпострадать от клонирования людей. Наоборот, клон вероятно должен думать о себекак о ком-то особенном, и тем в большей степени, если он — близнец выдающейсяличности. У них также будет преимущество в том, что с самого начала жизни будетизвестно, к чему у них есть способности. Так где проблема?

— Клонирование сократило быгенетическое разнообразие, делая нас более уязвимыми к эпидемиям и т.п.

Это возражение базируется на необоснованной экстремальной экстраполяции.На этой планете существует более 5 млрд. людей. Очевидно, клонирование человекабудет производиться очень в скромных масштабах из-за предполагаемой стоимостипроцедуры. Кроме того, большинство женщин все же не захотят быть матерямиклонов-близнецов. Пройдет много десятилетий прежде, чем общее количество клоновлюдей достигнет хотя бы 1 млн. человек во всем мире. По процентномусоотношению, это составило бы микроскопическую часть от общего населения и неоказало бы никакого воздействия на генетическое разнообразие людей. Также далеемы обсудим, как клонирование человека поможет нам восполнить потерянноегенетическое разнообразие. Если же в некотором отдаленном будущем клонирование людейстанет широко распространенным, то некоторые ограничения на такую деятельностьмогли бы быть оправданы. Однако будем иметь в виду, что даже если был бы созданодин клон каждого человека на планете, генетическое разнообразие практически неуменьшится, поскольку у нас все еще оставалось бы 5 млрд. генетически различныхиндивидов.

— Это может привести к созданиюлюдей-монстров или уродов.

Клонирование человека — это не то же самое, что и генная инженериячеловека. При клонировании ДНК копируется, в результате чего появляется ещеодин человек, точный близнец существующего индивида и следовательно — не монстрили урод. Генная же инженерия подразумевала бы модификацию человеческой ДНК, в результате чего может появитьсячеловек, непохожий ни на одного другого, ранее существовавшего. Этопредположительно могло бы привести к созданию очень необычных людей, дажемонстров. Генная инженерия человека, имея большой позитивный потенциал,действительно очень рискованное предприятие, и должна была бы проводиться толькос величайшей осторожностью и под надзором. Клонирование же безопасно и банальнопо сравнению с генной инженерией. Если вы опасаетесь клонирования человека, тогенная инженерия человека вас должна просто ужасать.

— Диктаторы могут употребитьклонирование во зло.

Существует возможность, что беспринципные диктаторы, такие как ФидельКастро или Саддам Хусейн могут попытаться увековечить свою власть, создав свойклон и передав ему власть, когда они умрут. Существует также возможность, чтотакие люди могут попытаться создать супер-армию из тысяч клонов АрнольдаШварцнеггера или ему подобного. Эти возможности нельзя сбрасывать со счетов.Однако важно понимать, что законы, принятые в США и других демократическихстранах не могут контролировать поведение диктаторов-негодяев в тоталитарныхстранах. Запрет на клонирование людей в США или Европе не остановитклонирование в Ираке. И если Саддам Хусейн захочет клонировать себя, никакоевоенное вторжение не сможет его остановить. Зло в этих сценариях происходит неот клонирования как такового, а от диктатур. Надлежащее решение было бы — всемирный запрет на диктаторов, но он, разумеется, маловероятно, чтобыосуществился.

— Технология не совершенна, онаможет привести к смерти плода.

Ни одна сфера человеческой деятельности не свободна от случайной смерти.Клонирование человека — не исключение. Некоторые из остальных клонированных вРослине овечек были мертворожденные. В настоящий момент технология клонированиямлекопитающих находится в экспериментальной стадии и процент успешных исходовпока что низкий. Судя по дополнительным экспериментам на высших млекопитающих,можно предвидеть, что процедура клонирования будет усовершенствованна вплоть дотакого качества, когда риск выкидыша или смерти ребенка будет такой же, что идля остальных рождений.

Тридцать тысяч человек умерли на Орегонской тропе. Сорок тысяч погибают вСША каждый год в автокатастрофах. Также множество крушений самолетов сосмертельными исходами, сотни людей и десятки детей умирают в каждомпроисшествии. Каждый год много взрослых и детей давятся куриными костями иумирают. Однако мы не думаем о запрете на автомобили, самолеты или жареныхцыплят из-за получаемой пользы, которая перевешивает риск. Если самолеты былибы изобретены сейчас, а не 90 лет назад, я боюсь, были бы серьезные предложениязапретить самолеты из-за риска травм и гибели людей. Было бы абсурднымзапретить новые технологические достижения только потому, что они изначально не идеально безопасны.

— Миллионеры будут клонироватьсебя только для того, чтобы получить органы для трансплантации.

Это одно из самых несуразных из всех заявлений насчет клонирования.Человеческий клон — это человеческое существо. В свободном обществе вы неможете заставить другое человеческое существо дать вам один из своих внутреннихорганов. Также вы ни коим образом не можете убить другого человека, чтобыполучить один из его органов. Уже существующие законы препятствуют такимзлоупотреблениям. Заметьте также, что если ваш клон-близнец получил травму внесчастном случае, вас могут попросить отдать одну из ваших почек, чтобы сохранить жизнь клону! Если донор органа — ещеребенок, общество может пожелать вмешаться и объявить, что это запрещено. Вдействительности удаление какого-либо органа ребенка, будь то клона или нет,для трансплантации другому человеку — очень спорная практика, которая должнастрого регулироваться.

Многие законные будущие приложения технологии клонирования оказываются всферах трансплантации органов, пересадки кожи для жертв пожаров и т.п. В этихслучаях не требовалось бы клонирование целого человека, а только применение тойже технологии переноса ядра клетки для выращивания новых тканей или органов длямедицинских целей.

  — Действительно ли нам нужно 200 клонов СофиЛорен или Синди Кроуфорд?

Возможно, нет, ималовероятно, что это случится. (Однако идея воспроизведения красивых женщинбольшинству мужчин не показалась бы такой плохой.) Если мы говорим оклонировании живого человека, и требуется его согласие, как это должно быть позакону, крайне маловероятно, чточеловек согласится на создание 200 клонов. Человек, вероятно, одобрит созданиене более чем 1 или 2 клонов себя. Также вспомните, что клонов человека нельзяпроизводить массово в лаборатории. Каждый из них должен быть выношен вположенный срок женщиной, также как и любой другой ребенок. Как критикиклонирования себе представляют, что можно уговорить 200 женщин выносить этих200 одинаковых младенцев? Если мы действительно беспокоимся, что это возможно,общество может просто запретить создание больше чем 2 клонов одной личности, ане клонирование в целом.

Если мы говорим о клонировании кого-то, кто сейчас уже умер, болееотдаленная возможность, тогда вопрос ограничения количества клонов-близнецовстановится разумной темой для размышлений и дебатов. И у нас будет многовремени для этих дебатов. Конечно же, если просто существуют несколькоиндивидов с одинаковой внешностью, таких как тройняшки или«четверняшки», это вовсе не обязательно ведет к деградациичеловеческой сущности этих людей.

— Это равнозначно принятию на себяроли Бога.

В Библии и в священных текстах других основных религий не содержитсяочевидного запрета на клонирование человека. Следовательно, религиознаяоппозиция клонированию человека не имеет твердых оснований. Тем не менее,существует множество людей, которые дума ют, что клонирование человека «неправильно»по религиозным соображениям. Этим людям, конечно, не следует участвовать вклонировании. Религиозным лидерам, которые верят, что клонирование человека — «неправильно», дано право проповедовать свою веру, и убеждать всех,кого они могут убедить. Но они дискредитируют себя, когда предлагают заключатьв тюрьму людей, которых они не могут убедить. Иисус никогда не пропагандировалсилу, чтобы принуждать людей жить в соответствии с христианскими воззрениями.Навязывание религиозных воззрений с помощью законов — весьма жалкая идея, имало того — нарушение конституции США.

В отличие от абортов, которые предполагают прекращение жизни плода,клонирование подразумевает создание новой жизни. Следовательно, оппозицияклонированию человека не основывается на устоявшихся моральных принципах. Такжеможно приводить аргументы, что если Бог не захотел бы, чтобы мы клонировалимлекопитающих и людей, он не создал бы доктора Вильмута. Пожалуйста,оставайтесь верными своим воззрениям и вере, но не говорите мне, что мне делатьс моей ДНК! Лично я не захотел бы себя клонировать, но свободные люди должныбыть свободны в своем выборе и не принуждаться со стороны общества.

Обвинение в исполнении роли Бога — неясная, но постоянно повторяющаясякритика. Мы ее слышим каждый раз, когда в медицине появляется новое серьезноедостижение. В свое время контролирование рождаемости с помощьюпротивозачаточных средств, оплодотворение в пробирке и пересадка сердцакритиковались на тех же самых основаниях. Бог часто делает замечательные вещи,которые нам следует стараться повторить. Если исполнение роли Бога приклонировании человека может иметь плохие последствия, критики обязаныопределить в точности, какие именно плохие последствия это могут быть. Пока чтоони этого не сделали.

— Желательное правительственноерегулирование.

Клонированиечеловека — это новое и неисследованное правовое поле, которое определеннопотребуетнекоторогозаконодательного регулирования для предотвращения злоупотреблений. Здесьприводится некоторые предложения, какие умеренные законы казались быжелательными.

1. Клоны людей должны официально иметь те же юридические права иответственность, что и любое другое человеческое существо. У людей не будетправа держать человеческого клона в винном погребе для запасных частей длясвоего тела, хоть сколько-нибудь более чем они это могут делать с идентичнымиблизнецами. Плохое обращение с любыми человеческими существами естьпреступление безотносительно того, является ли их генетических код уникальным.

2. Живущий в настоящее время человек не должен клонироваться без егописьменного согласия. Любому человеку автоматически дается право собственностина его генетический код и право им распоряжаться по собственному усмотрению;код должен оставаться под его контролем. Человеку должно быть разрешеноопределять по своей воле, хочет ли он разрешить клонировать себя после смерти,и при каких условиях. Мы можем пожелать запретить клонированиенесовершеннолетних, т.к. они еще не достигли зрелости для принятия та кого родарешение.

3. Клоны человека должны вынашиваться и рождаться только взрослойженщиной, действующей по собственной воле, без принуждения. Выращиваниечеловеческого плода вне тела женщины, например, в лабораторных аппаратах,должно быть запрещено. В настоящий момент не существует технологии дляискусственного выращивания плода, но японские исследователи над этим работают.

4. Существует причина полагать, что предрасположенность к жестокости иубийству генетически предопределяются. Клонирование осужденных убийц и другихжестоких преступников следует запретить. Клонирование Чарльза Мэнсона не должнобыть законным. В мире достаточно преступников и без искусственного их создания.Запрет, несомненно, должен распространяться на известных массовых убийцпрошлого, таких как Гитлер, Ленин и Сталин, предвидя тот день, когда это станетвозможным.

     -  Клонирование умерших.

Интересный, но малоизвестный факт  процедуры клонирования доктора Вильмута, чтоона производится с замороженными, а не свежими клетками. (Эта информация полученанепосредственно от Яна Вильмута д-ром Патриком Диксоном.) Это означает, что нетнеобходимости, чтобы донор ДНК, будь то животное или человек, были живы, когдапроизводится клонирование. Если образец ткани человека заморожен должнымобразом, человека можно было бы клонировать через длительное время после егосмерти. В случае людей, которые уже умерли, и чья ткань не была заморожена,клонирование становится более сложным, и сегодняшняя технология это делать непозволяет. Однако для любого биолога было бы очень смелым заявить, что этоневозможно. Давайте сейчас загл

www.ronl.ru

Реферат - Клонирование животных: теория и практика

В.А. Струнников

На протяжении многих тысячелетий разведения животных воображение человека, видимо, не раз поражали редко возникающие, исключительные, выдающиеся по хозяйственной ценности, животные — быстроходные лошади, коровы с высокими удоями, овцы с большим настригом шерсти и хорошие куры-несушки. Вероятно, человеку не однажды приходила в голову смелая мысль сделать таких удивительных животных «бессмертными» путем воспроизводства их в следующих поколениях в виде совершенно идентичных копий. В действительности же рекордисты заканчивали свой жизненный путь, оставив после себя потомство, каждый член которого никогда не был полностью идентичен ни одному из своих родителей, точно так же, как и его самого не повторял ни один из потомков следующих поколений.

Воспроизводство организмов, полностью повторяющих уникальную по продуктивности особь, возможно только в том случае, если генетическая информация матери будет без каких-либо изменений передана дочерям. Но при естественном половом размножении этому препятствует мейоз. В ходе его незрелая яйцеклетка, имеющая двойной, или диплоидный, набор хромосом — носителей наследственной информации — делится дважды, и в результате возникают четыре гаплоидные (т.е. с одинарным набором хромосом) клетки. Три из них дегенерируют, а четвертая — с большим запасом питательных веществ — становится собственно яйцеклеткой. У многих животных она в силу гаплоидности не может развиваться в новый организм. Для этого необходимо оплодотворение — слияние ее с гаплоидным сперматозоидом. Вполне понятно, что организм, развившийся из оплодотворенной клетки, приобретает признаки, которые определяются взаимодействием материнской и отцовской наследственности. Следовательно, при половом размножении мать не может быть повторена в потомстве.

Как же, вопреки этой строгой закономерности, заставить клетку развиваться только с материнским диплоидным набором хромосом? Теоретически решение этой трудной биологической проблемы осуществимо двумя способами: хирургическим и «терапевтическим», если использовать медицинскую терминологию.

Клонирование шелкопряда: от первых шагов до практического использования

Хронологически второй метод изобретен намного раньше и, нужно отдать должное, — русскими учеными. Сто лет назад зоолог Московского университета А.А.Тихомиров впервые открыл, что яички тутового шелкопряда в результате различных химических и физических воздействий начинают развиваться без оплодотворения. Однако это развитие, названное партеногенезом, рано останавливалось: партеногенетические эмбрионы погибали еще до вылупления личинок из яиц. Но это уже была прелюдия к клонированию животных.

Б.Л.Астауров в 30-е годы в результате длительных исследований, получивших мировую известность и ставших классическими, подобрал термическое воздействие, которое одновременно активировало неоплодотворенное яйцо к развитию и блокировало стадию мейоза, т.е. превращение диплоидного ядра яйцеклетки в гаплоидное. Развитие с ядром, оставшимся диплоидным, заканчивалось вылуплением личинок, точно повторяющих генотип матери, включая и пол. Так, в результате амейотического партеногенеза были получены первые генетические копии, идентичные матери.

Количество вылупившихся партеногенетических гусениц находилось в прямой зависимости от жизнеспособности матери. Поэтому у «чистых» пород вылупление гусениц не превышало нескольких процентов, в то время как у значительно более жизнеспособных межрасовых гибридов оно достигало 40 — 50%. Несмотря на огромный успех, автор этого метода пережил горькое разочарование: партеногенетическое потомство характеризовалось пониженной жизнеспособностью на эмбриональных и постэмбриональных стадиях развития (гусеницы, куколки, бабочки). Гусеницы развивались неравномерно, среди них было много уродливых, а завитые ими коконы сильно различались по массе. Позже Борис Львович улучшил метод, применив гибридизацию между селекционными линиями. Так он смог повысить жизнеспособность у новых клонов до нормы, но довести до этого уровня другие количественные признаки ему не удалось: например масса партеногенетических коконов не превышала 82% от массы нормальных коконов такого же генотипа.

Позднее мы установили причины партеногенетического угнетения (депрессии) и сложными методами, которые позволяют накапливать «гены партеногенеза», вывели новые высоко жизнеспособные клоны самок, а позже и партеногенетических самцов. (Заметим, что депрессия у тутового шелкопряда несравнимо меньше, чем у млекопитающих животных. У них яйцеклетка с диплоидным ядром, образованным в результате слияния двух женских гаплоидных ядер или двух мужских, вообще не развивается в организм.) Скрещивая таких самцов со своими клонированными «матерями» или склонными к партеногенезу самками других клонов, мы получили потомство с еще большей склонностью к партеногенезу. От лучших в этом отношении самок закладывали новые клоны.

В результате многолетнего отбора нам удалось накопить в генотипе селектируемых клонов невиданно большое число генов, обусловливающих высокие склонность к партеногенезу и жизнеспособность. Вылупление гусениц достигло 90%, а их жизнеспособность, как ни удивительно, повысилась до 95 — 100%, опередив в этом отношении обычные породы и даже гибриды. В дальнейшем мы «скрестили» с помощью партеногенетических самцов два генетически резко отличающихся клона разных рас и от лучших гибридных самок вывели сверхжизнеспособные клоны.

Как ни велико научное значение этих результатов, для практики полученные клоны все же не пригодны. Дело в том, что самки шелкопряда съедают на 20% больше листа шелковицы, а их коконы содержат шелка на 20% меньше. Экономически выгодно было бы промышленное разведение только самцов. А нельзя ли клонировать особей мужского пола? Это важно не только в шелководстве, но и в ряде других отраслей животноводства. Проблема трудная, однако все же в перспективе выполнимая.

Как известно, животный мир разделен на две группы: у одной группы женский пол определяется наличием в генотипе двух одинаковых половых хромосом (ХХ), а мужской — разных (ХY). У другой группы, наоборот, самки имеют хромосомную формулу ХY, а самцы — ХХ. К первой группе относятся человек, сельскохозяйственные животные и ряд других менее высокоорганизованных животных, например знаменитая мушка дрозофила. Ко второй группе принадлежат некоторые виды бабочек, в том числе и тутовый шелкопряд. Совершенно очевидно, что из неоплодотворенных яиц сельскохозяйственных животных никак нельзя «выкроить» самца, поскольку в женском ядре нет Y-хромосомы. Следовательно, клонирование самца может быть произведено только путем пересадки его диплоидного ядра, взятого из пригодной для этой цели ткани тела, в безъядерную яйцеклетку. Вероятно, со временем это будет сделано.

Но мы научились клонировать самцов тутового шелкопряда. Это стало возможно после того, как нам удалось получить уникальных самцов, у которых все парные гены были идентичными, или гомозиготными. Вначале таких самцов клонировали особым мужским партеногенезом (андрогенезом). Для этого воздействием гамма-лучей и высокой температуры лишали ядро яйца способности к оплодотворению. Ядро проникшего в такое яйцо сперматозоида, не встретив дееспособного женского ядра, само, удвоившись, приступало к развитию мужского зародыша, который, естественно, повторял генотип отца. Таким способом мы ведем мужские клоны в десятках поколений. Позже один из таких клонов был преобразован в обоеполую линию, также состоящую из генетически идентичных (за исключенем, конечно, половых хромосом) теперь уже самок и самцов. Поскольку положивший начало этой линии полностью гомозиготный самец возник в результате размножения, приравненного к самооплодотворению, то сам он и линия двойников обоего пола имеют пониженную жизнеспособность. Скрещивая между собой две такие линии, мы стали без труда получать гибридных и, следовательно, высоко жизнеспособных двойников в неограниченных количествах. Это совершенно несопоставимо с трудоемкими методами такого же назначения у других животных — число их двойников пока исчисляется единицами. Полученные нами двойники незаменимы для самых тонких исследований, результаты которых не вуалируются генетическим разнообразием подопытных шелкопрядов, как это происходит с обычным гетерогенным материалом. Эти исследования теперь выполняются с достаточной достоверностью на гораздо меньшем числе шелкопрядов, чем обычно.

Подведем итоги клонирования шелкопряда: полученные клоны самок и самцов для практического шелководства не пригодны. Но это не крах радужных надежд. Такой исход можно было предвидеть. Мы заранее предположили, что целесообразно использовать клоны не непосредственно в шелководческой практике, а на племя — для получения выдающегося по продуктивности потомства при обычном половом размножении. Примерная схема использования клонов в промышленном шелководстве выглядит следующим образом. Из большого количества коконов выбирают те, из которых развиваются выдающиеся по продуктивности самки, и от каждой получают партеногенетическое потомство. Для дальнейшей работы используют партеногенетические клоны, которые повторяют высокую продуктивность матерей и проявляют высокую склонность к партеногенезу. За этим следует скрещивание с определенными клонированными самцами и из полученного гибридного поколения выбирают для производства только те клоны, которые дали прекрасное во всех отношениях потомство. Его высокие качества обусловлены не только предшествующей селекцией, а еще и тем, что в процессе отбора особей на высокую склонность к партеногенезу в их генотипе образуется комплекс генов жизнеспособности, компенсирующий вредное влияние искусственного размножения. При переводе клонов на половое размножение этот комплекс, оказавшись несбалансированным, сильно повышает гетерозис.

Итак, для промышленного скрещивания с партеногенетическими самками мы взяли самцов нашей уникальной линии и получили в потомстве только один, намного более продуктивный мужской пол. Эта наша схема нового типа разведения шелкопряда увенчалась тремя впервые полученными достижениями экспериментальной биологии:

использованием генетических копий,

массовым получением желаемого пола,

резким повышением гетерозиса.

Здесь следует добавить, что вовлечением женских партеноклонов в промышленное шелководство полностью снимаются колоссальные трудности выведения урожайных гибридов 100%-й чистоты, так как совсем исключается трудоемкое и неточное разделение по коконам племенных самок и самцов для межпородного скрещивания. Мы имеем многие сотни тысяч генетических копий матери, отца, сестер и братьев, и первые из них уже доведены до промышленного использования.

Наша схема прошла государственные испытания в ряде стран с высоким уровнем развития шелководства и рекомендована для практики, так как позволяет увеличить выход шелка-сырца не менее чем на 30%. Заметим также, что наш метод повышения гетерозиса эффективен не только в отношении животных, но и растений. Например, с помощью этого метода селекционер В.Д.Наволоцкий вывел новый сорт ячменя, который теперь выращивается на площади 5.5 млн га.

Изложенное демонстрирует, насколько эффективно оказалось клонирование, по крайней мере в шелководстве. Несомненно, что необходимо разрабатывать совершенные методы клонирования и других сельскохозяйственных животных. Изощренный ум человека преодолеет препятствия, если они ему встретятся в процессе исследований, как это было с тутовым шелкопрядом.

Быть может, предложенную выше схему использования не самих клонированных животных, а их потомства в будущем было бы целесообразно применить с некоторыми модификациями к крупным сельскохозяйственным животным. Как известно, сперма многих племенных быков уже заморожена на долгие годы, т.е. они как бы стали «бессмертными». Если осеменение этой спермой коров дает прекрасное потомство, то, чтобы воспроизводить его в ряду поколений, необходимо клонировать только коров. Если их генетические копии будут несколько неполноценными, то при хороших условиях содержания животных и использовании их для гибридизации, это не будет иметь существенного значения. Преимущества такой технологии клонирования очевидны.

Лягушка, мышь, овца… Человек?

«Тиражировать» млекопитающих можно, как упоминалось, другим — хирургическим — способом. Он основан на замене гаплоидного ядра яйцеклетки на диплоидное ядро, взятое из клеток эмбрионов. Эти клетки еще не дифференцированы (т.е. не началась закладка органов), и поэтому их ядра без осложнений заменяют функцию диплоидного ядра только что оплодотворенной яйцеклетки. Таким методом в США (1952) У.Р.Бриггс и Т.Дж.Кинг, в Англии (1960) Д.Б.Гордон получили генетические копии лягушки, а швейцарский ученый К.Ильмензее — генетических двойников мыши.

И, наконец, в уходящем веке — триумф науки: шотландец И.Уилмут получает хирургическим путем знаменитую овцу Долли — генетическую копию матери. Для этого из клеток ее вымени было взято ядро для пересадки в яйцеклетку другой овцы. Успеху способствовало то, что взамен инъецирования нового ядра применялись воздействия, приводящие к слиянию лишенной ядра яйцеклетки с обычной неполовой клеткой. После этого яйцеклетка с замененным ядром развивалась как оплодотворенная. Насколько совершенен метод клонирования и каковы перспективы его улучшения, судить по одной овце пока рано. Несколько настораживают сообщения о неблагополучии с ее печенью и ранней гибели ее сестер. Очень важно, что этот метод позволяет взять ядро клонируемой особи в зрелом возрасте, когда уже известны важные для человека хозяйственные признаки.

Таким образом, проблема клонирования приблизилась вплотную к человеку. Это взбудоражило общественность, вызвало острые дискуссии о правомочности столь радикального вмешательства в природу человека, позволительного-де лишь одному Богу. Конечно, для решения проблемы клонирования человека надо будет пройти долгий и трудный путь; он чреват рядом биологических, вероятно, нелегко преодолимых барьеров — достаточно вспомнить наши ухищрения в получении клонов тутового шелкопряда. И все же идея клонировать выдающихся гениев человечества представляется нам не менее заманчивой, чем клонирование сельскохозяйственных животных. Не нужно отметать ее с порога. Здесь автор должен покаяться, поскольку 15 лет назад высказывал противоположное мнение. Полученные за это время результаты обширных работ на тутовом шелкопряде, тщательное изучение литературных сведений об однояйцевых близнецах и собственные наблюдения за ними заставили переменить точку зрения на клонирование человека.

Человечество уже давно не подвергается ни естественному, ни искусственному отбору. Последний не возможен по целому ряду этических и чисто биологических причин. Несомненно, искусственный отбор на интеллект привел бы к поразительным успехам. Но нет гарантии, что сверхинтеллектуальные индивидуумы не будут ущербны в каком-либо другом отношении, как это часто случается в селекции животных: переразвитие какого-либо одного хозяйственного признака снижает другие жизненно важные качества, например жизнеспособность. Поэтому человечеству нужно воспользоваться величайшими дарами природы — появлением ни в чем не ущербных гениев в результате редчайшего сочетания в их генотипе необходимых для этого генов. Воспроизводство их в виде генетических копий станет в ряду величайших достижений науки.

Разработка методов клонирования на человеке, конечно, должна быть запрещена до тех пор, пока на приматах не будет однозначно доказано, что хирургический метод клонирования не отражается на здоровье генетической копии. Ведь любые отрицательные отклонения в организме — это трагедия неудавшейся копии, которую не выбракуешь, как поступают с сельскохозяйственными животными.

Допустим, безупречный метод будет разработан, однако только этим проблемы клонирования не решатся. Останется без ответа не менее серьезный вопрос: а повторят ли точно копии гениальность оригиналов? Согласно закономерностям двух основных разделов генетики — наследственности и изменчивости, — становление любого признака происходит в результате взаимодействия генов и среды. Роль этих факторов не одинакова: в развитии качественных признаков влияние среды сказывается существенно меньше, чем в формировании количественных. В последнем случае доля участия среды устанавливается статистически.

Интеллект — особое свойство, тут математика не поможет, поэтому причинная зависимость уровня интеллекта была и по-прежнему остается предметом дискуссий. Подчас высказываются абсурдные суждения, мол роль наследственности в формировании интеллекта чуть ли не сводится к нулю. Удивительно, что еще до рождения генетики А.П.Чехов в очаровательной повести «Степь» устами старика Пантелея дал поразительно верную трактовку факторов, составляющих интеллект: «Ум хорошо, а два лучше. Одному человеку Бог один ум дает, а другому два ума, а иному и три… Один ум, с каким мать родила, другой от учения, а третий от хорошей жизни». Первый ум — наследственность — полностью повторяется в генетической копии. Роль обучения неоспорима, без него гениальные задатки остались бы невостребованными. А вот различное влияние среды (хорошей жизни) на оригинал и копию дает повод противникам клонирования человека утверждать, что гениальность не повторится в копии из-за разных условий жизни оригинала и копии. Но это не серьезно. Влияние факторов среды на интеллект, наоборот, только полезно, потому что, зная направленность дарования гения, можно организовать условия жизни так, чтобы они с раннего детства способствовали развитию именно этого дарования.

Изложенное, казалось бы, позволяет надеяться не только на полную повторимость гениальности у копий, но даже на некоторое их превосходство над оригиналом при правильном воспитании. Но этот прогноз поколебали наши экспериментальные данные. Хотя они и сложны для понимания, но опускать их было бы неоправданным.

Работая с целым рядом резко различающихся между собой клонов, нам удалось выявить, что, несмотря на одинаковые генотипы и условия разведения, члены одного клона оказываются весьма разнообразными по целому ряду признаков: величине, продуктивности и плодовитости. В некоторых клонах это разнообразие бывает большим, чем в генетически разнородных популяциях. Судя по анализу, эта ранее не известная изменчивость есть следствие ошибок в построении отдельных органов и в итоге — всего организма. «Биологические изделия» не всегда соответствуют «чертежам», т.е. генотипу. Ошибки в построении органов случайны, но общее их число зависит от жизнеспособности организма, в свою очередь обусловленной качеством наследственности, способом размножения (естественным, искусственным) и условиями обитания. Чем они лучше, тем меньше ошибок. В силу случайности в генетически идентичных организмах возникает разное число ошибок, и это служит источником разнообразия. Такую изменчивость мы назвали дефекто-онтогенетической. Она существенна не только в клональном потомстве, но и в обычном, полученном половым путем. Если учитывать ее в аналитических и экспериментальных исследованиях, то целый ряд явлений может получить более верное толкование. Но сейчас нам важно понять, сколь велико влияние этой изменчивости на повторяемость родительских свойств в их генетических копиях.

Согласно теории вероятности, у большинства родителей и их копий накапливается некоторое среднее число ошибок. Поэтому копии чаще всего достаточно точно повторяют своих оригиналов. Если же у основателя клона в течение развития (т.е. онтогенеза) возникло относительно много ошибок, то депрессированные ими свойства у потомков окажутся в среднем лучше, чем у родителя, и наоборот, у «малоошибочных» родителей копии будут в среднем хуже. В свою очередь онтогенез клональных потомков также будет сопровождаться ошибками, число которых и степень их вредности сформирует среди копий разнообразие. Следовательно, отдельные особи в большей или меньшей мере отдалятся от оригинала. Насколько может быть велик этот разрыв, сейчас трудно сказать — мы еще не знаем, сколь «чувствителен» мозг к ошибкам в формировании как его самого, так и всего организма.

Ответ на этот вопрос опыты на животных не дадут. Однако совершенно безболезненно для человека проблема решается в сравнительных исследованиях однояйцевых близнецов, для чего можно привлечь уже имеющиеся данные, а лучше заново определить степень интеллектуального сходства с помощью изощренных тестов. Если между близнецами оно окажется большим, то копии гениев тоже не должны будут сильно отличаться от оригиналов. Дополним, что подобные исследования нужно проводить на близнецах-детях, когда еще не отложились отпечатки разного влияния среды. Выдающийся природный ум обнаруживается уже у маленьких детей, когда воспитание и учеба не сказались на нем. Это подтверждается огромным количеством фактов. Например, почти все выдающиеся шахматисты великолепно играли в 4 — 5-летнем возрасте, впоследствии они только доводили свое искусство до совершенства. Как известно, кожные узоры на подушечках пальцев и линии ладоней у однояйцевых близнецов одинаковы (не адаптивные признаки), а в строении мозга (адаптивный признак) и вовсе будет полнейшее сходство. Следовательно, на старте, по природному уму, близнецы равны.

Итак, совершенно не прибегая к драконовским экспериментам на человеке, можно получить ответ на вопрос о возможности воспроизводства в клонах его выдающихся способностей.

Подчеркнем еще раз: пока нет опытов по клонированию млекопитающих мужского пола. Для этого в принципе пригоден только хирургический метод. Чтобы получать мужские копии, сначала нужно подобрать ткань, ядра клеток которой, как ядра клеток вымени овцы, будучи пересаженными в яйцеклетку, развивались бы в организм.

Если на пути клонирования человека не возникнут биологические преграды, то проблема будет упираться в возражения этического, юридического и криминального характера. Но совсем недавно с таким же ожесточением возражали против искусственного осеменения. В ряде стран оно и сейчас запрещено, в то время как в других уже принесло счастье огромному числу бесплодных людей. Клонирование по своей природе или принципам технологии мало чем отличается от искусственного осеменения. Однояйцевые близнецы — точный прототип будущих генетических копий человека, разве что первые появляются на свет один за другим, а копии — примерно через 20 лет после оригинала.

В печати настойчиво высказывались опасения, что диктаторы-злодеи, пользуясь своей властью, смогут тиражировать себе подобных. Если удалось запретить применение ядерного и химического оружия, то почему этого нельзя сделать и в отношении клонирования? Нужно лишь образовать международную комиссию, которая с величайшей ответственностью выбирала бы кандидатуры для клонирования. Вероятно, центр по клонированию должен быть на весь мир один, а получение копий ни в коем случае не должно стать массовым.

Истинных гениев не так уж и много, но их величайший интеллект принес бы человечеству небывало мощный прогресс в науке, искусстве и организационной деятельности.

www.ronl.ru

Лекция - Особенности клонирования - Биология

РЕФЕРАТ

по курсу Естествознание

по теме: Особенности клонирования

Содержание

Введение

1. Понятие и история клонирования

1.1 Биологическая сущность клонирования

1.2 Исторический очерк

2. Клонирование человека

Заключение

Список литературы

Введение

Пожалуй, ни одно из достижений науки не вызвало в минувшем веке столь бурных дебатов, как клонирование. Благодаря историческому научному прорыву д-ра Яна Вильмута и его коллег из Великобритании клонирование человека сейчас уже очень близко к реальности. Эта возможность потенциально дает всему человечеству невероятные возможности. Вот только какие? Споры в научном мире между сторонниками и противниками клонирования становятся всё более жаркими с каждым годом. К сожалению, на обсуждение этой темы с самого начала оказывали влияние сенсационные, но вводящие в заблуждение сообщения СМИ, и общая негативная эмоциональная реакция, порожденная ошибочной научной фантастикой. Отрицательное отношение к клонированию, в первую очередь людей – больше следствие захватывающей дух новизны идеи, чем каких-либо реальных нежелательных последствий. Вполне возможно, что при разумном регулировании преимущества клонирования людей существенно перевесили бы недостатки. Если общественность наложит полный запрет на клонирование человека, это может оказаться печальным эпизодом в человеческой истории.

В работе мы попытаемся разобраться как с преимуществами, так и с предполагаемыми отрицательными последствиями клонирования животных и человека.

Понятие и история клонирования

Биологическая сущность клонирования

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. Это – главное препятствие при клонирования взрослых позвоночных животных. Дифференцировка клеток в ходе развития позвоночных сопровождается инактивацией неработающих генов. Поэтому клетки теряют тотипотентность, дифференцировка становится необратимой. В конце концов, у одних клеток происходит полное репрессирование генома, у других – в той или иной степени деградирует ДНК, а в некоторых случаях разрушается даже ядро. Однако наряду с дифференцированными клетками культивируемые in vitro (в пробирке) клеточные популяции содержат малодифференцированные стволовые клетки, которые и могут быть использованы как доноры ядер для клонирования млекопитающих.

Исторический очерк

Начало истории уместно датировать 1839 годом, когда Теодор Шванн доказал свою клеточную теорию, закрепленную в учебниках биологии следующим лозунгом: клетка происходит от клетки. Клеточная теория таила в себе два противоречащих начала: наследственность и дифференциацию. Образуются ли в результате клеточного деления две идентичных дочерних клетки, или производные разные? Когда через некоторое время носителем наследственности определили несущее хромосомы ядро, внимание ученых переключилось с клеточного на ядерный потенциал. Одним из видных учёных, занимавшийся проблемой был Ганс Спиман. Его исследования были прерваны войной. После Второй мировой войны, советский эмбриолог Георгий Викторович Лопашов разработал метод пересадки (трансплантации) ядер в яйцеклетку лягушки. Однако ученому не повезло. В августе 1948 года состоялась печально известная сессия ВАСХНИЛ, где окончательно утвердилось непререкаемое лидерство в биологии известного борца с генетикой Т.Д. Лысенко. Как это часто случалось в истории российской науки, приоритет достался американским эмбриологам Роберту Бригсу и Томасу Кингу, когда в 1952 году они потрясли ученый мир сообщением об удачной пересадке ядра лягушки Rana pipiens. Но к 1960 году Бригс и Кинг пришли к неутешительному выводу, что дифференциация сопровождается прогрессирующим сужением возможности ядер стимулировать нормальное развитие организма. В то же самое время в Англии шведский эмбриолог Майкл Фишберг совместно с коллегами Томасом Элсдейлом и Джоном Гердоном работал над видом лягушки Xenopus laevis, более перспективным для исследований, чем Rana, поскольку там легче решались вопросы трансплантации. На примере Xenopus удалось вырастить головастиков из ядер половозрелых особей. Это был настоящий прорыв. На примере Xenopus Гердон с коллегами в конце концов научились создавать плодовитых взрослых лягушек, используя ядра отдельных эпителиальных клеток пищеварительного тракта головастиков. Это означало, что используемый для пересадки генетический материал все еще содержал необходимую информацию для всего организма. Вокруг исследований Гердона поднялся большой шум. Тогда впервые заговорили и о клонировании человека. Наряду с амфибиями проводились и опыты на млекопитающих. Еще в 1942 году были получены живые особи крыс из изолированных на этапе двухклеточного деления бластомеров, а в 1968 году – кролики из бластомеров поделившихся на 8 клеток. Успешные опыты с амфибиями заставили ученых задуматься о клонировании эмбрионов млекопитающих, в частности мышей. Первое клонирование мыши и клонирование первого млекопитающего было осуществлено в СССР в 1987 г. в лаборатории Чайлахяна Л.М, Вепренцева Б.Н., Свиридовой Т.А., Никитина В.А. Авторы послали свою статью – в журнал «Nature», но работа не была опубликована. Ответом на посланную статью было абсолютное молчание редакции журнала. Первенство в клонировании первого млекопитающего за советскими учеными не признано до сих пор. В 1979 году Стин Вилландсен вырастил отдельные взрослые клетки из восьмиклеточных эмбрионов овцы и крупного рогатого скота. Эксперименты по пересадке ядер для крупного рогатого скота оказались более эффективными, нежели для мышей. В 1991 году Вилландсен сообщил об эксперименте по переносу 100 ядер телят, источником которых была морула. Результатом следующих экспериментов явились клоны восьми телят, полученных из эмбриона одного донора. К сожалению, все телята развивались с отклонениями и имели явные признаки патологии. В феврале 1997 года появилось сообщение о том, что в лаборатории Яна Вильмута в шотландском городе Эдинбурге в Рослинском институте сумели клонировать овцу. Как стало известно позднее, только один опыт из 236 стал удачным. Ян Вилмут из шотландского института Рослина в 1997 году объявил о клонировании первого млекопитающего из ядра соматической клетки. В результате таких манипуляций из 244 образцов 34 развились до стадии, когда их можно было имплантировать в матку суррогатной матери. Летом 1995 года родились 5 ягнят, из которых двое – Меган и Мораг, первые клонированные млекопитающие – дожили до половозрелого возраста, но вскоре погибли. Так стали появляться на свет клонированные овцы. Долли оказалась единственной выжившей из 277. В 2002 году у Долли было отмечено развитие артрита, который как предполагается, мог стать результатом генных мутаций, инициированных процессом клонирования. Помимо артрита у животного наблюдался целый ряд отклонений от нормального развития и в феврале ученые усыпили знаменитую овечку из-за прогрессирующей болезни легких. Долли умерла в возрасте 6 лет. Ныне уже получены клоны таких млекопитающих как овца, мышь, крыса, кошка, корова, коза, свинья, лошадь, мул, кролик и собака.

Технология клонирования не является совершенной. Многие клоны умирают после имплантации в матку, другие – вследствие аномалий развития. Причина – неполное перепрограммирование генетического материала.

В 2006 г. исполнилось 10 лет с момента научно-подтвержденного клонирования животного. Отметим основные вехи после этого события.

1997 г. Американский врач Ричард Сид объявил о строительстве собственной клиники по клонированию человека;

2001 г. Итальянский доктор Северино Антинори объявил о планах создания клонированных детей для бесплотных пар;

2001 г. Декан медицинского факультета Университета Питтсбурга Джеральд Шаттен провел 724 неудачные попытки клонирования обезьяны;

2002 г. Генетик Ирина Полежаева впервые в мире клонировала котенка, а в 2006 г. — лошадь;

2002 г. Президент компании Clonaid Брижит Буаселье объявила о рождении первого клонированного ребенка, не представив никаких научных доказательств;

2004 г. Корейский биолог Хван У Сок разработал новую технологию клонирования человека, которая впоследствии оказалась фальшивкой;

2006 г. Американский медик Панайотис Зевос впервые опубликовал технологию клонирования человека.

Итак работы по клонированию позвоночных были начаты на амфибиях в начале 50-х годов и интенсивно продолжаются вот уже пять десятилетий. Что касается амфибий, то 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.

Клонирование животных может оказаться особенно важно в селекции, так как для получения сельскохозяйственных животных, в частности, крупного рогатого скота, с закрепленными особо ценными качествами обычными приемами требуются десятки лет работы.

Клонирование человека

Клон – это идентичный близнец другого человека, отсроченный во времени. В сущности, речь идет даже не о клонировании, а о получении копии отдельного индивида, поскольку термин «клонирование» предполагает получение некоего множества особей. Но слово уже прижилось, поэтому используется по-прежнему. Научно-фантастические романы и кинофильмы создали у людей впечатление, будто человеческие клоны окажутся бездумными зомби, монстрами вроде Франкенштейна или двойниками.

На самом же деле существует мнение, что клоны человека будут обычными человеческими существами. Их будет вынашивать обычная женщина в течение 9 месяцев, они родятся и будут воспитываться в семье, как и любой другой ребенок. Им потребуется 18 лет, чтобы достичь совершеннолетия, как и всем остальным людям. Следовательно, клон-близнец будет на несколько десятилетий младше своего оригинала, поэтому нет опасности, что люди будут путать клона-близнеца с оригиналом. Так же как и идентичные близнецы, клон и донор ДНК будут иметь различные отпечатки пальцев. Клон не унаследует ничего из воспоминаний оригинального индивида. Благодаря всем этим различиям, клон – это не ксерокопия или двойник человека, а просто младший идентичный близнец. Человеческие клоны будут иметь те же самые юридические права и обязанности, как и любой другой человек. Клоны будут человеческими существами в самом полном смысле. Основные моменты, из-за которых клонирование человека вызывает множество возражений, следующие:

становление человека как личности, базируется не только на биологической наследственности, оно определяется также семейной, социальной и культурной средой. При клонировании индивида невозможно воссоздать все те условия воспитания и обучения, которые сформировали личность его прототипа (донора ядра).

при бесполом размножении изначально жесткая запрограммированность генотипа предопределяет меньшее разнообразие взаимодействий развивающегося организма с изменяющимися условиями среды (по сравнению с половым размножением, когда в формировании индивида участвуют два генома, сложным и непредсказуемым образом взаимодействующие между собой и с окружающей средой). Это возражение базируется на т.н. экстремальной экстраполяции. На планете существует более 5 млрд. людей. Очевидно, на первых порах клонирование человека будет производиться очень в скромных масштабах из-за предполагаемой стоимости процедуры. Кроме того, большинство женщин все же не захотят быть матерями клонов-близнецов. Пройдет много десятилетий прежде, чем общее количество клонов людей достигнет хотя бы 1 млн. человек во всем мире. По процентному соотношению, это составило бы микроскопическую часть от общего населения и не оказало бы никакого воздействия на генетическое разнообразие людей. Но в дальнейшем ограничения станут необходимыми. Но где провести черту? Этот вопрос может оказаться неразрешимым.

практически все религиозные учения настаивают, что появление человека на свет – в «руках» высших сил, что зачатие и рождение должно происходить только естественным путем.

считается, что клонирование человека может привести к созданию уродов и монстров. Клонирование человека часто сопоставляется с генной инженерией человека. При клонировании ДНК копируется, в результате чего появляется еще один человек, точный близнец существующего индивида и следовательно – не монстр или урод. Генная же инженерия подразумевает модификацию человеческой ДНК, в результате чего может появиться человек, непохожий ни на одного другого, ранее существовавшего. Это предположительно могло бы привести к созданию очень необычных людей, даже монстров. Генная инженерия человека, имея большой позитивный потенциал, действительно очень рискованное предприятие, и должна была бы проводиться только с величайшей осторожностью и под надзором. Клонирование же безопасно и банально по сравнению с генной инженерией. Это часто выступает доводом в защиту клонирования: «Если вы опасаетесь клонирования человека, то генная инженерия человека вас должна просто ужасать».

технология не совершенна, она может привести к смерти плода. Ни одна сфера человеческой деятельности не свободна от случайной смерти. Клонирование человека – не исключение. Некоторые из клонированных в Раслине овечек были мертворожденные. В настоящий момент технология клонирования млекопитающих находится в экспериментальной стадии и процент успешных исходов пока что низкий. Судя по дополнительным экспериментам на высших млекопитающих, можно предвидеть, что процедура клонирования будет усовершенствованна вплоть до такого качества, когда риск выкидыша или смерти ребенка будет такой же, что и для остальных рождений

В то же время существует как минимум две веские причины в защиту клонирования:

предоставить возможность семьям зачать детей-близнецов выдающихся личностей;

позволить бездетным парам иметь детей.

Клонирование выдающихся людей явление весьма неоднозначное. В настоящее время невозможно с уверенностью сказать, какой процент близнецов выдающихся людей будет делать равные по значимости вклады в науку, и будет ли давать вообще. В то же время это может сократить вливание посторонних талантов в научную сферу. Однако если запретить клонирование, этого мы никогда и не узнаем. Решительность и энергичность – несомненно, важные характеристики многих выдающихся людей. Есть предположения, что на них сильно влияет генетика. Если же обнаружится, что клоны выдающихся людей не оправдывают репутацию своих предшественников, то стимул для клонирования людей ослабнет. Тогда мы увидим, что люди, будучи информированными, захотят производить клонирование менее часто.

Кроме всего прочего, клонирование человека – это новое и неисследованное правовое поле, которое определенно потребует некоторого законодательного регулирования для предотвращения злоупотреблений.

Интересный, но малоизвестный факт процедуры клонирования, что она производится с замороженными, а не свежими клетками. Это означает, что нет необходимости, чтобы донор ДНК, будь то животное или человек, были живы, когда производится клонирование. Если образец ткани человека заморожен должным образом, человека можно было бы клонировать через длительное время после его смерти. В случае людей, которые уже умерли, и чья ткань не была заморожена, клонирование становится более сложным, и сегодняшняя технология это делать не позволяет. Однако для любого биолога было бы очень смелым заявить, что это невозможно. Если наука сможет разработать метод для получения клона из ДНК уже умершего существа перед ней откроются новые возможности.

Все ткани человека содержат ДНК и могут потенциально быть источником для клонирования. Перечень тканей включает человеческие волосы, кости и зубы. Однако, ДНК начинает медленно разлагаться через несколько недель после смерти, разрушая сегменты генетического кода. Например, по прошествии 60 миллионов лет, сохранились только короткие фрагменты ДНК динозавров, поэтому шансы воспроизведения парка Юрского периода невелики. Однако существуют хорошие шансы восстановления последовательности ДНК из образцов человеческой ткани, т. к. времени прошло существенно меньше. Представьте себе генетический код как книгу, из которой с течением времени случайным образом удаляются абзацы или страницы. Если у нас есть только одна копия книги, полный текст не может быть восстановлен. К счастью, у нас есть больше, чем одна копия. В кости или образце ткани могут быть многие тысячи клеток, каждая со своей копией кода ДНК. Это подобно обладанию тысячами копий той же самой книги. Если какая-либо страница удалена из одной книги, эта страница может оказаться целой невредимой в другой, поэтому, комбинируя информацию из многих клеток, можно в точности восстановить исходный генетический код. Еще один обнадеживающий фактор – что только небольшой процент из трех миллиардов символов генетического кода человека отвечает за индивидуальные различия. Например, генетические коды шимпанзе и людей на самом деле на 99% совпадают. Это означает, что восстанавливать придется менее 1% кода, т.е. только ту часть, которая определяет индивидуальные различия между людьми. Все это за пределами сегодняшней технологии, но принципиально осуществимо.

Очевидно, что клонирование человека имеет громадные потенциальные преимущества и несколько возможных отрицательных последствий. Как и со многими научными достижениями прошлого, такими как самолеты и компьютеры, единственная угроза – это угроза нашей собственной узкой умственной самоудовлетворенности. Клоны человека могут сделать большой вклад в области научного прогресса и культурного развития. В определенных случаях, где предвидятся возможные злоупотребления, их можно предотвратить с помощью узконаправленного специализированного законодательства. С каплей здравого смысла и разумным регулированием, клонирование человека – не есть нечто, чего нужно бояться. Нам следует ожидать его с волнительным нетерпением и поддерживать научные исследования, которые ускорят осуществление клонирования. Исключительные люди находятся среди величайших сокровищ мира. Клонирование человека позволит нам сохранить, а со временем даже восстановить эти сокровища.

Заключение

Клонирование очень важное явление в биологии и науке в целом. Исследования, положившие начало современным достижениям в области клонирования, начали проводиться ещё в XIX в. Немалая роль в исследованиях принадлежит российским и советским учёным. Клонирование растений – явление очень древнее, стало неотъемлемой частью жизнедеятельности людей, в отличие от клонирования животных и человека, где сделаны только первые шаги. Клонирование ценных трансгенных животных может быстро и экономично обеспечить человечество новыми лекарственными препаратами, содержащимися в молоке, специально полученных для этого генно-инженерными методами овец, коз или коров. Клонирование высокопродуктивных домашних животных, в частности, молочных коров, может произвести буквально революцию в сельском хозяйстве, так как только этим методом можно создать не отдельные экземпляры, а целые стада элитных коров. Это же относится к размножению выдающихся спортивных лошадей, ценных пушных зверей, сохранению редких и исчезающих животных в природных популяциях и т.д. Работы с домашними животными очень важны с практической точки зрения, это вызвало подъем среди любителей домашних животных, которые получили возможность получать копии своих любимцев. Новые технологии, без сомнения, приносят пользу человечеству, и их необходимо всячески поощрять. Запреты нужны в тех крайних случаях, когда явно просматривается вред или ущерб для здоровья и благополучия людей. Пока клонирование человека можно отнести к этому разряду. Возможность создавать человеческие копии фактически разделила мир на две части: тех, кто за и тех, кто против. Причем, против оказалось не только большинство религиозных деятелей, но и часть научного сообщества. Противники клонирования утверждают: создание людей с идентичным генетическим кодом противоестественно и аморально. На это сторонники идеи отвечают, что сегодня в мире живет 150 миллионов людей, чей генетический код не уникален. Речь идет о близнецах, у которых гораздо больше общего, чем у клона и его донора. Следующее возражение: клонирование уменьшает генетическое разнообразие и делает человечество более уязвимым в случае эпидемий. Однако сторонники идеи считают, что общее количество клонов будет очень незначительным из-за высокой стоимости процедуры клонирования и нежелания большинства женщин вынашивать клонов. Клонирование может привести к созданию людей-монстров, говорят противники. Сторонники утверждают, что в этом смысле гораздо опаснее генная инженерия, поскольку в этом случае ДНК не копируется, а модифицируется. Клонирование равнозначно принятию на себя роли Бога, полагают представители религиозной оппозиции. Приверженцы идеи отвечают, что священные тексты не содержат явного запрета на клонирование и напоминают, что любое открытие в области медицины в первое время вызывало аналогичные возражения со стороны религиозных деятелей. Сторонники клонирования утверждают, что преимущества, которые дает человечеству это достижение науки, при разумном регулировании значительно перевесит нежелательные последствия. Они полагают, что клонирование даст возможность бездетным парам иметь детей, а обществу – воспроизводить выдающихся личностей: актеров, ученых, спортсменов. Результатом многочисленных дискуссий стало законодательное запрещение экспериментов с эмбриональными клетками в одних странах, в других они, напротив, привели к тому, что эксперименты по клонированию человека, пусть с некоторыми ограничениями, но получили официальное благословение властей. Конец же спору о плюсах и минусах клонирования, видимо, будет положен лишь с появлением первой человеческой копии. Именно тогда появится реальная возможность узнать, что же такое на самом деле этот двойник.

Список литературы

Вир С. Клонирование человека // «NewsWeek», 2007 №12.

Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания. – М.: «Аспект Пресс», 2001.

Жигалов Ю.И. Концепции современного естествознания.- М.: «Гелиос АРВ», 2002.

Концепции современного естествознания // Под ред. С.И.Самыгина. – Ростов-на-Дону, 2003.

Конюхов Б.В. Этическая сторона клонирования. // «Наука и жизнь», 2006. №5.

Корочкин Л.И. Генетическая теория отбора, подбора и методов разведения животных. – Новосибирск: Наука, 1976.

Лось В.А. Основы современного естествознания. – М.: «ИНФРА-М», 2003.

Основы естественно-научных знаний для юристов // Под ред. Е.Р Россинской., – М.: НОРМА-ИНФРА.М, 2000.

Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. – М.: «Культура и спорт», 1997.

Сингер М., Берг П. Гены и геномы: в 2 т. – М.: Мир, 1998.

Хорошавина С.Г. Концепции современного естествознания. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2005.

www.ronl.ru

Доклад - История и методология клонирования

Эта тема прекрасно отражена в статье Конюхова Бориса Владимировича — доктора биологических наук, заведующего лабораторией генетики развития Института общей генетики имени Н.И. Вавилова. Здесь я просто приведу её текст :

Долли — случайность или закономерность?

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. Как будет показано ниже, именно здесь — главное препятствие для клонирования взрослых позвоночных животных.

Первые опыты на амфибиях

Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в начале 50-х годов в опытах на амфибиях. Американские исследователи Бриггс и Кинг разработали микрохирургический метод пересадки ядер эмбриональных клеток с помощью тонкой стеклянной пипетки в лишенные ядра (энуклеированные) яйцеклетки [1]. Они установили, что если брать ядра из клеток зародыша на ранней стадии его развития — бластуле, то примерно в 80% случаев зародыш благополучно развивается дальше и превращается в нормального головастика. Если же развитие зародыша, донора ядра, продвинулось на следующую стадию — гаструлу, то лишь менее чем в 20% случаев оперированные яйцеклетки развивались нормально. Эти результаты позже были подтверждены и в других работах.

Большой вклад в эту область внес английский биолог Гердон. Он первым в опытах с южноафриканскими жабами Xenopus laevis (1962) в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, а уже вполне специализировавшиеся клетки эпителия кишечника плавающего головастика [2]. Ядра яйцеклеток реципиентов он не удалял хирургическим путем, а разрушал ультрафиолетовыми лучами. В большинстве случаев реконструированные яйцеклетки не развивались, но примерно десятая часть их них образовывала эмбрионы. 6,5% из этих эмбрионов достигали стадии бластулы, 2,5% — стадии головастика и только 1% развился в половозрелых особей (рис. 1). Однако появление нескольких взрослых особей в таких условиях могло быть связано с тем, что среди клеток эпителия кишечника развивающегося головастика довольно длительное время присутствуют первичные половые клетки, ядра которых могли быть использованы для пересадки. В последующих работах как сам автор, так и многие другие исследователи не смогли подтвердить данные этих первых опытов.

Позже Гердон модифицировал эксперимент [3]. Поскольку большинство реконструированных яйцеклеток (с ядром клетки кишечного эпителия) погибают до завершения стадии гаструлы, он попробовал извлечь из них ядра на стадии бластулы и снова пересадить их в новые энуклеированные яйцеклетки (такая процедура называется «серийной пересадкой» в отличие от «первичной пересадки»). Число зародышей с нормальным развитием после этого увеличивалось, и они развивались до более поздних стадий по сравнению с зародышами, полученными в результате первичной пересадки ядер.

Затем Гердон вместе с Ласки (1970) стали культивировать in vitro (вне организма в питательной среде) клетки почки, легкого и кожи взрослых животных и использовать уже эти клетки в качестве доноров ядер [4]. Примерно 25% первично реконструированных яйцеклеток развивались до стадии бластулы. При серийных пересадках они развивались до стадии плавающего головастика. Таким образом было показано, что клетки трех разных тканей взрослого позвоночного (X. laevis) содержат ядра, которые могут обеспечить развитие по крайней мере до стадии головастика.

В сною очередь ДиБерардино и Хофнер использовали для трансплантации ядра недслящихся и полносгью дифференцированных клеток крови — эритроцитов лягушки Rana pipiens [5]. После серийной пересадки таких ядер 10% реконструированных яйцеклеток достигали стадии плавающего головастика. Однако даже с помощью многократных серийных пересадок (более 100 клеточных циклов) реконструированные яйцеклетки дальше стадии головастика не развивались.

Таким образом, во многих работах показано, что в случае амфибий донорами ядер могут быть лишь зародыши на ранних стадиях развития. Некоторые авторы называют подобные эксперименты клонированием амфибий, хотя правильнее называть их клонированием эмбрионов амфибий, так как в этом случае мы размножаем бесполым путем не взрослых животных, а зародышей.

Дифференцировка клеток в ходе развития позвоночных сопровождается инактивацией неработающих генов. Поэтому клетки теряют тотипотентность, дифференцировка становится необратимой. В конце концов у одних клеток происходит полное репрессирование генома, у других — в той или иной степени деградирует ДНК, а в некоторых случаях разрушается даже ядро. Однако наряду с дифференцированными кочетками культивируемые in vitro клеточные популяции содержат малодифференцированные стволовые клетки, которые и могут быть использованы как доноры ядер для клонирования млекопитающих.

Опыты с амфибиями показали, что ядра различных типов клеток одного и того же организма генетически идентичны и в процессе клеточной дифференцировки постепенно теряют способность обеспечивать развитие реконструированных яйцеклеток, однако серийные пересадки ядер и культивирование клеток in vitro в какой-то степени увеличивает эту способность.

Неудачи экспериментов с мышами

Успешные опыты с амфибиями заставили ученых задуматься о клонировании эмбрионов млекопитающих, в частности мышей. МакКиннел в одной из своих работ отмечал, что все необходимые для этого методы уже существуют, и непонятно, почему мышь до сих пор не клонирована. По его мнению, первыми объектами должны были стать именно мелкие животные, такие как мышь или кролик. Однако предсказание МакКиннелла не сбылось, хотя в конце 70-х годов опыты на мышах действительно начались и протекали весьма драматично. К тому времени, замечу, весьма основательно были изучены биология и генетика ранних этапов развития млекопитающих, и, в частности, мыши как модельного объекта.

Работа методически оказалась довольно трудной, прежде всего потому, что объем яйцеклетки у млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем у амфибий. Однако эти трудности были успешно преодолены. Экспериментаторы научились микрохирургически удалять пронуклеусы [6] из зигот (оплодотворенных яйцеклеток) мыши и пересаживать в них клеточные ядра ранних эмбрионов. Однако все полученные разными способами зародыши мышей развивались лишь до стадии бластоцисты [7].

6. Пронуклеус — одно из двух гаплоидных ядер в яйце млекопитающих в период после проникновения сперматозоида, но до слияния мужского и женского пронуклеусов в ядро зиготы в процессе оплодотворения. Мужское ядро формируется из ядерного материала сперматозоида, женское — из хромосом яйцеклетки.

7. Бластоциста (бластула) — зародыш млекопитающих на одной из ранних стадий развития, еще до его имплантации в матку.

В 1977 году появилось сенсационное сообщение Хоппе и Илменси о том, что они получили семь взрослых самок мышей, пять из которых имели голько магеринский, а две — отцовский геном [8]. Это, якобы, зависело от гого, какой пронуклеус был оставлен в яйце — женский или мужской, он и определял развитие особи но типу гиногенеза или андрогенеза. Их успех был связан, но описанию авторов, с гем, что, удаляя один нронуклеус, они удваивали число хромосом другого, обрабатывая яйца специальным веществом, затем выращивали полученные диплоидные гомочиготные (с двумя одинаковыми наборами генов) зародыши in vitro до стадии бластоцисты и пересаживали в матку самки-реципиента для дальнейшего развития.

Казалось, теперь можно будет быстро получать млекопитающих со 100%-ной гомозиготностью по всем генам. Это особенно важно в селекции, так как для получения сельскохозяйственных животных, в частности, крупного рогатого скота, с закрепленными особо ценными качествами обычными приемами требуются десятки лет работы.

Однако, к сожалению, данные Хоппе и Илменси подтвердить не удалось, хотя многие пытались это сделать. Оказалось, что полученные любым способом диплоидные андрогенетические и гиногенетические зародыши мышей погибают на тех же стадиях, что и диплоидные партеногенетические (развивающиеся из неоплодотворенной яйцеклетки) эмбрионы.

Значительно усовершенствовав методы извлечения ядер и введения их в клетку, МакГрат и Солтер провели свою серию экспериментов и сообщили, что высокий выход живых мышей они получили, когда в качестве доноров ядер использовали зиготы, но если донорами были ранние эмбрионы, то реконструированные яйцеклетки, как и прежде, развивались только до стадии бластоцисты [9].

Метод МакГрата и Солтера стал широко использоваться разными экспериментаторами. Так, Манн и Ловел-Бадж выделяли пронуклеусы из яиц, активированных к партеногенезу, и пересаживали их энуклеированные зиготы мышей [10]. В этих случаях эмбрионы погибали на ранних стадиях. Если же наоборот, пронуклеусы получали из оплодотворенных яиц и пересаживали в партеногенетически активированные и лишенные ядра яйца, то такие зародыши развивались нормально до рождения. Сурани с соавторами установили, что если добавить женский пронуклеус из зиготы мыши к гаплоидному набору хромосом яйцеклетки, то нормального развития не происходит, добавление же мужского ядра приводит к нормальному развитию [11]. С другой стороны, рекомбинации мужского и женского пронуклеусов из разных оплодотворенных яйцеклеток мышей обеспечивает нормальное развитие, а комбинация двух мужских или двух женских пронуклеусов останавливает развитие эмбриона [12].

Эти опыты показали, что для нормального развития млекопитающих требуются два набора хромосом — отцовский и материнский. Поэтому ни у одного из известных видов млекопитающих не описан партеногенез. Поэтому работы Хоппе и Илменси не удалось повторить.

Однако эти исследователи еще дважды будоражили научное сообщество. В 1982 году они пересадили ядра клеток партеногенетических бластоцист мышей в энуклеированные зиготы Некоторые из этих реконструированных яйцеклеток нормально развивались, и якобы были получены четыре взрослых самки. В свете вышесказанного эти результаты весьма маловероятны.

Гибель партеногенетических (гиногенетических) и андрогенетических зародышей у млекопитающих связана с различной активностью в онтогенезе материнского и отцовского геномов. Механизм, регулирующий эти функциональные различия, был назван геномным импринтингом [13] и изучался в ряде работ, где было показано, что для нормального развития млекопитающих требуется наличие мужского генома. Другая статья Илменси и Хоппе [14] имела еще больший резонанс.

Авторы сообщили о пересадке ядер клеток внутренней клеточной массы бластоцисты в энуклеированные зиготы мышей и получении трех взрослых мышей (двух самок и самца), генетически идентичных донорской линии мышей. Введение ядер-доноров и удаление пронуклеусов из зиготы проводили за один прием, затем реконструированные яйцеклетки культивировали in vitro до стадии бластоцисты и пересаживали в матку самок. Из 16-ти пересаженных бластоцист три развились во взрослых животных. В следующей работе (1982) эти же авторы использовали в качестве доноров ядер клетки эмбрионов еще более поздних стадий (7 суток) и будто бы получили трех половозрелых мышей. Однако никто из работающих в том же направлении не смог добиться подобных результатов, и достоверность данных Илменси и Хоппе была вновь поставлена под сомнение.

МакГрат и Солтер показали, что ядра 8-клеточных зародышей и клеток внутренней клеточной массы бластоцисты не обеспечивают развитие in vitro реконструированных яйцеклеток даже до стадии морулы, которая предшествует стадии бластоцисты [15]. Небольшая часть (5%) ядер 4-клеточных зародышей дает возможность развиваться только до стадии морулы. В то же время 19% реконструированных яйцеклеток, содержащих ядра 2-клеточных зародышей, смогли достичь стадии морулы или бластоцисты.

Эти и многие другие данные показывают, что в эмбриогенезе у мышей клеточные ядра рано теряют тотипотентность, что связано очевидно, с очень ранней активацией генома зародыша — уже на стадии 2-х клеток. У других млекопитающих, в частности, у кроликов, овец и крупного рогатого скота, активация первой группы генов в эмбриогенезе происходит позднее, на 8-16-клеточной стадии. Возможно поэтому первые значительные успехи в клонировании эмбрионов были достигнуты на других видах млекопитающих, а не на мышах. Тем не менее, работы с мышами, несмотря на их непростую судьбу, значительно расширили наши представления о методологии клонирования млекопитающих.

Кролики, коровы и свиньи

Американские исследонатели Стик и Робл, используя методику МакГрата и Солтера, получили 6 живых кроликов, пересадив ядра 8клеточных эмбрионов одной породы в лишенные ядра яйцеклетки кроликов другой породы [16]. Фенотип родившихся полностью соответствовал фенотипу донора.

Однако только 6 из 164 реконструированных яйцеклеток (3,7%) развились в нормальных животных. Это, конечно, очень низкий выход, практически не позволяющий рассчитывать на получение таким методом клона генетически идентичных животных. Ценность этой работы тем не менее в том. что она показала возможность клонирования эмбрионов кроликов.

Работа с реконструированными яйцеклетками крупных домашних животных, коров или овец, идет несколько по-другому. Их сначала культивируют не in vitro, a in vivo — в перевязанном яйцеводе овцы — промежуточного (первого) реципиента. Затем их оттуда вымывают и трансплантируют в матку окончательного (второго) реципиента — коровы или овцы соответственно, где их развитие происходит до рождения детеныша. Уиладсин предложил заключать реконструированные яйцеклетки в агаровый цилиндр, который он затем трансплантировал в перевязанный яйцевод овцы [17]. По данным одних авторов реконструированные зародыши лучше развиваются в яйцеклетке, чем в культуральной среде, хотя некоторые исследователи получили неплохие результаты и при культивировании.

Американцы Робл и его сотрудники, используя щадящий метод извлечения ядра без прокалывания мембраны яйцеклетки, предложенный МакГратом и Солтером, пересаживали в зиготы так называемые кариопласты — мужской и женский пронуклеусы вместе с окружающей их цитоплазмой, а также ядра 2-, 4- или 8-клеточных эбрионов коровы [18]. Сначала зиготы центрифугировали чтобы освободить пронуклеусы от окружающих их гранул желтка, после чего ядра были хорошо видны под микроскопом (рис. 2а), что значительно облегчало их удаление (рис. 2б). При помощи манипулятора и заостренной стеклянной микропипетки извлекали один из бластомеров вместе с ядром из ранних зародышей (рис. 2в) и переносили его в энуклеированную зиготу (рис. 2г).

Реконструированные зародыши были заключены в агаровый цилиндр и пересажены в перевязанный яйцевод овцы. Через пять дней культивирования их вымывали, освобождали от агара и исследовали. Реконструктурированные зародыши в этой работе развивались только в тех случаях, когда в зиготы пересаживали пронуклеусы: 17% таких зародышей достигли стадии морулы или бластоцисты. Два зародыша были пересажены второму реципиенту — в матку коровы, и развитие их завершилось рождением живых телят. Если в качестве доноров использовали ядра 2-, 4- или 8-клеточных зародышей, то реконструированные яйцеклетки не развивались даже до стадии морулы.

Позже были и более успешные работы. Уиладсин, в частности. сообщил, что ему удалось получить четырех генетически идентичных бычков холстейнской породы в результате пересадки в реципиентные яйцеклетки ядер бластомеров одного 32-клеточного зародыша [19] (рис. 3). Автор утверждал, что большинство ядер сохраняет тотипотентность на 32-клеточной стадии, а значительная их часть даже на 64-клеточной стадии, обеспечивая нормальное развитие реконструированных яйцеклеток до стадии ранней бластоцисты в яйцеводе овцы. После пересадки в матку коров — окончательных реципиентов, как полагает автор, они могут и дальше нормально развиваться.

Бондиоли и соавторы, используя в качестве доноров ядер 16-64-клеточные зародыши коров, трансплантировали 463 реконструированных зародыша в матку синхронизированных реципиентов, и было получено 92 живых теленка [20]. Семь из них были генетически идентичны, представляя собой клон, полученный в результате пересадки ядер клеток одного донорского эмбриона.

Таким образом, клеточные ядра зародышей крупного рогатого скота достаточно долго сохраняют тотипотентность и могут обеспечить полное развитие реконструированных яйцеклеток. Иначе говоря, методические трудности клонирования зародышей крупного рогатого скота практически решены. Но остается основная задача — найти донорские ядра, обладающие тотипотентностью, для клонирования взрослых животных.

Клонированию эмбрионов свиней посвящена только одна небольшая работа [21]. Скудность данных, видимо.и связана с определенными трудностями работы с этим объектом.

Клонирование овец

Уиладсин еще в 1986 году показал, что и у эмбрионов овец на 16-клеточной стадии развития ядра сохраняют тотипотентность [22]. Реконструированные яйцеклетки, содержащие ядра бластомеров 16-клеточных зародышей, развивались нормально до стадии бластоцисты в перевязанном яйцеводе овцы (в агаровом цилиндре), а после освобождения от агара и пересадки в матку овцы — второго реципиента — еще 60 дней. В другом случае донорами служили ядра 8-клеточных зародышей и были получены 3 живых ягненка, фенотип которых соотнетстиовал породе овец — доноров.

В 1989 году Смит и Уилмут трансплантировали ядра клеток 16-клеточного эмбриона и ранней бластоцисты в лишенные ядра неоплодотворенные яйцеклетки овец [23]. В первом случае было получено два живых ягненка, фенотип которых соответствовал породе овец — доноров ядер. Во втором случае один полностью сформировавшийся ягненок погиб во время родов. Его фенотип также соответствовал породе — донору. Авторы считали, что в ходе дифференцировки эмбриональных клеток происходит инактивация некоторых важных для развития генов, в результате которой ядра бластоцисты уже не могут репрограммироваться в цитоплазме яйцеклетки и обеспечить нормальное развитие реконструированного зародыша. Поэтому, по мнению авторов, в качестве доноров ядер лучше использовать 16-клеточные эмбрионы или культивируемые in vitro линии эмбриональных клеток, ядра которых обладают тотипотентностью.

Позднее, в 1993-1995 годах, группа исследователей под руководством Уилмута получила клон овец — 5 идентичных животных, донорами ядер которых была культура эмбриональных клеток [24]. Клеточную культуру получали следующим образом: выделяли микрохирургически эмбриональный диск из 9-дневного овечьего эмбриона (бластоцисты) и культивировали клетки in vitro в течение многих пассажей (по крайней мере до 25). Сначала клеточная культура напоминала культуру стволовых недифференцированных эмбриональных клеток, но вскоре, после 2-3-х пассажей, клетки становились уплотненными и морфологически сходными с эпителиальными. Эта линия клеток из 9-дневного зародыша овцы была обозначена как TNT4.

Чтобы донорское ядро и реципиентная цитоплазма находились на сходных стадиях клеточного цикла, останавливали деление культивируемых клеток TNT4 на определенной стадии (GO) и ядра этих клеток пересаживали в энуклеированные яйцеклетки (соответственно на стадии метафазы II). Реконструированные эмбрионы заключали в агар и трансплантировали в перевязанные яйцеводы овец. Через 6 дней эмбрионы вымывали из яйцевода первого реципиента и исследовали под микроскопом. Отбирали те, которые достигли стадии морулы или бластоцисты и пересаживали их в матку овцы — окончательного реципиента, где развитие продолжалось до рождения. Родилось 5 ягнят (самок) из них 2 погибли вскоре после рождения, 3-й в возрасте 10 дней, а 2 оставшихся нормально развивались и достигли 8-9-месячного возраста. Фенотипически все ягнята были сходны с породой овец, от которой получали исходную линию клеток TNT4. Это подтвердил и генетический анализ.

Эта работа, особенно в части культуры эмбриональных клеток, — значительное достижение в клонировании млекопитающих, хотя она и не вызвала столь шумного интереса, как статья того же Уилмута с соавторами, опубликованная в начале 1997 года, где сообщалось, что в результате использования донорского ядра клетки молочной железы овцы было получено клональное животное — овца по кличке Долли [25]. Последняя работа методически во многом повторяет предыдущее исследование 1996 года, но в ней ученые использовали не только эмбриональные, но еще и фибробластоподобные клетки (фибробласты — клетки соединительной ткани) плода и клетки молочной железы взрослой овцы. Клетки молочной железы получали от шестилетней овцы породы финн дорcет, находящейся на последнем триместре беременности. Все три типа клеточных культур имели одинаковое число хромосом — 54, как обычно у овец. Эмбриональные клетки использовали в качестве доноров ядер на 7-9-м пассажах культивирования, фибробластоподобные клетки плода — на 4-6-м пассажах и клетки молочной железы — на 3-6-м пассажах. Деление клеток всех трех типов останавливали на стадии GO и ядра клеток пересаживали в энуклеированные ооциты (яйцеклетки) на стадии метафазы II. Большинство реконструированных эмбрионов сначала культивировали в перевязанном яйцеводе овцы, но некоторые и in vitro в химически определенной среде. Коэффициент выхода морул или бластоцист при культивировании in vitro в одной серии опытов был даже вдвое выше, чем при культивировании в яйцеводе. (Поэтому, видимо, нет строки необходимости в промежуточном реципиенте и можно обойтись культивированием in vitro. Однако для полной уверенности в этом нужны дополнительные данные.)

Выход морул или бластоцист в серии опытов с культурой клеток молочной железы был примерно втрое меньше, чем в двух других сериях, когда в качестве доноров ядер использовали культуру фибробластов плода или эмбриональных клеток. Число живых ягнят в сравнении с числом пересаженных в матку окончательного реципиента морул или бластоцист было также в два раза ниже. В серии опытов с клетками молочной железы из 277 реконструированных яйцеклеток был получен только один живой ягненок, что говорит об очень низкой результативности такого рода экспериментов (0,36%). Анализ генетических маркеров всех семи родившихся в трех сериях экспериментов живых детенышей показал, что клетки молочной железы были донорами ядер для одного, фибробласты плода — для двух и эмбриональные клетки — четырех ягнят. Овца по кличке Долли развилась из реконструированной яйцеклетки, донором ядра которой была культивируемая клетка молочной железы овцы породы финн дорсет и фенотипически не отличается от овец этой породы, но сильно отличается от овцы-реципиента. Анализ генетических маркеров подтвердил этот результат.

Успех авторов этой работы прежде всего связан с использованием длительных клеточных культур, так как после многих пассажей в культуре клеток могли быть отобраны малодифференцированные стволовые клетки, которые, вероятно, и были использованы как доноры ядер. Большое значение также имел тот факт, что авторы, учитывая результаты своих предыдущих работ, синхронизировали стадии клеточного цикла яйцеклеток реципиентов и клеток доноров.

Заключение

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 МакКиннел, внесший большой вклад в работу с амфибиями, утверждал, что полученные результаты не позволяют серьерно говорить о возможности клонирования человека [26] — 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 [27]. 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. МакКиннел 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.

Что касается этической строны дела, клонирование человека вызывает еще больше возражений. Во-первых, становление человека как личности, базируется не только на биологической наследственности, оно определяется также семейной, социальной и культурной средой. При клонировании индивида невозможно воссоздать все те условия воспитания и обучения, которые сформировали личность его прототипа (донора ядра). Во-вторых, при бесполом размножении изначально жесткая запрограммированность генотипа предопределяет меньшее разнообразие взаимодействий развивающегося организма с изменяющимися условиями среды (по сравнению с половым размножением, когда в формировании индивида участвуют два генома, сложным и непредсказуемым образом взаимодействующие между собой и с окружающей средой). В третьих, практически все религиозные учения настаивают, что появление человека на свет — в «руках» высших сил, что зачатие и рождение должно происходить естественным путем.

Подводя итоги, следует признать, что говорить о клонировании человека можно лишь сугубо теоретически. В сущности речь идет даже не о клонировании, а о получении копии отдельного индивида, поскольку термин «клонирование» предполагает получение некоего множества особей. Но слово уже прижилось, поэтому имеет смысл пользоваться им по прежнему. Очевидно, что сегодня вероятность отрицательных последствий этой процедуры значительно перевешивает ее выгоды, поэтому, по моему глубокому убеждению, работы по клонированию человека, как в настоящее время, так и в ближайшем будущем проводить нецелесообразно.

Возможно, через какое-то время, когда будут усовершенствованы все этапы этого сложного биотехнологического метода, ученые, социологи и другие заинтересованные лица смогут вернуться к обсуждению целесообразности клонирования человека. Однако это время, думаю, наступит не скоро, и в любом случае решение вопроса о клонировании того или иного человека будет регламентироваться строгими рамками и правилами, касаясь, возможно, только некоторых медицинских проблем, скажем непреодолимого другими методами бесплодия.

В то же время, работы с домашними животными очень важны с практической точки зрения. Клонирование ценных трансгенных животных может быстро и экономично обеспечить человечество новыми лекарственными препаратами, содержащимися в молоке, специально полученных для этого генноинженерными методами овец, коз или коров. Клонирование высокопродуктивных домашних животных, в частности, молочных коров, может произвести буквально революцию в сельском хозяйстве, так как только этим методом можно создать не отдельные экземпляры, а целые стада элитных коров рекордисток. Это же относится к размножению выдающихся спортивных лошадей, ценных пушных зверей, сохранению редких и исчезающих животных в природных популяциях и т.д.

Новые технологии, без сомнения, приносят пользу человечеству, и их необходимо всячески поощрять. Запреты нужны в тех крайних случаях, когда явно просматривается вред или ущерб для здоровья и благополучия людей. Пока клонирование человека можно отнести к этому разряду. Нравственная сторона проблемы, тем не менее, уже стоит в полный рост. Безудержно оптимистическую позицию, как мне представляется, занимают только люди, плохо знающие вопрос. Тем, кто знает его, ясно: переносить еще не решенную методически научную разработку на человека безнравственно. Федерация научных обществ экспериментальных биологов США — а это более 52 тыс. членов — в октябре 1997 года объявила пятилетний мораторий на эксперименты по клонированию человека. Ведь они подразумевают участие множества конкретных людей, которые захотят дать свои клетки, и суррогатных матерей, которые должны будут выносить плод. А если так велико количество повреждений эмбрионов и мертворождений, если неясен вообще конечный результат, этично ли даже говорить о переносе эксперимента на живых людей? Более того, найдутся безнравственные люди, которые под маркой помощи бесплодным парам, к примеру, начнут выманивать большие деньги, что скомпрометирует саму идею, научный поиск.

Я вовсе не отрицаю того, что в будущем, когда проблема будет полностью решена методически, человечество признает клонирование как метод помощи бесплодным парам, стремящимся иметь родного им ребенка. Хотя говорить, скорее, надо будет не о ребенке как таковом, а об однояйцевом близнеце отца или матери, каким будет клонированный ребенок в биологическом смысле. Но тогда тем более потребуется заранее решить этические и юридические вопросы, как это было для трансплантации органов во многих странах мира. Нормы биоэтики выдвигаются сейчас на первый план. Те нравственные заповеди, которыми человечество пользуется века, к сожалению, не предусматривают новых закономерностей и возможностей, какие вносит в жизнь наука. Поэтому людям и необходимо обсуждать и принимать новые законы общежития, учитывающие новые реальности.

Клоны с изменённой ДНК.

Ну вот и случилось то, чего так долго ждали и чего некоторые так боялись. Появилось сообщение, что ученым из уже знаменитой своей овцой Долли шотландской фирмы PPL Therapeutics (коммерческого отделения Розлин Института в Эдинбурге) удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смогли осуществить клонирование, при котором генетический материал клона был «подправлен» с лучшую сторону.

Но прежде чем продолжать трубить в фанфары, немного истории.

Если помните, все началось с овечки Долли, которая была клонирована в 1996 году учеными из той же шотландской лаборатории, что и сегодняшние овечки. Термин «клонирование» означает выращивание из соматической, неполовой клетки точной генетической копии матери. Клетка взрослой овцы сливалась с взятой у другой овцы яйцеклеткой, из которой предварительно было удалено ядро, содержащее наследственную информацию. Цитоплазма яйцеклетки и ядро взрослой клетки соединялись в своеобразное подобие оплодотворенной яйцеклетки. Из нее выращивался эмбрион, который уже имплантировался третьей овце. То есть в случае с Долли был «обойден» половой процесс и связанная с ним роль случая при комбинировании наследственных задатков. Например, у Долли — белая морда финско-дорсетской породы (от генетической матери), хотя она была выношена черномордой шотландской яркой. После этого открытия начались многочисленные случаи «другого» клонирования-копирования. Многие из них, при том же названии, тем не менее не повторяют эксперимента с Долли.

Есть до сей поры несколько проблем, связанных с Долли. Первая, судя по всему, успешно разрешена. Она заключалась в том, что Долли была не единственным клоном, полученным шотландскими учеными. Клонов было несколько десятков. В живых осталась только одна Долли. Но за четыре года, прошедших с ее рождения, судя по всему, ученым удалось настолько отточить технику клонирования, что брак стал минимальным. Пишу так осторожно, потому что не встречал конкретных цифр смертности различных клонов. Это понятно — кто же захочет расписывать собственные неудачи. Однако, по косвенным данным, даже если брак и существует, то он не настолько велик, как в случае с Долли. (Судя по сообщениям информационных агентств, в нынешнем эксперименте было имплантировано 80 эмбрионов, из них 14 родилось, три овцы дожили до шестимесячного возраста. Результат намного лучше, чем с Долли.)

Вторая проблема гораздо серьезней и масштабней, с научной точки зрения. Несмотря на все победные фанфары в случае с Долли, до сих пор неясным остается ее возраст и связанные с ним проблемы. Дело в том, что, возможно, возраст шестилетней матери настолько сильно «запечатлелся» в ее клетках, что при рождении Долли УЖЕ была немолодой особой. Поэтому так важна была очередная попытка ученых сотворить по методике копирования Долли кого-нибудь другого.

В случае работы доктора Чикара Кубота из Kogashima Cattle Breeding Development Institute и доктора Джерри Янга из Animal Transgenic Facility университета Коннектикута это были клетки из ушной раковины 17-летнего призового быка, из которых получилось шесть телят. В декабре 1997 года Янг и Кубота взяли образцы клеток и поместили их в питательную среду, причем было остановлено их деление. Затем с клетками была проделана такая же операция, что и с Долли. Но! Пересадка ядра с генетической информацией была осуществлена не сразу, а спустя два месяца в одном случае и через три месяца в другом. Четыре теленка родились в декабре 1998 года, два — в феврале 1999 года. Причем, чем больше клетки «мариновались» в пробирке, тем стремительней было их развитие во чреве матери. Таким образом, ученым удалось показать, что возможен и не смертелен перерыв в «сборе» и «пересаживании» клеток к приемной матери.

Этот эксперимент интересен и тем, что, как уже сейчас стало ясно, биологический возраст бычков из ушной раковины МОЛОЖЕ, чем должен был быть и проблема с биологическим возрастом клона разрешена теоретически. Осталось только подобрать ей надежное практическое решение.

Вот таким «поле битвы» научных открытий и идей было до недавнего времени. На этом фоне шотландские ученые сделали еще один, революционный, шаг вперед. Что им удалось и что получилось?

На последний вопрос ответить просто — три овцы, которые были рождены в прошлом году и до сих пор живы. Две (Купид и Диана) из них имеют ген, позволяющий им производить молоко с такими же белками, как и у человека. Третья не имеет измененного генома и просто является контрольным экземпляром.

Из 80 эмбрионов, как я уже упоминал, выжило только три. Ученые связывают такой отсев не с генетическими модификациями овечек, а с теми же сложностями при клонировании.

Что удалось шотландским ученым и как?

Вообще-то внедрение «чужеродных» генов в ДНК животных — не редкость. Не редкость — даже внедрение их в половые клетки до оплодотворения. Но это не позволяет нужным признакам сохраниться в ребенке. В противоположность этим работам, шотландским ученым удалось выработать методику внедрения чужеродных генов в клетку овцы до ее пересадки в яйцеклетку овцы-донора и последующего получения точной копии существа с нужными свойствами.

Был внедрен ген, который благополучно прошел множество проверок и теперь добавляет в молоко овец «лечебный» фермент, используемый в современной фармакологии для лечения наследственной эмфиземии — болезни легких. Так что, пейте люди молоко — дышите глубоко...

Директор фирмы PPL Therapeutics Алан Колман утверждает, что «значение такой методики заключается в том, что мы теперь можем выбирать еще до рождения гены, которые хотим изменить или удалить».

Чем нам это свершение грозит?

Улучшенными свойствами клонов.

Клонами со свойствами, полезными для человека.

Возможностью выращивать для пересадки человеческие органы внутри, например, свиней. Причем, по заданным параметрам и с меньшей вероятностью отторжения. Ученые планируют получить генетически модифицированные клоны свиней уже в следующем году.

Клонированные поросята.

В марте 2000 г., всё та же PPL Therapeutics объявила о том, что в их исследовательском центре родились пять клонированных поросят.

Клонирование свиньи более сложная операция, чем клонирование овец или коров, так как для того, чтобы поддерживать одну беременность необходимо несколько здоровых плодов. Органы свиньи наиболее подходят к человеку по размерам. Свиньи легко размножаются и известны своей неприхотливостью. Но самой большой проблемой остается отторжение органа животного, который человеческий организм не принимает за свой. Именно в этом направлении будут развиваться дальнейшие исследования ученых из Розлин Института. Ученые видят один из возможных путей решения этой проблемы в том, чтобы генетически «замаскировать» органы животного, для того, чтобы человеческий организм не мог распознать их как чужие. Внимание ученых сосредоточено на изучении гена под названием «alpha 1-3 gal transferase», который ответственен за отторжение чужеродных тканей иммунной системой человека.

Еще одной темой для исследования является попытка «очеловечить» генетическим путем органы свиньи, для того чтобы значительно снизить риск отторжения. Для этого предполагается вводить человеческие гены в хромосомы клонируемых свиней.

Той же задачей, но без применения клонирования, занимаются и другие институты. Например, компания «Imutran», расположенная в Кембридже, смогла получить целое стадо свиней, в генетическом наборе которых уже отсутствует одна из ключевых характеристик, ответственная за отторжение чужеродных тканей. Как только будет получена пара мужской и женской особи, они будут готовы производить на свет «генетически чистое потомство», с органами, которые можно будет использовать для трансплантации.

Да… совсем забыл сказать — клонировать человека пока никто не смог. И дело тут не в отличии его от овцы. Просто мало кто решится экспериментировать с 80 эмбрионами человека, чтобы потом получить трех шестимесячных младенцев. Проще выращивать нужные для нас органы во чреве свиньи

Клонирование человеческих эмбрионов.

Уже в сентябре на родине овцы Долли может быть клонирован первый человеческий эмбрион. Правительство Великобритании должно официально озвучить свою позицию по проблеме «терапевтического» клонирования человеческих существ. Речь идет о создании ранних эмбрионов — своего рода банка донорских тканей для конкретных индивидуумов.

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

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Реферат перевозка скоропортящихся грузов
• 
  Реферат на тему фифа
• 
  Реферат молекулярные основы наследственности
• 
  Реферат гдр и фрг
• 
  Рак мочевого пузыря реферат
• 
  Программа для печатания рефератов
• 
  Проблемы ранних браков реферат
• 
  Послевоенное устройство мира реферат
• 
  Острый стенозирующий ларинготрахеит реферат
• 
  Особенности допроса несовершеннолетних реферат
• 
  Оборудование в гостинице реферат