Секретные результаты опытов клонирования. Сколько их среди нас?
Шрифт:
Первым ученым, выявившим значение партеногенеза в процессе селекции, стал основоположник экспериментальной биологии в России Н. К. Кольцов. Ученый проанализировал возможные комбинации гаплоидных дериватов мейоза при партеногенезе и связал их с гетерозисом и инбридингом.
Фундаментом современных и будущих исследований в области любого партеногенетического исследования в животном мире является исследовательская работа Б. Л. Астаурова и его сотрудников (1932–1974 гг.). Основой исследований стал тщательно разработанный Астауровым метод термической активации неоплодотворенной грены. Данный метод положил начало управлению цитогенетическими процессами раннего развития организма.
Цитологический механизм по методу Астаурова отличается от механизма естественного партеногенеза, функционирующего и в мейотическом партеногенезе, открытом Сато. По этой причине вызывает большой интерес достигнутая возможность искусственного вызывания развития посредством прогревания яйца, предварительно извлеченного из брюшка бабочки. Такой вариант развития, видимо, не наблюдался в истории данного организма, поэтому большинство биологических следствий эксперимента невозможно было предвидеть заранее. Следует отметить, что данные результаты превзошли даже самые смелые ожидания исследователей.
Открытый механизм искусственного партеногенеза относится к амейотическому типу. Он сопровождается образованием исключительно женского потомства, в то время как в исследованиях Сато и в случае спонтанного партеногенеза потомство в большинстве случаев оказывается мужского пола.
Название «термопартеногенез» отражает основную особенность его цитологического механизма (подавление редукции хромосом в женском мейозе). Вследствие этого он перестает быть мейозом и посредством оставшегося эквационного деления преобразуется в митоз. По этой причине обнаруживается не 4 ядерных гаплоидных производных мейоза, а лишь 2 дочерних диплоидных ядра митотического деления. Одно из этих ядер является женским пронуклеусом, а другое — единственным направительным тельцем.
Следует отметить, что это тельце может не отходить в периферический слой ооплазмы, поскольку оно включается в начинающийся процесс ядерного деления, соответствующий дроблению, например яйца морского ежа.
К этому можно добавить установленное в 1911 г. отсутствие кроссинговера в женском мейозе тутового шелкопряда. Таким образом, можно сделать вывод, что дочерние ядра, образующиеся в результате оставшегося от мейоза эквационного деления, должны содержать материнский генотип. Партеногенетическое потомство одной самки должно быть клоном, иными словами, совокупностью генетически идентичных особей.
Позднее Астауровым было осуществлено искусственное клонирование животных, которое принято называть партеногенетическим клонированием. Первое, на что обращалось особое внимание, — изогенность полученных особей клона между собой. Совпадали пол, рисунок покрова, цвет гемолимфы, цвет кокона, грены и повторялись соответствующие признаки самки-оригинала.
Количество клонов увеличивалось в результате введения в работу различных рас, пород, линий шелковичного червя. Астауров разработал схему селекции, на основе которой с каждым геном получали клоны с более высоким процентом полного партеногенеза.
Клонирование живых существ
Клонирование вызвало колоссальный интерес и спровоцировало множество противоречивых мнений как в научных кругах, так и среди широкой публики. Как говорилось выше, в некоторых странах потребовали немедленно запретить исследования по клонированию. В настоящий момент в Великобритании и других странах существуют законы, запрещающие клонирование человека. В США таких законов нет, однако президент Билл Клинтон издал указ, запрещающий использовать федеральный бюджет для поддержки исследований в этой области. Конгрессу США было предложено запретить клонирование человека.
Целью клонирования является получение потомства, генетически идентичного той особи, ядро которой было взято для клонирования. Как известно, ядро клетки содержит информацию (ДНК), определяющую основные характеристики растения или животного. Помимо этого, ДНК, содержащаяся в митохондриях клетки, является совершенно самостоятельной и не зависит от хромосомной ДНК.
В случае с овцой Долли клетки были взяты из тканей вымени и выращены в среде с 0,5 % сыворотки. Эта среда остановила рост клеток на стадии готовности, в результате чего активизировались все гены и клетки стали полностью задействованы. Под воздействием электрических импульсов эти клетки смешали с неоплодотворенными яйцеклетками, из которых предварительно были удалены ядра. После того как в особой среде клетки достигли необходимой стадии развития, эмбрионы вживили в матку другой овцы.
После того как из вымени взрослой овцы были взяты клетки, в результате их смешивания с яйцеклетками было получено 277 соединенных клеток, 29 из которых развивались до стадии бластоцита. Полученные 29 зародышей вживили в матки 13 овец. В результате родился только один живой ягненок — Долли. Неудивительно, что, если в качестве исходного материала для клонирования используются клетки взрослого животного, процент положительных результатов является достаточно низким.
Это долгий и сложный процесс, требующий выращивания донорских клеток в нескольких средах. Кроме того, в данном случае необходимо особым образом вырастить измененную яйцеклетку-реципиент и дождаться окончания необходимого срока беременности. Более удачные результаты достигаются в тех случаях, когда в качестве донорских берутся зародышевые клетки или клетки плода. Однако до тех пор, пока животное не достигнет зрелости, невозможно точно определить, какая особь наиболее подходит для донорских целей….
Возможность успешного клонирования беспозвоночных была выявлена в начале 50-х гг. XX в. в опытах на амфибиях. В апреле 2002 г. в США успешно проходила операция по клонированию свиньи редкой породы. Последняя женская особь по кличке Принцесса из находящегося под угрозой уничтожения семейства свиней в США была успешно клонирована в результате однократной имплантации эмбриона. Работа по клонированию была проведена компанией Infigen в Висконсине. У свиноматки родилось три клона, но один из них был случайно убит суррогатной матерью.
Если бы процент удачных результатов был достаточно высоким, данный метод мог бы существенно облегчить работу животноводов. Клоны характеризуются практически тем же генетическим набором, что и животное, ядра клеток которого были вживлены в яйцеклетки с удаленными ядрами. При этом пол животного не имеет значения.
Опыты с овцами показали, что можно взять клетки здорового животного и получить при этом животное с мясом и шерстью идеального качества. В случае с коровами нужно брать клетки животных, отличающихся большими удоями и качественным мясом.