Головна
Реферати » Реферати по біології » Клонування

Клонування

Введення.


Проблема клонування тварин набула останнім часом не тільки наукове, а й соціальне звучання, тому воно широко висвітлюється в ЗМІ, часто некомпетентними людьми і з нерозумінням суті проблеми. У зв'язку з цим виникає необхідність висвітлити становище справи.

Термін клон походить від грецького слова «klon» , що означає гілочка, втеча, нащадок. Клонування можна давати багато визначень, ось деякі найпоширеніші з них, клонування - популяція клітин або організмів відбулися від загального предка шляхом безстатевого розмноження, причому нащадок при цьому генетично ідентичним своєму предку.
Відтворення організмів повністю повторюють особина, можливо тільки в тому випадку, якщо генетична інформація матері буде без будь-яких змін передана дочкам. Але при природному статевому розмноженні цьому перешкоджає мейоз. В ході цього незріла яйцеклітина, має подвійний, або диплоїдний набір хромосом - носіїв спадкової інформації - ділитися двічі і в результаті утворюються чотири гаплоїдних, з одинарним набором хромосом, клітини. Три з них дегенерують, а четверта з великим запасом поживних речовин, стає яйцеклітиною. У багатьох тварин вона в силу гаплоидности не може розвиватися в новий організм. Для цього необхідно запліднення. Організм, який розвинувся з заплідненої яйцеклітини, набуває ознак, які визначаються взаємодією материнської та батьківської спадковості. Отже, при статевому розмноженні мати не може бути повторена в потомстві.
Як же всупереч цій суворої закономірності змусити клітину розвиватися тільки з материнським диплоїдні набором хромосом?
Теоретично рішення цієї важкої біологічної проблеми знайдено.

Рослини.

Клонування, перш за все, спочатку відноситься до вегетативного розмноження. Клонування рослин живцями, нирками або бульбами відомо вже більше 4 тисяч років. Починаючи з 70-х рр. нашого століття для клонування рослин стали широко використовувати невеликі групи і навіть соматичні (нестатеві) клітини.
Справа в тому, що в рослин на відміну від тварин у міру їхнього зростання, в ході клітинної спеціалізації - диференціювання - клітини не втрачають так звані тотипотентність властивості, тобто, не втрачають своєї здатності реалізовувати всю генетичну інформацію, закладену в ядрі. Тому практично будь-яка рослинна клітина, яке зберегло в процесі диференціювання своє ядро, може дати початок новому оргазму. Ця особливість рослинних клітин лежить в основі багатьох методів генетики та селекції.
При вегетативному розмноженні і при клонуванні гени розподіляються по потокам, як у випадку статевого розмноження, а зберігаються в повному складі протягом багатьох поколінь .. Все організми, що входять до складу певного клона мають однаковий набір генів і фенотипически не розрізняються між собою.
Клітинитварин, диференціюючись, позбавляються тотіпотенстності, і в цьому, одна з істотних відмінностей від клітин рослин. Як буде показано нижче саме тут головна перешкода для клонування дорослих хребетних тварин.

Клонування шовкопряда.


В винахід клонування тварин, безсумнівно, треба віддати належне російським ученим. Сто років тому російський зоолог московського університету А.А. Тихомиров вперше відкрив, що яєчка тутового шовкопряда в результаті різних хімічних і фізичних впливів починають розвиватися без запліднення.
Однак цей розвиток, назване партеногенезом, рано зупинялося: партеногенетические ембріони загинули ще до вилуплення личинок з яєць. Але це вже була прелюдія до клонування тварин.
БЛ.Л. Астауров в 30-е гг. в результаті тривалих досліджень, що одержали світову популярність, підібрав термічне вплив, який одночасно активізувало незаплідненої яйце до розвитку і блокувало стадію мейозу, тобто перетворення диплоїдного ядра яйцеклітини в гаплоидное. Розвиток з ядром, що залишилися диплоїдні, закінчувалося вилуплення личинок, точно повторюють генотип матері, включаючи і підлогу. Так, в результаті амейотіческого партеногенезу були отримані перші генетичні копії, ідентичні матері.
Кількість вилупилися партеногенетических гусениць знаходилося в залежності від життєздатності матері.
Тому у «чистих» порід билупленіе гусениць не перевищувало 1%, в той час як у значно більш життєздатних міжрасових гібридів воно досягло 40-50%. Незважаючи на величезний успіх, автор цього методу пережив гірке розчарування: партеногенетическое потомство характеризувалося зниженою життєздатністю на ембріональних і постембріональний стадіях розвитку (гусениці, лялечки, метелики).
Гусениці розвивалися нерівномірно, серед них було багато потворних, а завиті ними кокони розрізнялися за масою. Пізніше Астауров поліпшив метод, застосувавши гібридизацію між селекційними лініями. Так він зміг підвищити життєздатність у нових клонів до норми, але довести до цього рівня інші кількісні ознаки йому не вдалося: наприклад маса партеногенетических коконів не перевищувала 82% від маси нормальних коконів такого самого генотипу.
Пізніше встановили причини партеногенетичною депресії і складними методами, які дозволили накопичувати «гени партеногенезу» , вивели нові високо життєстійкі клони самок, а пізніше і партеногенетических самців. Схрещуючи таких самців зі своїми
«матерями» або схильними до партеногенезу самками інших клонів, отримали потомство з ще більшою схильністю до партеногенезу. Від кращих в цьому відношенні самок закладали нові клони.
В результаті багаторічного відбору вдалося накопичити в генотипі селекціоніруемих клонів небачено велике число генів, що обумовлюють високу схильність до партеногенезу. Вилуплення гусениць досягло 90%, а їх життєздатність підвищилася до 95-100%, випередивши в цьому відношенні звичайні породи і гібриди. Надалі «схрестили» за допомогою партеногенетических самців два генетично різко відрізняються клона різних рас і від кращих гібридних самок вивели сверхжізнеспособние клони.
Нарешті, навчилися клонувати самців шовковичного шовкопряда. Це стало можливим після того, як вдалося отримати самців, у яких все парні гени були ідентичними, або гомозиготними. Спочатку таких самців клонували особливим чоловічим партеногенезом (андрогенезом). Для цього впливом гамма-променів і високої температури позбавляли ядро ??яйця здатності до запліднення. Ядро що проник в таке яйце сперматозоїда, не зустрівши дієздатного жіночого ядра, само, подвоюючи, починало працювати до розвитку чоловічого зародка, який природно повторював генотип батька. Таким способом ведуться чоловічі клони в десятках поколіннях. Пізніше один з таких клонів був перетворений в обоеполовую лінію, також складаються з генетично ідентичних (за винятком статевих хромосом) тепер вже самок і самців. Оскільки що поклав початок цій лінії повністю гомозиготний батько виник в результаті розмноження, прирівняного до самооплодотворению, то сам він і лінія двійників обох статей мають знижену життєздатність. Схрещуючи між собою дві такі лінії, стали без праці отримувати гібридних і високо життєздатних двійників в необмеженій кількості.
Підсумки клонування шовкопряда: отримані клони самок і самців шовковичного шовкопряда для практичного шовківництва непридатні, але це не крах усіх надій. Доцільно використовувати клони задля непостредственноо застосування в шелководческой практиці, а на плем'я для видатного за продуктивністю потомства. Орієнтовна схема використання клонів в промисловому виробництві виглядає наступним чином. З великої кількості коконів вибирають ті, з яких розвиваються видатні за продуктивністю самки, і від кожної отримують партеногенетическое потомство, для подальшої роботи використовують партеногенетических клони, які повторюють високу продуктивність матері і виявляють високу схильність до партеногенезу. За цим слідує схрещування з певними клонованими самцями і з отриманого гібридного покоління вибирають два виробництва, тільки ті клони, які дали прекрасне в усіх відношеннях потомство. Його високі якості обумовлені не тільки попередньої селекцією, а ще й тим, що в процесі відбору особин на високу схильність до партеногенезу в їх генотипі утворюється комплекс генів життєздатності, що компенсує шкідливий вплив штучного розмноження. При перекладі клонів на статеве розмноження цей комплекс, опинившись незбалансованим, сильно підвищує гетерозис.

Перші досліди на амфібія

Можливість клонування ембріонів хребетних вперше була показана в кінці 40-х початку 50-х рр. в дослідах на амфібії, коли російський ембріолог Георгій Вікторович Лопашов розробив метод пересадки (трансплантації) ядер в яйцеклітину жаби. У червні 1948 він відправив в «Журнал загальної біології» статтю, написану за матеріалами власних експериментів. Однак на біду Лопашова в серпні 1948 року відбулася сумнозвісна сесія ВАСГНІЛ, що затвердила з волі комуністичних вождів безоглядне панування в біології малограмотного агронома Т.Д. Лисенка, і набір статті
Лопашова, прийнятій до друку, був розсипаний, бо вона доводила провідну роль ядра і що містяться в ньому хромосом в індивідуальному розвитку організмів. Роботу Лопашова забули, а в 50-х гг. американські ембріологи Бріггс і Кінг виконали подібні досліди, і пріоритет дістався їм, як це часто траплялося в історії російської науки.


Бріггс і Кінг мікрохірургічних метод пересадки ядер ембріональних клітин за допомогою тонкої скляної піпетки в позбавлені ядра клітини (енуклеірованние клітини).


Вони встановили, що якщо брати ядра з клітин зародка на ранній стадії його розвитку - бластуле (бластула - стадія у розвитку зародка, що представляє собою повний куля з одного шару клітин), то приблизно в 80% випадках зародки благополучно розвиваються далі і перетворюються на нормального пуголовка. Якщо ж розвиток зародків просунулося на наступну стадію - гастулу, то лише менш ніж у 20% випадків оперовані клітини розвивалися нормально. Ці результати пізніше були підтверджені в інших роботах.


Великий внесок в цю область вніс англійський біолог Гердон. Він перший в дослідах з південноафриканської жабою Xenopus laevis в якості донора ядер використав не зародкові клітини, а вже цілком спеціалізувалися клітини епітелію кишечника плаваючого пуголовка. Ядра яйцеклітин-реципієнтів він не видаляв хірургічним шляхом, а руйнував ультрафіолетовими променями. У більшості випадків реконструйовані яйцеклітини не розвивалися, але приблизно десята частина з них утворювала ембріони, 5% з цих ембріонів достігали стадії бластули, 2,5% стадії пуголовка і тільки 1% розвивалося в статевозрілі особини (схема) проте поява

Сторінки: 1 2 3 4 5