Клонирование — это процесс создания отдельных организмов с идентичными геномами естественным или искусственным путем. В природе некоторые организмы производят клоны посредством бесполого размножения ; это воспроизведение организма самого по себе без партнера известно как партеногенез . В области биотехнологии клонирование — это процесс создания клонированных организмов из клеток и фрагментов ДНК.
Искусственное клонирование организмов, иногда называемое репродуктивным клонированием, часто осуществляется с помощью переноса ядра соматической клетки (SCNT), метода клонирования, при котором жизнеспособный эмбрион создается из соматической клетки и яйцеклетки . В 1996 году овечка Долли получила известность как первое млекопитающее, клонированное из соматической клетки. Другим примером искусственного клонирования является молекулярное клонирование , метод в молекулярной биологии, при котором одна живая клетка используется для клонирования большой популяции клеток, содержащих идентичные молекулы ДНК.
В биоэтике существует множество этических позиций относительно практики и возможностей клонирования . Использование эмбриональных стволовых клеток , которые могут быть получены с помощью SCNT, в некоторых исследованиях стволовых клеток вызвало споры . Клонирование было предложено как средство возрождения вымерших видов . В популярной культуре концепция клонирования — особенно клонирования человека — часто изображается в научной фантастике ; изображения обычно включают темы, связанные с идентичностью, воссозданием исторических личностей или вымерших видов или клонированием для эксплуатации (например, клонирование солдат для ведения войны).
Термин «клон» , придуманный Гербертом Дж. Уэббером , происходит от древнегреческого слова κλών ( klōn ), веточка , которое представляет собой процесс, посредством которого из веточки создается новое растение. В ботанике использовался термин lusus . [1] В садоводстве написание clon использовалось до начала двадцатого века; конечная e вошла в употребление для обозначения гласной — «долгое о» вместо «короткого о». [2] [3] С тех пор как термин вошел в популярный лексикон в более общем контексте, написание clone использовалось исключительно.
Естественное клонирование — это производство клонов без использования методов генной инженерии или вмешательства человека (т. е. искусственное клонирование). [4] Естественное клонирование происходит посредством различных природных механизмов, от одноклеточных организмов до сложных многоклеточных организмов, и позволило формам жизни распространяться на протяжении сотен миллионов лет. Версии этого метода размножения используются растениями, грибами и бактериями, а также это способ, которым клональные колонии воспроизводят себя. [5] [6] Некоторые из механизмов, которые изучаются и используются у растений и животных, — это бинарное деление, почкование, фрагментация и партеногенез. [7] Это также может происходить во время некоторых форм бесполого размножения, когда один родительский организм производит генетически идентичное потомство самостоятельно. [8] [9]
Многие растения хорошо известны своей способностью к естественному клонированию, в том числе черника , орешник , пандо , [10] [11] кофейное дерево Кентукки , мирика и американский ликвидамбар.
Это также происходит случайно в случае однояйцевых близнецов, которые образуются, когда оплодотворенная яйцеклетка разделяется, создавая два или более эмбриона, несущих идентичную ДНК.
Молекулярное клонирование относится к процессу создания нескольких молекул. Клонирование обычно используется для амплификации фрагментов ДНК , содержащих целые гены , но его также можно использовать для амплификации любой последовательности ДНК, такой как промоторы , некодирующие последовательности и случайно фрагментированная ДНК. Оно используется в широком спектре биологических экспериментов и практических приложений, начиная от генетического дактилоскопирования и заканчивая крупномасштабным производством белка. Иногда термин клонирование ошибочно используется для обозначения идентификации хромосомного местоположения гена, связанного с определенным интересующим фенотипом, например, при позиционном клонировании . На практике локализация гена в хромосоме или геномной области не обязательно позволяет изолировать или амплифицировать соответствующую геномную последовательность. Чтобы амплифицировать любую последовательность ДНК в живом организме, эта последовательность должна быть связана с точкой начала репликации , которая представляет собой последовательность ДНК, способную направлять распространение самой себя и любой связанной последовательности. Однако необходим ряд других характеристик, и существует множество специализированных векторов клонирования (небольшой фрагмент ДНК, в который можно вставить чужеродный фрагмент ДНК), которые позволяют производить белки , аффинную маркировку , производить одноцепочечные РНК или ДНК и множество других инструментов молекулярной биологии.
Клонирование любого фрагмента ДНК по сути включает четыре этапа [12]
Хотя эти шаги неизменны среди процедур клонирования, можно выбрать ряд альтернативных путей; они обобщены как стратегия клонирования .
Первоначально необходимо выделить интересующую ДНК, чтобы получить сегмент ДНК подходящего размера. Затем используется процедура лигирования, при которой амплифицированный фрагмент вставляется в вектор ( часть ДНК). Вектор (который часто является кольцевым) линеаризуется с помощью рестриктаз и инкубируется с интересующим фрагментом в соответствующих условиях с ферментом, называемым ДНК-лигазой . После лигирования вектор с интересующей вставкой трансфицируется в клетки. Доступен ряд альтернативных методов, таких как химическая сенсибилизация клеток, электропорация , оптическая инъекция и биолистика . Наконец, трансфицированные клетки культивируются. Поскольку вышеупомянутые процедуры имеют особенно низкую эффективность, необходимо идентифицировать клетки, которые были успешно трансфицированы векторной конструкцией, содержащей желаемую последовательность вставки в требуемой ориентации. Современные клонирующие векторы включают селективные маркеры устойчивости к антибиотикам , которые позволяют расти только клеткам, в которых был трансфицирован вектор. Кроме того, векторы клонирования могут содержать маркеры цветового отбора, которые обеспечивают сине-белый скрининг (альфа-факторную комплементарность) на среде X-gal . Тем не менее, эти этапы отбора не гарантируют абсолютно, что вставка ДНК присутствует в полученных клетках. Для подтверждения успешного клонирования необходимо провести дополнительное исследование полученных колоний. Это можно сделать с помощью ПЦР , анализа рестрикционных фрагментов и/или секвенирования ДНК .
Клонирование клетки означает получение популяции клеток из одной клетки. В случае одноклеточных организмов, таких как бактерии и дрожжи, этот процесс удивительно прост и по сути требует только инокуляции соответствующей среды. Однако в случае клеточных культур многоклеточных организмов клонирование клеток является трудной задачей, поскольку эти клетки не будут легко расти в стандартных средах.
Полезный метод культивирования тканей, используемый для клонирования отдельных линий клеточных линий, включает использование клонирующих колец (цилиндров). [13] В этом методе суспензия отдельных клеток, которые были подвергнуты воздействию мутагенного агента или препарата, используемого для управления селекцией, высевается при высоком разведении для создания изолированных колоний, каждая из которых возникает из одной и потенциально клонированной отдельной клетки. На ранней стадии роста, когда колонии состоят всего из нескольких клеток, стерильные полистирольные кольца (клонирующие кольца), которые были окунуты в жир, помещаются над индивидуальной колонией и добавляется небольшое количество трипсина . Клонированные клетки собираются изнутри кольца и переносятся в новый сосуд для дальнейшего роста.
Перенос ядер соматических клеток , широко известный как SCNT, также может использоваться для создания эмбрионов для исследовательских или терапевтических целей. Наиболее вероятной целью этого является создание эмбрионов для использования в исследованиях стволовых клеток . Этот процесс также называется «исследовательским клонированием» или «терапевтическим клонированием». Цель состоит не в создании клонированных людей (так называемое «репродуктивное клонирование»), а в сборе стволовых клеток, которые могут быть использованы для изучения развития человека и потенциального лечения болезней. Хотя клонированная человеческая бластоциста была создана, линии стволовых клеток еще не были выделены из клонированного источника. [14]
Терапевтическое клонирование достигается путем создания эмбриональных стволовых клеток в надежде на лечение таких заболеваний, как диабет и болезнь Альцгеймера. Процесс начинается с удаления ядра (содержащего ДНК) из яйцеклетки и вставки ядра из взрослой клетки для клонирования. [15] В случае человека с болезнью Альцгеймера ядро из клетки кожи этого пациента помещается в пустую яйцеклетку. Перепрограммированная клетка начинает развиваться в эмбрион, поскольку яйцеклетка реагирует с перенесенным ядром. Эмбрион станет генетически идентичным пациенту. [15] Затем эмбрион сформирует бластоцисту, которая имеет потенциал сформировать/стать любой клеткой в организме. [16]
Причина, по которой SCNT используется для клонирования, заключается в том, что соматические клетки можно легко получить и культивировать в лаборатории. Этот процесс может либо добавлять, либо удалять определенные геномы сельскохозяйственных животных. Ключевой момент, который следует помнить, заключается в том, что клонирование достигается, когда ооцит сохраняет свои нормальные функции, и вместо использования геномов спермы и яйцеклетки для репликации, ядро соматической клетки донора вставляется в ооцит. [17] Ооцит будет реагировать на ядро соматической клетки так же, как он реагировал бы на ядро сперматозоида. [17]
Процесс клонирования конкретного сельскохозяйственного животного с использованием SCNT относительно одинаков для всех животных. Первый шаг — собрать соматические клетки у животного, которое будет клонировано. Соматические клетки можно использовать немедленно или хранить в лаборатории для дальнейшего использования. [17] Самая сложная часть SCNT — это удаление материнской ДНК из ооцита на стадии метафазы II. После этого соматическое ядро можно вставить в цитоплазму яйцеклетки. [17] Это создает одноклеточный эмбрион. Затем сгруппированные соматические клетки и цитоплазма яйцеклетки подвергаются воздействию электрического тока. [17] Эта энергия, как мы надеемся, позволит клонированному эмбриону начать развитие. Успешно развитые эмбрионы затем помещаются в суррогатных реципиентов, таких как корова или овца в случае сельскохозяйственных животных. [17]
SCNT рассматривается как хороший метод для производства сельскохозяйственных животных для потребления в пищу. Он успешно клонировал овец, крупный рогатый скот, коз и свиней. Еще одним преимуществом SCNT является то, что он рассматривается как решение для клонирования исчезающих видов, которые находятся на грани вымирания. [17] Однако нагрузки, оказываемые как на яйцеклетку, так и на введенное ядро, могут быть огромными, что привело к высокой потере полученных клеток в ранних исследованиях. Например, клонированная овца Долли родилась после того, как для SCNT было использовано 277 яйцеклеток, что создало 29 жизнеспособных эмбрионов. Только три из этих эмбрионов дожили до рождения, и только один дожил до взрослого возраста. [18] Поскольку процедура не могла быть автоматизирована и ее приходилось выполнять вручную под микроскопом , SCNT была очень ресурсоемкой. Биохимия, участвующая в перепрограммировании дифференцированного ядра соматической клетки и активации яйцеклетки-реципиента, также была далека от того, чтобы быть хорошо понятой. Однако к 2014 году исследователи сообщали об успешности клонирования на уровне семи-восьми из десяти [19] , а в 2016 году сообщалось, что корейская компания Sooam Biotech производила 500 клонированных эмбрионов в день. [20]
В SCNT не вся генетическая информация донорской клетки переносится, поскольку митохондрии донорской клетки , содержащие собственную митохондриальную ДНК, остаются. Полученные гибридные клетки сохраняют те митохондриальные структуры, которые изначально принадлежали яйцеклетке. В результате клоны, такие как Долли, которые рождаются в SCNT, не являются идеальными копиями донора ядра.
Клонирование организмов (также называемое репродуктивным клонированием) относится к процедуре создания нового многоклеточного организма, генетически идентичного другому. По сути, эта форма клонирования является бесполым методом размножения, при котором оплодотворение или межгаметный контакт не происходит. Бесполое размножение является естественным явлением у многих видов, включая большинство растений и некоторых насекомых. Ученые добились некоторых крупных достижений с помощью клонирования, включая бесполое размножение овец и коров. Существует много этических споров о том, следует ли использовать клонирование. Однако клонирование, или бесполое размножение, [21] было обычной практикой в мире садоводства в течение сотен лет.
Термин «клон» используется в садоводстве для обозначения потомков одного растения, которые были получены путем вегетативного размножения или апомиксиса . Многие сорта садовых растений являются клонами, полученными от одной особи, размноженной каким-либо процессом, отличным от полового размножения. [22] Например, некоторые европейские сорта винограда представляют собой клоны, которые размножались более двух тысячелетий. Другими примерами являются картофель и банан. [23]
Прививку можно рассматривать как клонирование, поскольку все побеги и ветви, появляющиеся в результате прививки, генетически являются клонами одной особи, однако этот конкретный вид клонирования не подвергался этической проверке и обычно рассматривается как совершенно другой вид операции.
Многие деревья, кустарники , виноградные лозы , папоротники и другие травянистые многолетники естественным образом образуют клональные колонии . Части отдельного растения могут отделяться путем фрагментации и расти, становясь отдельными клональными особями. Типичным примером является вегетативное размножение гаметофитных клонов мхов и печеночников с помощью почек . Некоторые сосудистые растения, например, одуванчик и некоторые живородящие злаки, также образуют семена бесполым путем, что называется апомиксисом , что приводит к клональным популяциям генетически идентичных особей.
Клональное происхождение существует в природе у некоторых видов животных и называется партеногенезом (воспроизводство организма самого по себе без партнера). Это бесполая форма размножения, которая встречается только у самок некоторых насекомых, ракообразных, нематод, [24] рыб (например , акула-молот [25] ), медоносных пчел [ 26] и ящериц, включая дракона Комодо [25] и нескольких хлыстохвостов . Рост и развитие происходят без оплодотворения самцом. У растений партеногенез означает развитие эмбриона из неоплодотворенной яйцеклетки и является компонентом процесса апомиксиса. У видов, которые используют систему определения пола XY , потомство всегда будет самкой. Примером является малый огненный муравей ( Wasmannia auropunctata ), который произрастает в Центральной и Южной Америке, но распространился во многих тропических средах.
Искусственное клонирование организмов можно также назвать репродуктивным клонированием .
Ганс Шпеман , немецкий эмбриолог, был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1935 году за открытие эффекта, который сейчас известен как эмбриональная индукция, осуществляемая различными частями эмбриона, которая направляет развитие групп клеток в определенные ткани и органы. В 1924 году он и его студентка Хильда Мангольд первыми осуществили перенос ядра соматической клетки с использованием эмбрионов амфибий — один из первых шагов к клонированию. [27]
Репродуктивное клонирование обычно использует « перенос ядра соматической клетки » (SCNT) для создания животных, которые генетически идентичны. Этот процесс влечет за собой перенос ядра из донорской взрослой клетки (соматической клетки) в яйцеклетку, из которой было удалено ядро, или в клетку из бластоцисты , из которой было удалено ядро. [28] Если яйцеклетка начинает нормально делиться, ее переносят в матку суррогатной матери. Такие клоны не являются строго идентичными, поскольку соматические клетки могут содержать мутации в своей ядерной ДНК. Кроме того, митохондрии в цитоплазме также содержат ДНК, и во время SCNT эта митохондриальная ДНК полностью из яйцеклетки цитоплазматического донора, таким образом, митохондриальный геном не такой же, как у клетки-донора ядра, из которой он был произведен. Это может иметь важные последствия для межвидового переноса ядра, при котором ядерно-митохондриальная несовместимость может привести к смерти.
Искусственное разделение эмбрионов или двойникование эмбрионов , метод, который создает монозиготных близнецов из одного эмбриона, не рассматривается так же, как другие методы клонирования. Во время этой процедуры донорский эмбрион разделяется на два отдельных эмбриона, которые затем могут быть перенесены с помощью переноса эмбрионов . Оптимально это выполняется на стадии 6-8 клеток, где его можно использовать в качестве расширения ЭКО для увеличения количества доступных эмбрионов. [29] Если оба эмбриона успешны, это приводит к появлению монозиготных (идентичных) близнецов .
.jpg/1280px-Edinburgh_July_2014_IMG_4384_(14507598508).jpg)
Долли , овца породы финн-дорсет , была первым млекопитающим, успешно клонированным из взрослой соматической клетки. Долли была создана путем взятия клетки из вымени ее 6-летней биологической матери. [30] Эмбрион Долли был создан путем взятия клетки и вставки ее в яйцеклетку овцы. Потребовалось 435 попыток, прежде чем эмбрион удался. [31] Затем эмбрион был помещен в самку овцы, которая прошла через нормальную беременность. [32] Она была клонирована в Институте Рослина в Шотландии британскими учеными сэром Яном Уилмутом и Китом Кэмпбеллом и жила там с момента своего рождения в 1996 году до своей смерти в 2003 году, когда ей было шесть лет. Она родилась 5 июля 1996 года, но миру о ней было объявлено только 22 февраля 1997 года. [33] Ее чучело было помещено в Королевский музей Эдинбурга , часть Национальных музеев Шотландии . [34]
Долли была общественно значимой, поскольку эта работа показала, что генетический материал из определенной взрослой клетки, предназначенный для экспрессии только определенного подмножества ее генов, может быть переработан для выращивания совершенно нового организма. До этой демонстрации Джон Гердон показал, что ядра из дифференцированных клеток могут дать начало целому организму после трансплантации в энуклеированную яйцеклетку. [35] Однако эта концепция еще не была продемонстрирована в системе млекопитающих.
Первое клонирование млекопитающих (в результате которого появилась Долли) имело показатель успешности 29 эмбрионов на 277 оплодотворенных яйцеклеток, что дало трех ягнят при рождении, один из которых выжил. В эксперименте на коровах с участием 70 клонированных телят треть телят умерла довольно молодой. Первая успешно клонированная лошадь, Прометея , потребовала 814 попыток. Примечательно, что хотя первыми клонами были лягушки, ни одна взрослая клонированная лягушка до сих пор не была получена из соматической взрослой донорской клетки ядра. [36]
Были ранние заявления о том, что у Долли были патологии, напоминающие ускоренное старение. Ученые предположили, что смерть Долли в 2003 году была связана с укорочением теломер , комплексов ДНК-белок, которые защищают конец линейных хромосом . Однако другие исследователи, включая Яна Уилмута , который возглавлял команду, успешно клонировавшую Долли, утверждают, что ранняя смерть Долли из-за респираторной инфекции не была связана с проблемами в процессе клонирования. Эта идея о том, что ядра не постарели необратимо, была показана в 2013 году, как верная для мышей. [37]
Долли была названа в честь исполнительницы Долли Партон , потому что клетки, клонированные для ее создания, были взяты из клетки молочной железы , а Партон известна своим широким декольте. [38]
Современные методы клонирования, включающие перенос ядра , были успешно применены на нескольких видах. Известные эксперименты включают:
Клонирование человека — это создание генетически идентичной копии человека. Этот термин обычно используется для обозначения искусственного клонирования человека, которое представляет собой воспроизведение человеческих клеток и тканей. Он не относится к естественному зачатию и рождению идентичных близнецов . Возможность клонирования человека вызвала споры . Эти этические проблемы побудили несколько стран принять законодательство, касающееся клонирования человека и его законности. На данный момент ученые не намерены пытаться клонировать людей, и они считают, что их результаты должны вызвать более широкое обсуждение законов и правил, которые необходимы миру для регулирования клонирования. [85]
Два часто обсуждаемых типа теоретического клонирования человека — это терапевтическое клонирование и репродуктивное клонирование . Терапевтическое клонирование будет включать клонирование клеток человека для использования в медицине и трансплантации и является активной областью исследований, но не находится в медицинской практике нигде в мире по состоянию на 2024 год [обновлять]. Два распространенных метода терапевтического клонирования, которые исследуются, — это перенос ядра соматической клетки и, в последнее время, индукция плюрипотентных стволовых клеток . Репродуктивное клонирование будет включать создание целого клонированного человека, а не только определенных клеток или тканей. [86]
Существует множество этических позиций относительно возможностей клонирования, особенно клонирования человека . Хотя многие из этих взглядов имеют религиозное происхождение, вопросы, поднимаемые клонированием, встречаются и в светских точках зрения. Перспективы клонирования человека являются теоретическими, поскольку терапевтическое и репродуктивное клонирование человека не используется в коммерческих целях; в настоящее время животных клонируют в лабораториях и в животноводстве .
Сторонники поддерживают разработку терапевтического клонирования для создания тканей и целых органов для лечения пациентов, которые в противном случае не смогут получить трансплантаты, [87] чтобы избежать необходимости в иммунодепрессантах , [86] и предотвратить эффекты старения. [88] Сторонники репродуктивного клонирования считают, что родители, которые в противном случае не могут производить потомство, должны иметь доступ к этой технологии. [89]
Противники клонирования обеспокоены тем, что технология еще недостаточно развита, чтобы быть безопасной [90] , и что она может быть подвержена злоупотреблениям (что приведет к появлению людей, у которых будут изыматься органы и ткани), [91] [92] , а также обеспокоены тем, как клонированные люди смогут интегрироваться в семьи и общество в целом. [93] [94] Клонирование людей может привести к серьезным нарушениям прав человека . [95]
Религиозные группы разделены: некоторые выступают против технологии, поскольку она узурпирует «место Бога» и, в той степени, в которой используются эмбрионы, разрушает человеческую жизнь; другие поддерживают потенциальные преимущества терапевтического клонирования для спасения жизни. [96] [97] Существует по крайней мере одна религия, Раэлитизм , в которой клонирование играет важную роль. [98] [99] [100]
Современные исследования по этой теме посвящены этике, адекватному регулированию и проблемам любого клонирования, осуществляемого людьми, а не потенциально инопланетянами (в том числе в будущем), и в значительной степени также не репликации – также описываемой как клонирование разума [101] [102] [103] [104] – потенциальных эмуляций целого мозга.
Клонирование животных вызывает протест со стороны групп защитников животных из-за того, что многие клонированные животные страдают от пороков развития перед смертью, и хотя еда от клонированных животных была одобрена как безопасная Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США [105] [106] , ее использование вызывает протест со стороны групп, обеспокоенных безопасностью пищевых продуктов. [107] [108]
На практике было предложено включить «требования к лицензированию проектов по исследованию эмбрионов и клиник по лечению бесплодия, ограничения на коммерциализацию яйцеклеток и спермы, а также меры по предотвращению монополизации доступа к линиям стволовых клеток со стороны собственников» в международные правила клонирования, хотя, например, эффективные механизмы надзора или требования к клонированию не были описаны. [109]
Клонирование или, точнее, реконструкция функциональной ДНК вымерших видов десятилетиями была мечтой. Возможные последствия этого были драматизированы в романе 1984 года «Карнозавр» и романе 1990 года «Парк Юрского периода» . [110] [111] Лучшие современные методы клонирования имеют средний уровень успеха 9,4 процента [112] (и до 25 процентов [37] ) при работе с такими знакомыми видами, как мыши, [примечание 1], в то время как клонирование диких животных обычно имеет менее 1 процента успеха. [115]
Появилось несколько банков тканей, включая « Замороженный зоопарк » в зоопарке Сан-Диего , для хранения замороженных тканей самых редких и находящихся под угрозой исчезновения видов в мире. [110] [116] [117] [118] Это также называется «консервативным клонированием». [119] [120]
Инженеры предложили «лунный ковчег» в 2021 году — хранение миллионов образцов семян, спор, спермы и яйцеклеток современных видов Земли в сети лавовых трубок на Луне в качестве генетической резервной копии. [121] [122] [123] Аналогичные предложения были сделаны по крайней мере с 2008 года. [124] Они также включают отправку ДНК человека-клиента, [125] и предложение о «лунной резервной записи человечества», которая включает генетическую информацию, Ави Лёба и др. [126]
Ученые из Университета Ньюкасла и Университета Нового Южного Уэльса объявили в марте 2013 года, что совсем недавно вымершая лягушка, вынашивающая желудок, станет объектом попытки клонирования с целью возрождения вида. [127]
Многие подобные проекты по «восстановлению вымирания» поддерживаются некоммерческой организацией Revive & Restore . [128]
Одной из самых ожидаемых целей для клонирования когда-то был шерстистый мамонт , но попытки извлечь ДНК из замороженных мамонтов не увенчались успехом, хотя совместная российско-японская группа в настоящее время работает над этой целью. [ когда? ] В январе 2011 года газета Yomiuri Shimbun сообщила, что группа ученых во главе с Акирой Иритани из Киотского университета, основываясь на исследованиях доктора Вакаямы, заявила, что они извлекут ДНК из туши мамонта, которая была сохранена в российской лаборатории, и вставят ее в яйцеклетки азиатского слона в надежде получить эмбрион мамонта. Исследователи заявили, что надеются получить детеныша мамонта в течение шести лет. [129] [130] Проблемы колоссальны. Сильно деградировавшая ДНК, которая может быть пригодна для секвенирования, может не подойти для клонирования; ее придется синтетически воссоздавать. В любом случае, при имеющихся в настоящее время технологиях ДНК сама по себе не подходит для клонирования млекопитающих; Требуются неповрежденные жизнеспособные клеточные ядра. Вставка частей реконструированной ДНК мамонта в ядро клетки азиатского слона приведет к гибриду слона и мамонта, а не к настоящему мамонту. [131] Более того, истинное возрождение вида шерстистого мамонта потребует размножающейся популяции, что потребует клонирования нескольких генетически различных, но репродуктивно совместимых особей, что увеличит как объем работы, так и неопределенности, связанные с проектом. Существуют потенциально другие проблемы после клонирования, связанные с выживанием реконструированного мамонта, такие как потребность жвачных животных в особой симбиотической микробиоте в их желудках для пищеварения. [131]
В 2022 году ученые продемонстрировали основные ограничения и масштабы проблем восстановления вымирания на основе генетического редактирования, предположив, что ресурсы, затрачиваемые на более комплексные проекты восстановления вымирания, такие как восстановление шерстистого мамонта, в настоящее время могут быть распределены неэффективно и существенно ограничены. Их анализы «показывают, что даже когда в качестве эталона используется исключительно высококачественная норвежская бурая крыса ( R. norvegicus ), почти 5% последовательности генома не поддаются восстановлению, при этом 1661 ген восстановлен с полнотой ниже 90%, а 26 полностью отсутствуют», что еще больше осложняется тем, что «распределение затронутых регионов не является случайным, но, например, если в качестве порогового значения используется полнота 90%, гены, связанные с иммунным ответом и обонянием, подвергаются чрезмерному воздействию», из-за чего «реконструированная крыса острова Рождества будет лишена признаков, которые, вероятно, имеют решающее значение для выживания в ее естественной или близкой к естественной среде». [132]
На онлайн-сессии Русского географического общества 2021 года министр обороны России Сергей Шойгу упомянул об использовании ДНК 3000-летних скифских воинов для их потенциального возвращения к жизни. Эта идея была описана как абсурдная, по крайней мере, на тот момент в новостных сообщениях, и было отмечено, что скифы, вероятно, изначально не были искусными воинами. [133] [134] [135]
Идея клонирования неандертальцев или возвращения их к жизни в целом является спорной, но некоторые ученые заявили, что это может стать возможным в будущем, и обрисовали несколько вопросов или проблем, связанных с этим, а также общие обоснования для этого. [136] [137] [138] [139] [140] [141]
В 2001 году корова по имени Бесси родила клонированного азиатского гаура , находящегося под угрозой исчезновения вида, но теленок умер через два дня. В 2003 году был успешно клонирован бантенг , а затем три африканских диких кошки из размороженного замороженного эмбриона. Эти успехи дали надежду, что аналогичные методы (с использованием суррогатных матерей другого вида) могут быть использованы для клонирования вымерших видов. Предвидя эту возможность, образцы тканей последнего букардо ( пиренейского козерога ) были заморожены в жидком азоте сразу после его смерти в 2000 году. Исследователи также рассматривают возможность клонирования находящихся под угрозой исчезновения видов, таких как большая панда и гепард . [142] [143] [144] [145]
В 2002 году генетики Австралийского музея объявили, что им удалось воспроизвести ДНК тилацина ( тасманийского тигра), на тот момент вымершего около 65 лет назад, с помощью полимеразной цепной реакции . [146] Однако 15 февраля 2005 года музей объявил, что прекращает проект после того, как тесты показали, что ДНК образцов была слишком сильно разрушена консервантом ( этанолом ). 15 мая 2005 года было объявлено, что проект по тилацину будет возрожден с новым участием исследователей из Нового Южного Уэльса и Виктории . [147]
В 2003 году впервые вымершее животное, пиренейский козерог, упомянутый выше, был клонирован в Центре пищевых технологий и исследований Арагона с использованием законсервированных замороженных клеточных ядер образцов кожи 2001 года и яйцеклеток домашней козы. Козерог умер вскоре после рождения из-за физических дефектов в легких. [148]
После восьмилетнего проекта, включавшего использование новаторской техники клонирования, японские исследователи создали 25 поколений здоровых клонированных мышей с нормальной продолжительностью жизни, продемонстрировав, что клоны по своей сути не являются более короткими по сравнению с естественно рожденными животными. [37] [149] Другие источники отметили, что потомство клонов, как правило, более здоровое, чем исходные клоны, и неотличимо от животных, рожденных естественным путем. [150]
Некоторые утверждали, что овца Долли могла состариться быстрее, чем рожденные естественным путем животные, поскольку она умерла относительно рано для овцы в возрасте шести лет. В конечном счете, ее смерть была приписана респираторному заболеванию, и теория «старения» оспаривается. [151] [ сомнительно – обсудить ]
Подробное исследование, опубликованное в 2016 году [ требуется ссылка ] и менее подробные исследования других авторов показывают, что после того, как клонированные животные проходят первый месяц или два жизни, они, как правило, здоровы. Однако ранние потери беременности и неонатальные потери все еще выше при клонировании, чем при естественном зачатии или вспомогательной репродукции (ЭКО). Текущие исследования пытаются преодолеть эти проблемы. [38]
.jpg/1280px-Doctor_Who_Experience_London_Olympia_(5502759139).jpg)
Обсуждение клонирования в популярных СМИ часто представляет эту тему в негативном свете. В статье в Time от 8 ноября 1993 года клонирование было представлено в негативном ключе, модифицируя « Сотворение Адама » Микеланджело, чтобы изобразить Адама с пятью одинаковыми руками. [152] В выпуске Newsweek от 10 марта 1997 года также критиковалась этика клонирования человека и была включена графика, изображающая идентичных младенцев в мензурках. [153]
Концепция клонирования, в частности клонирования человека, представлена в самых разных научно-фантастических произведениях. Ранним художественным изображением клонирования является «Процесс Бокановского» , который представлен в антиутопическом романе Олдоса Хаксли 1931 года « О дивный новый мир» . Процесс применяется к оплодотворенным человеческим яйцеклеткам in vitro , заставляя их разделяться на идентичные генетические копии оригинала. [154] [155] После возобновления интереса к клонированию в 1950-х годах эта тема была дополнительно исследована в таких работах, как рассказ Пола Андерсона 1953 года «UN-Man» , в котором описывается технология под названием «экзогенез», и книга Гордона Рэттрея Тейлора «Биологическая бомба замедленного действия », которая популяризировала термин «клонирование» в 1963 году. [156]
Клонирование — повторяющаяся тема в ряде современных научно-фантастических фильмов, начиная от боевиков, таких как «Анна и бесконечная сила» , «Мальчики из Бразилии» , «Парк Юрского периода» (1993), «Чужой: Воскрешение» (1997), «Шестой день» (2000), «Обитель зла» (2002), «Звездные войны: Эпизод II — Атака клонов » (2002), «Остров» (2005), «Сказки бездны» (2006) и «Луна» (2009), и заканчивая комедиями, такими как фильм Вуди Аллена 1973 года «Спящий » . [157]
Процесс клонирования представлен в художественной литературе по-разному. Во многих работах описывается искусственное создание людей методом выращивания клеток из ткани или образца ДНК; репликация может быть мгновенной или происходить посредством медленного роста человеческих эмбрионов в искусственных матках . В продолжительном британском телесериале «Доктор Кто» Четвертый Доктор и его спутница Лила были клонированы за считанные секунды из образцов ДНК (« Невидимый враг », 1977), а затем — в явной дань уважения фильму 1966 года «Фантастическое путешествие» — уменьшены до микроскопических размеров, чтобы войти в тело Доктора для борьбы с инопланетным вирусом. Клоны в этой истории недолговечны и могут прожить всего несколько минут, прежде чем погибнут. [158] Научно-фантастические фильмы, такие как «Матрица» и «Звездные войны: Эпизод II — Атака клонов», показали сцены, в которых человеческие плоды культивируются в промышленных масштабах в механических резервуарах. [159]
Клонирование людей из частей тела также является распространенной темой в научной фантастике. Клонирование занимает видное место среди условностей научной фантастики, пародируемых в «Спящем » Вуди Аллена , сюжет которого вращается вокруг попытки клонировать убитого диктатора из его бестелесного носа. [160] В истории «Доктора Кто » 2008 года « Конец путешествия » дубликат версии Десятого Доктора спонтанно вырастает из его отрубленной руки, которая была отрезана в бою на мечах в более раннем эпизоде. [161]
После смерти ее любимой 14-летней собаки породы Котон де Тулеар по имени Саманта в конце 2017 года Барбра Стрейзанд объявила, что она клонировала собаку и теперь «ждет, пока [два клонированных щенка] подрастут, чтобы [она] смогла увидеть, есть ли у них карие глаза [Саманты] и ее серьезность». [162] Операция обошлась в 50 000 долларов через компанию по клонированию домашних животных ViaGen . [163]
В таких фильмах, как «Шестой день» Роджера Споттисвуда 2000 года , где используется образ «огромной тайной лаборатории... заполненной рядами «пустых» человеческих тел, плавающих в резервуарах с питательной жидкостью или в состоянии анабиоза», очевидно, что страх должен быть вызван. По мнению Кларка, биотехнологии обычно «придаются фантастические, но визуально захватывающие формы», в то время как наука либо отодвигается на второй план, либо выдумывается, чтобы соответствовать молодой аудитории. [164] Методы генной инженерии слабо представлены в кино; Майкл Кларк, пишущий для The Wellcome Trust , называет изображение генной инженерии и биотехнологии «серьезно искаженным» [164]
Научная фантастика использовала клонирование, чаще всего и в частности клонирование человека , чтобы поднять вопросы идентичности. [165] [166] A Number — пьеса 2002 года английского драматурга Кэрил Черчилль , в которой рассматривается тема клонирования человека и идентичности, особенно природы и воспитания . История, действие которой происходит в недалеком будущем, структурирована вокруг конфликта между отцом (Солтер) и его сыновьями (Бернард 1, Бернард 2 и Майкл Блэк) — двое из которых являются клонами первого. A Number была адаптирована Кэрил Черчилль для телевидения в совместном производстве BBC и HBO Films . [167]
В 2012 году был создан японский телесериал под названием «Буншин». Главная героиня истории, Марико, женщина, изучающая детскую охрану на Хоккайдо. Она росла, всегда сомневаясь в любви своей матери, которая была совсем не похожа на нее и умерла девять лет назад. Однажды она находит некоторые вещи своей матери в доме родственника и отправляется в Токио, чтобы узнать правду о своем рождении. Позже она обнаружила, что она была клоном. [168]
В телесериале 2013 года «Тёмное дитя » клонирование используется в качестве научного исследования поведенческой адаптации клонов. [169] В том же ключе книга «Двойник» лауреата Нобелевской премии Жозе Сарамаго исследует эмоциональный опыт человека, который обнаруживает, что он является клоном. [170]
Клонирование использовалось в художественной литературе как способ воссоздания исторических личностей. В романе Айры Левина 1976 года «Мальчики из Бразилии» и его экранизации 1978 года Йозеф Менгеле использует клонирование для создания копий Адольфа Гитлера . [171]
В романе Майкла Крайтона 1990 года « Парк Юрского периода» , который породил серию художественных фильмов «Парк Юрского периода» , биоинженерная компания InGen разрабатывает технологию воскрешения вымерших видов динозавров путем создания клонированных существ с использованием ДНК, извлеченной из окаменелостей . Клонированные динозавры используются для заселения парка дикой природы «Парк Юрского периода» для развлечения посетителей. План идет катастрофически неправильно, когда динозавры сбегают из своих вольеров. Несмотря на то, что их выборочно клонируют как самок, чтобы предотвратить их размножение, динозавры развивают способность к размножению посредством партеногенеза . [172]
Использование клонирования в военных целях также было исследовано в нескольких вымышленных произведениях. В «Докторе Кто » инопланетная раса бронированных, воинственных существ, называемых Сонтаранами, была представлена в сериале 1973 года « Воин времени ». Сонтаранцы изображены как приземистые, лысые существа, которые были генетически модифицированы для боя. Их слабое место — «пробиковый вентиль», небольшое гнездо на задней части их шеи, которое связано с процессом клонирования. [173] Концепция клонированных солдат, выведенных для боя, была пересмотрена в « Дочери Доктора » (2008), когда ДНК Доктора была использована для создания женщины-воина по имени Дженни . [174]
Действие фильма 1977 года «Звездные войны» разворачивается на фоне исторического конфликта, называемого Войнами клонов . События этой войны не были полностью исследованы до приквелов «Атака клонов» (2002) и «Месть ситхов» (2005), в которых описывается космическая война , которую ведет огромная армия тяжелобронированных солдат-клонов , которая приводит к основанию Галактической Империи . Клонированные солдаты «изготавливаются» в промышленных масштабах, генетически обусловлены на послушание и боевую эффективность. Также раскрывается, что популярный персонаж Боба Фетт возник как клон Джанго Фетта , наемника, который служил генетическим шаблоном для солдат-клонов. [175] [176]
Повторяющейся подтемой клонирования в фантастике является использование клонов в качестве источника органов для трансплантации . Роман Кадзуо Исигуро 2005 года «Никогда не отпускай меня » и экранизация 2010 года [177] разворачиваются в альтернативной истории , в которой клонированные люди создаются с единственной целью — предоставить донорские органы естественным образом рожденным людям, несмотря на то, что они полностью разумны и обладают самосознанием. Фильм 2005 года «Остров » [178] вращается вокруг похожего сюжета, за исключением того, что клоны не знают о причине своего существования.
Эксплуатация человеческих клонов для опасной и нежелательной работы была рассмотрена в британском научно-фантастическом фильме 2009 года « Луна» . [179] В футуристическом романе « Облачный атлас» и последующем фильме одна из сюжетных линий фокусируется на генетически модифицированном клоне-фабриканте по имени Сонми~451, одном из миллионов, выращенных в искусственном «маточном резервуаре», предназначенном для служения с рождения. Она одна из тысяч, созданных для ручного и эмоционального труда ; сама Сонми работает официанткой в ресторане. Позже она обнаруживает, что единственный источник пищи для клонов, называемый «Мылом», производится из самих клонов. [180]
В фильме «Мы » в какой-то момент до 1980-х годов правительство США создает клонов каждого гражданина Соединенных Штатов с намерением использовать их для контроля над их оригинальными аналогами, подобно куклам вуду . Это не удается, поскольку они могли копировать тела, но не могли копировать души тех, кого они клонировали. Проект заброшен, и клоны оказываются в ловушке, точно отражая действия своих надземных аналогов на протяжении поколений. В настоящее время клоны начинают неожиданную атаку и умудряются завершить массовый геноцид своих ничего не подозревающих аналогов. [181] [182]
{{cite journal}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )