Клонирование — это процесс создания отдельных организмов с идентичными геномами естественным или искусственным путем. В природе некоторые организмы производят клоны путем бесполого размножения ; такое размножение организма 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 овца Долли прославилась тем, что стала первым млекопитающим, клонированным из соматической клетки. Другим примером искусственного клонирования является молекулярное клонирование — метод 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 ), «ветвь» , обозначающего процесс создания нового растения из ветки. В ботанике использовался термин лусус . [1] В садоводстве написание клон использовалось до начала двадцатого века; последняя буква «е» стала использоваться, чтобы указать, что гласная является «долгим о», а не «коротким о». [2] [3] Поскольку этот термин вошел в популярный лексикон в более общем контексте, использовался исключительно орфографический клон .
Естественное клонирование – это производство клонов без использования методов генной инженерии. [4] Это может произойти случайно в случае однояйцевых близнецов, которые образуются, когда оплодотворенная яйцеклетка разделяется, образуя два или более эмбриона, несущих почти идентичную ДНК. Это также может быть частью бесполого размножения, то есть процесса, при котором один родительский организм сам производит генетически идентичное потомство. [5] [6]
Клонирование — естественная форма размножения, которая позволила формам жизни распространяться на протяжении сотен миллионов лет. Это метод размножения, используемый растениями, грибами и бактериями, а также способ размножения клональных колоний . [7] [8] Примеры этих организмов включают растения черники , орешники , деревья Пандо , [9] [10] кофейное дерево Кентукки , мирику и американскую жевательную резинку.
Если искусственное клонирование и естественное клонирование приводят к одному и тому же результату, а именно к образованию клона, то есть организма с идентичными или почти идентичными генами другому организму, то тяжелое положение этого творения очень различно между двумя существами. Основное различие между ними заключается в том, что естественное клонирование не требует вмешательства человека, тогда как искусственное клонирование представляет собой метод генной инженерии. Естественное клонирование происходит с помощью множества природных механизмов: от одноклеточных организмов до сложных многоклеточных организмов. Некоторые механизмы изучены и используются у растений и животных, такие как бинарное деление, почкование, фрагментация, партеногенез. [11]
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. Он используется в широком спектре биологических экспериментов и практических применений, от генетического снятия отпечатков пальцев до крупномасштабного производства белка. Иногда термин «клонирование» ошибочно используется для обозначения идентификации хромосомного местоположения гена, связанного с конкретным представляющим интерес фенотипом, например, при позиционном клонировании . На практике локализация гена в хромосоме или геномной области не обязательно позволяет выделить 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 управлять распространением самой себя и любой связанной последовательности. Однако необходим ряд других функций, и существует множество специализированных векторов клонирования (небольшой участок ДНК, в который может быть вставлен фрагмент чужеродной ДНК), которые позволяют производить белок , аффинное мечение , производство одноцепочечной РНК или ДНК и множество других инструментов молекулярной биологии.
Клонирование любого фрагмента ДНК по существу включает четыре этапа [12]
Хотя эти шаги неизменны для процедур клонирования, можно выбрать ряд альтернативных маршрутов; они обобщены как стратегия клонирования .
Первоначально интересующую ДНК необходимо выделить, чтобы получить сегмент ДНК подходящего размера. Впоследствии используется процедура лигирования, при которой амплифицированный фрагмент вставляется в вектор (часть ДНК). Вектор (который часто имеет кольцевую форму) линеаризуется с использованием ферментов рестрикции и инкубируется с интересующим фрагментом в соответствующих условиях с ферментом, называемым ДНК-лигазой . После лигирования вектор с интересующей вставкой трансфицируют в клетки. Доступен ряд альтернативных методов, таких как химическая сенсибилизация клеток, электропорация , оптическая инъекция и биолистика . Наконец, трансфицированные клетки культивируют. Поскольку вышеупомянутые процедуры имеют особенно низкую эффективность, существует необходимость идентифицировать клетки, которые были успешно трансфицированы векторной конструкцией, содержащей желаемую инсерционную последовательность в необходимой ориентации. Современные векторы для клонирования включают селектируемые маркеры устойчивости к антибиотикам , которые позволяют расти только клеткам, в которые вектор был трансфицирован. Кроме того, векторы клонирования могут содержать маркеры селекции цвета, которые обеспечивают скрининг синего/белого цвета (комплементация альфа-фактора) на среде X-gal . Тем не менее, эти этапы отбора не гарантируют абсолютного присутствия вставки ДНК в полученных клетках. Для подтверждения того, что клонирование прошло успешно, необходимо дальнейшее исследование полученных колоний. Это может быть достигнуто посредством 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 чрезвычайно прост и требует лишь 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 культуры тканей, используемый для клонирования различных линий клеточных линий, включает использование клонирующих колец (цилиндров). [13] В этом методе одноклеточную суспензию клеток, подвергшихся воздействию мутагенного агента или препарата, используемого для стимулирования селекции, высевают в высоком разведении для создания изолированных колоний, каждая из которых возникает из одной и потенциально клональной отдельной клетки. На ранней стадии роста, когда колонии состоят всего из нескольких клеток, над отдельной колонией помещают стерильные полистироловые кольца (клонирующие кольца), смоченные жиром, и добавляют небольшое количество трипсина . Клонированные клетки собираются изнутри кольца и переносятся в новый сосуд для дальнейшего роста.
Перенос ядра соматических клеток , широко известный как SCNT, также может использоваться для создания эмбрионов в исследовательских или терапевтических целях. Наиболее вероятной целью этого является получение эмбрионов для использования в исследованиях стволовых клеток . Этот процесс также называют «исследовательским клонированием» или «терапевтическим клонированием». Цель состоит не в создании клонированных людей (так называемое «репродуктивное клонирование»), а в сборе стволовых клеток, которые можно использовать для изучения развития человека и потенциального лечения болезней. Хотя клональная бластоциста человека уже создана, линии стволовых клеток еще не выделены из клонального 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 взрослой клетки для клонирования. [15] В случае человека с болезнью Альцгеймера ядро клетки кожи этого пациента помещается в пустую яйцеклетку. Перепрограммированная клетка начинает развиваться в эмбрион, поскольку яйцеклетка вступает в реакцию с перенесенным ядром. Эмбрион станет генетически идентичным пациенту. [15] Затем у эмбриона образуется бластоциста, которая потенциально может 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 в ооцит вставляется ядро соматической клетки донора. [17] Ооцит будет реагировать на ядро соматической клетки так же, как и на ядро сперматозоида. [17]
Процесс клонирования конкретного сельскохозяйственного животного с использованием SCNT относительно одинаков для всех животных. Первым шагом является сбор соматических клеток животного, которое будет клонировано. Соматические клетки можно было использовать сразу или хранить в лаборатории для дальнейшего использования. [17] Самая сложная часть SCNT — удаление материнской ДНК из ооцита на метафазе II. Как только это будет сделано, соматическое ядро можно будет внедрить в цитоплазму яйцеклетки. [17] В результате образуется одноклеточный эмбрион. Затем сгруппированные соматические клетки и цитоплазму яйцеклетки подвергают воздействию электрического тока. [17] Надеемся, что эта энергия позволит клонированному эмбриону начать развитие. Успешно развившиеся эмбрионы затем помещают суррогатным реципиентам, таким как корова или овца в случае сельскохозяйственных животных. [17]
SCNT рассматривается как хороший метод производства сельскохозяйственных животных для потребления в пищу. Он успешно клонировал овец, крупный рогатый скот, коз и свиней. Еще одним преимуществом является то, что SCNT рассматривается как решение для клонирования исчезающих видов, находящихся на грани исчезновения. [17] Однако стрессы, оказываемые как на яйцеклетку, так и на введенное ядро, могут быть огромными, что в ранних исследованиях приводило к большим потерям образующихся клеток. Например, клонированная овца Долли родилась после того, как для SCNT было использовано 277 яиц, в результате чего было создано 29 жизнеспособных эмбрионов. Только три из этих эмбрионов дожили до рождения и только один дожил до взрослой жизни. [18] Поскольку процедуру нельзя было автоматизировать и ее приходилось выполнять вручную под микроскопом , SCNT был очень ресурсоемким. Биохимия, связанная с перепрограммированием дифференцированного ядра соматической клетки и активацией яйцеклетки-реципиента, также была далека от понимания. Однако к 2014 году исследователи сообщили, что уровень успеха клонирования составляет от семи до восьми из десяти [19] , а в 2016 году сообщалось, что корейская компания Sooam Biotech производит 500 клонированных эмбрионов в день. [20]
При SCNT не вся генетическая информация донорской клетки передается, поскольку остаются митохондрии донорской клетки , содержащие собственную митохондриальную ДНК . Образовавшиеся гибридные клетки сохраняют те митохондриальные структуры, которые изначально принадлежали яйцеклетке. Как следствие, клоны, такие как Долли, рожденные от SCNT, не являются идеальными копиями донорского ядра.
Клонирование организма (также называемое репродуктивным клонированием) относится к процедуре создания нового многоклеточного организма, генетически идентичного другому. По сути, эта форма клонирования представляет собой бесполый метод размножения, при котором не происходит оплодотворения или контакта между гаметами. Бесполое размножение — естественное явление для многих видов, включая большинство растений и некоторых насекомых. Ученые добились некоторых крупных достижений в области 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 садоводстве на протяжении сотен лет.
Термин «клон» используется в садоводстве для обозначения потомков одного растения, полученных путем вегетативного размножения или апомиксиса . Многие сорта садовых растений представляют собой клоны, полученные от одной особи и размноженные каким-либо способом, отличным от полового размножения. [22] Например, некоторые европейские сорта винограда представляют собой клоны, которые размножаются более двух тысячелетий. Другими примерами являются картофель и банан. [23]
Прививку можно рассматривать как клонирование, поскольку все побеги и ветви, возникающие в результате прививки, генетически являются клоном одной особи, но этот конкретный вид клонирования не подвергается этической проверке и обычно рассматривается как совершенно другой вид операции.
Многие деревья, кустарники , виноградные лозы , папоротники и другие травянистые многолетние растения естественным образом образуют клональные колонии . Части отдельного растения могут отделиться в результате фрагментации и вырасти, образуя отдельные клональные особи. Типичным примером является вегетативное размножение клонов гаметофита мха и печеночника с помощью гемм . Некоторые сосудистые растения, например одуванчик и некоторые живородящие травы, также образуют семена бесполым путем, называемым апомиксисом , что приводит к образованию клональных популяций генетически идентичных особей.
Клональное происхождение существует в природе у некоторых видов животных и называется партеногенезом (воспроизведение организма самостоятельно без партнера). Это бесполая форма размножения, которая встречается только у самок некоторых насекомых, ракообразных, нематод, [24] рыб (например, акулы-молота [25] ), капских пчел [ 26] и ящериц, включая комодского варана [25] ] и несколько хлыстохвостов . Рост и развитие происходит без оплодотворения самцом. У растений партеногенез означает развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки и является компонентом процесса апомиксиса. У видов, использующих систему определения пола XY , потомство всегда будет женского пола. Примером может служить маленький огненный муравей ( Wasmannia auropunctata ), который обитает в Центральной и Южной Америке, но распространился во многих тропических регионах.
Искусственное клонирование организмов можно также назвать репродуктивным клонированием .
Ганс Шпеманн , немецкий эмбриолог , был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1935 году за открытие эффекта, ныне известного как эмбриональная индукция, осуществляемого различными частями эмбриона и направляющего развитие групп клеток в определенные ткани и органы. . В 1924 году он и его ученица Хильда Мангольд первыми осуществили перенос ядра соматических клеток с использованием эмбрионов амфибий – один из первых шагов на пути к клонированию. [27]
Репродуктивное клонирование обычно использует « перенос ядра соматической клетки » (SCNT) для создания генетически идентичных животных. 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 происходит из яйцеклетки цитоплазматического донора, поэтому геном митохондрий не совпадает с геномом клетки-донора ядра, из которой он был получен. Это может иметь важные последствия для межвидового переноса ядер, при котором ядерно-митохондриальная несовместимость может привести к смерти.
Искусственное разделение эмбрионов или двойникование эмбрионов — метод создания 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 можно перенести посредством переноса эмбрионов . Оптимально его проводить на стадии от 6 до 8 клеток, где его можно использовать в качестве расширения ЭКО для увеличения количества доступных эмбрионов. [29] Если оба эмбриона успешны, рождаются монозиготные (идентичные) близнецы .
Долли , овца Финн-Дорсет , была первым млекопитающим, которое было успешно клонировано 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 оказался успешным. [31] Затем эмбрион был помещен в самку овцы, у которой прошла нормальная 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 о ней не было объявлено миру до 22 февраля 1997 года. [33] Ее чучела останки были помещены в Королевский музей Эдинбурга , входящий в состав Национальных музеев Шотландии . [34]
Долли имела общественное значение, поскольку эта работа показала, что генетический материал конкретной взрослой клетки, предназначенный для экспрессии только определенного подмножества своих генов, может быть переработан для выращивания совершенно нового организма. Перед этой демонстрацией Джоном Гердоном было показано, что ядра 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 успех 29 эмбрионов на 277 оплодотворенных яиц, в результате чего при рождении родилось три ягненка, один из которых выжил. В эксперименте на крупном рогатом скоте с участием 70 клонированных телят треть телят умерла совсем молодыми. Для первой успешно клонированной лошади, Прометеи , потребовалось 814 попыток. Примечательно, что хотя первыми клонами были лягушки, ни одна взрослая лягушка, клонированная из донорской соматической клетки взрослого ядра, еще не была получена. [36]
Ранее поступали 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, защищающих концы линейных хромосом . Однако другие исследователи, в том числе Ян Уилмут , который возглавлял команду, которая успешно клонировала Долли, утверждают, что ранняя смерть Долли из-за респираторной инфекции не была связана с проблемами в процессе клонирования. Идея о том, что ядра не стареют необратимо, была верна в 2013 году для мышей. [37]
Долли была названа в честь исполнительницы Долли Партон, потому что для ее создания были клонированы клетки молочной железы , а Партон известна своим обширным 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, то есть воспроизводства человеческих клеток и тканей. Это не относится к естественному зачатию и родам однояйцевых близнецов . Возможность клонирования человека вызвала споры . Эти этические проблемы побудили несколько стран принять законы, касающиеся клонирования человека и его законности. На данный момент ученые не собираются пытаться клонировать людей и считают, что их результаты должны спровоцировать более широкую дискуссию о законах и правилах, которые необходимы миру для регулирования клонирования. [85]
Двумя широко обсуждаемыми типами теоретического клонирования человека являются терапевтическое клонирование и репродуктивное клонирование . Терапевтическое клонирование предполагает клонирование клеток человека для использования в медицине и трансплантации и является активной областью исследований, но по состоянию на 2024 год не применяется в медицинской практике нигде в мире [обновлять]. Двумя распространенными методами терапевтического клонирования, которые сейчас исследуются, являются перенос ядер соматических клеток и, с недавних пор, индукция плюрипотентных стволовых клеток . Репродуктивное клонирование предполагает создание всего 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, возникающие в связи с клонированием, затрагивают и светские точки зрения. Перспективы клонирования человека носят теоретический характер, поскольку терапевтическое и репродуктивное клонирование человека не используется в коммерческих целях; животных в настоящее время клонируют в лабораториях и на предприятиях животноводства .
Сторонники поддерживают развитие терапевтического клонирования для создания тканей и целых органов для лечения пациентов, которые иначе не могут получить трансплантаты, [87] , чтобы избежать необходимости в иммунодепрессантах , [86] и предотвратить последствия старения. [88] Сторонники репродуктивного клонирования считают, что родители, которые иначе 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 ею могут злоупотреблять (что приведет к появлению людей, у которых будут извлекать органы и ткани), [91] [92] поскольку а также опасения по поводу того, как клонированные люди могут интегрироваться в семьи и общество в целом. [93] [94] Клонирование людей может привести к серьёзным нарушениям прав человека . [95]
Религиозные группы разделены: некоторые выступают против этой технологии, поскольку она узурпирует «место Бога» и, в той степени, в которой используются эмбрионы, разрушает человеческую жизнь; другие поддерживают потенциальную пользу терапевтического клонирования для спасения жизней. [96] [97] Существует по крайней мере одна религия, Раэлизм , в которой клонирование играет важную роль. [98] [99] [100]
Современная работа по этой теме касается этики, адекватного регулирования и вопросов 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 всего мозга.
Группы животных выступают против клонирования животных из-за большого количества клонированных животных, которые перед смертью страдают от пороков развития, и хотя FDA США одобрило еду, полученную от клонированных животных, как безопасную, [105] [106] против ее использования. группами, обеспокоенными безопасностью пищевых продуктов. [107] [108]
С практической точки зрения, в международные правила клонирования было предложено включить «лицензионные требования к проектам по исследованию эмбрионов и клиникам по лечению бесплодия, ограничения на коммерческое использование яйцеклеток и спермы, а также меры по предотвращению монополизации доступа к линиям стволовых клеток собственническими интересами» в международные правила клонирования, хотя и например, не описаны эффективные механизмы надзора или требования к клонированию. [109]
Клонирование, или, точнее, реконструкция функциональной ДНК вымерших видов, на протяжении десятилетий было мечтой. Возможные последствия этого были драматизированы в романе 1984 года «Карнозавр» и романе «Парк Юрского периода» 1990 года . [110] [111] Лучшие современные методы клонирования имеют средний показатель успеха 9,4 процента [112] (и целых 25 процентов [37] ) при работе с такими знакомыми видами, как мыши, [примечание 1] при клонировании диких животных. обычно бывает менее 1 процента успешных. [115]
Было создано несколько банков тканей, в том числе « Замороженный зоопарк » в зоопарке Сан-Диего , в котором хранятся замороженные ткани самых редких и находящихся под угрозой исчезновения видов в мире. [110] [116] [117] [118] Это также называется «консервационным клонированием». [119] [120]
Инженеры предложили создать «лунный ковчег» в 2021 году, который будет хранить миллионы образцов семян, спор, спермы и яиц современных видов Земли в сети лавовых трубок на Луне в качестве генетической резервной копии. [121] [122] [123] Подобные предложения поступали 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 Леб и др. [126]
Ученые из Университета Ньюкасла и Университета Нового Южного Уэльса объявили в марте 2013 года, что совсем недавно вымершая лягушка, вынашивающая желудочные яйца, станет объектом попытки клонирования, чтобы возродить этот вид. [127]
Многие такие проекты «Восстановления вымирания» поддерживаются некоммерческой организацией Revive & Restore . [128]
Одной из наиболее ожидаемых целей для клонирования когда-то был шерстистый мамонт , но попытки извлечь ДНК из замороженного мамонта оказались безуспешными, хотя совместная российско-японская команда в настоящее время работает над этой целью. [ когда? ] В январе 2011 года издание Yomiuri Shimbun сообщило, что группа учёных под руководством Акиры Иритани из Киотского университета, опираясь на исследования доктора Вакаямы, заявила, что они извлекут ДНК из туши мамонта, которая сохранилась в российской лаборатории. и вставить его в яйцеклетку азиатского слона в надежде произвести на свет эмбрион мамонта. Исследователи заявили, что надеются произвести на свет детеныша мамонта в течение шести лет. [129] [130] Однако было отмечено, что результатом, если это возможно, будет гибрид слона и мамонта, а не настоящий мамонт. [131] Другая проблема — выживание реконструированного мамонта: жвачные животные для пищеварения полагаются на симбиоз со специфической микробиотой в желудке. [131]
В 2022 году ученые продемонстрировали серьезные ограничения и масштаб проблемы воскрешения вымирания на основе генетического редактирования, предполагая, что ресурсы, потраченные на более комплексные проекты воскрешения, такие как шерстистый мамонт, в настоящее время могут быть недостаточно хорошо распределены и существенно ограничены. Их анализ «показывает, что даже когда в качестве эталона используется чрезвычайно высококачественная европейская бурая крыса ( R. norvegicus ), почти 5% последовательности генома невозможно восстановить, при этом 1661 ген восстановлен с полнотой менее 90%, а 26 полностью восстановлены. отсутствует», что осложняется еще и тем, что «распределение затронутых областей не является случайным, но, например, если в качестве порогового значения используется 90% полнота, гены, связанные с иммунным ответом и обонянием, подвергаются чрезмерному воздействию», из-за чего «реконструированная крыса с острова Рождества будет отсутствовать атрибуты, вероятно, имеющие решающее значение для выживания в естественной или сходной с ней среде». [132]
На онлайн-сессии Русского географического общества в 2021 году министр обороны России Сергей Шойгу упомянул об использовании ДНК 3000-летних скифских воинов, чтобы потенциально вернуть их к жизни. В новостях эта идея была описана как абсурдная, по крайней мере, на тот момент, и было отмечено, что скифы, вероятно, по умолчанию не были опытными воинами. [133] [134] [135]
Идея клонирования неандертальцев или возвращения их к жизни в целом является спорной, но некоторые ученые заявили, что это может быть возможно в будущем, и обозначили 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, 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 других видов) могут быть использованы для клонирования вымерших видов. Предвидя такую 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 гигантская панда и гепард . [142] [143] [144] [145]
В 2002 году генетики Австралийского музея объявили, что они с помощью полимеразной цепной реакции реплицировали ДНК тилацина ( тасманийского тигра), вымершего на тот момент около 65 лет назад . [146] Однако 15 февраля 2005 года музей объявил, что останавливает проект после того, как тесты показали, что ДНК образцов была слишком сильно разрушена консервантом ( этанолом ). 15 мая 2005 года было объявлено, что проект тилацина будет возрожден с новым участием исследователей из Нового Южного Уэльса и Виктории . [147]
В 2003 году впервые вымершее животное, упомянутый выше пиренейский козел, было клонировано в Центре пищевых технологий и исследований Арагона с использованием сохранившихся замороженных клеточных ядер образцов кожи 2001 года и яйцеклеток домашней козы. Козерог умер вскоре после рождения из-за физических дефектов 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 сути не являются менее живущими, чем естественно рожденные животные. [37] [149] Другие источники отмечают, что потомство клонов, как правило, более здоровое, чем исходные клоны, и неотличимо от животных, полученных естественным путем. [150]
Некоторые утверждали, что овца Долли, возможно, старела быстрее, чем рожденные естественным путем животные, поскольку она умерла относительно рано для овцы, в возрасте шести лет. В конечном итоге ее смерть была объяснена респираторным заболеванием, а теория «преклонного старения» оспаривается. [151] [ сомнительно ]
Подробное исследование, опубликованное в 2016 году [ нужна ссылка ], и менее подробные исследования других авторов показывают, что после того, как клонированные животные проходят первый или два месяца жизни, они, как правило, здоровы. Однако ранние потери беременности и неонатальные потери по-прежнему выше при клонировании, чем при естественном зачатии или вспомогательной репродукции (ЭКО). Текущие исследования пытаются решить эти проблемы. [38]
Обсуждение клонирования в популярных средствах массовой информации часто представляет эту тему в негативном свете. В статье в журнале Time от 8 ноября 1993 года клонирование было изображено в негативном ключе: работа Микеланджело « Сотворение Адама » была изменена так, чтобы Адам был изображен с пятью одинаковыми руками. [152] В выпуске Newsweek от 10 марта 1997 года также подвергалась критике этика клонирования человека и содержался рисунок, изображающий идентичных младенцев в мензурках. [153]
Идея клонирования, особенно клонирования человека, фигурирует во многих научно-фантастических произведениях. Ранним художественным изображением клонирования является « Процесс Бокановского» , который фигурирует в романе-антиутопии Олдоса Хаксли 1931 года « О дивный новый мир» . Этот процесс применяется к оплодотворенным человеческим яйцеклеткам in vitro , заставляя их расщепляться на идентичные генетические копии оригинала. [154] [155] После возобновления интереса к клонированию в 1950-х годах эта тема получила дальнейшее развитие в таких работах, как рассказ Пола Андерсона «UN-Man » 1953 года , в котором описывается технология, называемая «экзогенез», и книга Гордона Рэттрея Тейлора. Биологическая бомба замедленного действия , которая популяризировала термин «клонирование» в 1963 году. [156]
Клонирование является повторяющейся темой 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) и «Луна» (2009), а также такие комедии, как фильм Вуди Аллена 1973 года «Спящий» . [157]
В художественной литературе процесс клонирования представлен по-разному. Многие работы изображают искусственное создание человека методом выращивания клеток из образца ткани или ДНК; репликация может быть мгновенной или происходить посредством медленного роста человеческих эмбрионов в искусственных матках . В многолетнем британском телесериале « Доктор Кто » Четвертый Доктор и его спутница Лила были клонированы за считанные секунды из образцов ДНК (« Невидимый враг », 1977), а затем — в очевидной дань уважения фильму 1966 года «Фантастическое путешествие». - уменьшился до микроскопических размеров, чтобы войти в тело Доктора для борьбы с инопланетным вирусом. Клоны в этой истории недолговечны и могут выжить всего несколько минут, прежде чем умрут. [158] В научно-фантастических фильмах, таких как «Матрица» и «Звездные войны: Эпизод II – Атака клонов», показаны сцены, в которых человеческие зародыши культивируются в промышленных масштабах в механических резервуарах. [159]
Клонирование людей из частей тела также является распространенной темой в научной фантастике. Клонирование занимает важное место среди научно-фантастических условностей, пародируемых в «Спящем» Вуди Аллена , сюжет которого сосредоточен вокруг попытки клонировать убитого диктатора из его бестелесного носа. [160] В рассказе Доктора Кто 2008 года « Конец путешествия » дубликат Десятого Доктора спонтанно вырастает из его отрубленной руки, которая была отрезана в бою на мечах в предыдущем эпизоде. [161]
После смерти своей возлюбленной 14-летней Котон де Тулеар по имени Саманта в конце 2017 года Барбра Стрейзанд объявила, что клонировала собаку и теперь «ждёт, пока [два клонированных щенка] подрастут, чтобы [она] могла посмотрим, есть ли у них карие глаза [Саманты] и ее серьезность». [162] Операция обошлась в 50 000 долларов США через компанию по клонированию домашних животных ViaGen . [163]
Научная фантастика использовала клонирование, особенно клонирование человека , чтобы поднять спорные вопросы идентичности. [164] [165] «Число» — пьеса английского драматурга Кэрила Черчилля 2002 года , в которой рассматривается тема клонирования и идентичности человека, особенно природы и воспитания . История, действие которой происходит в ближайшем будущем, построена вокруг конфликта между отцом (Солтер) и его сыновьями (Бернард 1, Бернард 2 и Майкл Блэк), двое из которых являются клонами первого. «Номер» был адаптирован Кэрил Черчилль для телевидения в рамках совместного производства BBC и HBO Films . [166]
В 2012 году был создан японский телесериал «Буншин». Главная героиня истории, Марико, женщина, изучающая вопросы защиты детей на Хоккайдо. Она росла, всегда сомневаясь в любви своей матери, которая совсем не была похожа на нее и умерла девять лет назад. Однажды она находит некоторые вещи своей матери в доме родственников и направляется в Токио, чтобы узнать правду о своем рождении. Позже она обнаружила, что была клоном. [167]
В телесериале 2013 года «Черный сирота» клонирование используется как научное исследование поведенческой адаптации клонов. [168] В том же духе книга лауреата Нобелевской премии Хосе Сарамаго «Двойник» исследует эмоциональные переживания человека, который обнаруживает, что он — клон. [169]
Клонирование использовалось в художественной литературе как способ воссоздания исторических личностей. В романе Иры Левина 1976 года «Мальчики из Бразилии» и его экранизации 1978 года Йозеф Менгеле использует клонирование для создания копий Адольфа Гитлера . [170]
В романе Майкла Крайтона 1990 года «Парк Юрского периода» , который породил серию художественных фильмов о Парке Юрского периода , биоинженерная компания InGen разрабатывает метод 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. Схема идет катастрофически неправильно, когда динозавры покидают свои вольеры. Несмотря на то, что динозавры были выборочно клонированы как самки, чтобы предотвратить их размножение, у динозавров появилась способность к размножению посредством партеногенеза . [171]
Использование клонирования в военных целях также изучалось в нескольких художественных произведениях. В «Докторе Кто» инопланетная раса воинственных существ, одетых в доспехи, называемых сонтаранцами, была представлена в сериале 1973 года « Воин времени ». Сонтаранцы изображаются как приземистые лысые существа, генетически созданные для боя. Их слабое место — «пробное отверстие», небольшая розетка в задней части шеи, связанная с процессом клонирования. [172] Концепция клонированных солдат, выращиваемых для боя, была вновь рассмотрена в фильме « Дочь Доктора » (2008), когда ДНК Доктора используется для создания женщины-воина по имени Дженни . [173]
Действие фильма 1977 года « Звездные войны» разворачивается на фоне исторического конфликта под названием « Войны клонов» . События этой войны не были полностью исследованы до тех пор, пока не были сняты фильмы-приквелы « Атака клонов» (2002) и «Месть ситхов» (2005), в которых изображена космическая война , которую ведет огромная армия тяжелобронированных солдат-клонов , которая привела к созданию Галактическая Империя . Клонированные солдаты «производятся» в промышленных масштабах, генетически обусловленные послушанием и боевой эффективностью. Также выяснилось, что популярный персонаж Боба Фетт возник как клон Джанго Фетта , наемника, который служил генетическим шаблоном для солдат-клонов. [174] [175]
Постоянно повторяющейся подтемой художественной литературы о клонировании является использование клонов в качестве источника органов для трансплантации . Действие романа Кадзуо Исигуро 2005 года « Никогда не отпускай меня» и его экранизации 2010 года [176] происходит в альтернативной истории , в которой клонированные люди создаются с единственной целью — предоставить донорские органы естественно рожденным людям, несмотря на то, что они полностью разумны. и осознающий себя. Фильм 2005 года «Остров» [177] вращается вокруг похожего сюжета, за исключением того, что клоны не подозревают о причине своего существования.
Эксплуатация человеческих клонов для опасных и нежелательных работ была рассмотрена в британском научно-фантастическом фильме 2009 года «Луна» . [178] В футуристическом романе « Облачный атлас» и последующем фильме одна из сюжетных линий сосредотачивается на генетически модифицированном клоне-фабриканте по имени Сонми ~ 451, одном из миллионов, выросших в искусственном «маточном резервуаре», предназначенном служить 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. [179]
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 своими оригинальными аналогами, наподобие кукол вуду . Это не удалось, поскольку они могли копировать тела, но не могли копировать души тех, кого клонировали. Проект заброшен, и клоны оказались в ловушке, точно повторяя действия своих наземных собратьев на протяжении поколений. В настоящее время клоны совершают внезапную атаку и умудряются завершить массовый геноцид своих ничего не подозревающих собратьев. [180] [181]
{{cite journal}}
: CS1 maint: bot: 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 )