Είναι κοινή γνώση ότι η κλωνοποίηση έχει σπάσει τους δεσμούς της επιστήμης και ότι εργαστήρια σε όλο τον κόσμο πειραματίζονται με τεχνικές κλωνοποίησης. Αλλά πώς ακριβώς λειτουργεί η κλωνοποίηση και γιατί δεν έχουμε ακούσει περισσότερα γι 'αυτό; Πιο συγκεκριμένα, γιατί δεν μας έχουν ξεπεράσει ακόμα οι κλώνοι; Δείτε πώς οι ερευνητές κλωνοποιούν τους ζωντανούς οργανισμούς και γιατί παραμένει μια περίπλοκη διαδικασία.
Τύποι Σύγχρονης Κλωνοποίησης
Caroline Davis2010 | Flickr Caroline Davis2010 | Flickr Το "Cloning" δεν είναι μια πολύ επιστημονική λέξη, επομένως δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι υπάρχουν πολλές διαφορετικές τεχνικές που θα μπορούσατε να ονομάσετε κλωνοποίηση. Αυτό περιλαμβάνει την κοινή κλωνοποίηση γονιδίων, όπου αναπαράγονται βιολογικά υλικά - και χρησιμοποιούνται για ιατρικές τεχνικές ή ακόμη και ικανοποιούν τη ζήτηση για ερυθρό κρέας - καθώς και θεραπευτική κλωνοποίηση, η οποία περιλαμβάνει ανταλλαγή DNA πυρήνα μεταξύ αυγών για μια συντομευμένη διαδικασία ανάπτυξης.
Αλλά για το πραγματικό, «αυτό εννοούσα» στυλ κλωνοποίησης, πρέπει να μιλήσουμε πυρηνική μεταφορά σωματικών κυττάρων (SCNT). Αυτός είναι ο τύπος της κλωνοποίησης που παίρνει το DNA ενός ενήλικου δείγματος και το αναπαράγει, έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένα έμβρυο με το ίδιο DNA. Είναι το είδος της επιστήμης που ενέπνευσε τους καταιγίδες και τους δεινόσαυρους στις αγαπημένες μας ταινίες και μάλλον είναι ακριβώς αυτό που σκεφτόσασταν. Ας μιλήσουμε λοιπόν για το πώς λειτουργεί η μεταφορά πυρηνικών σωματικών κυττάρων.
Βήμα 1: Εξαγάγετε DNA από έναν δότη
Πρώτον, οι επιστήμονες χρειάζονται υγιή, ανθεκτικά κύτταρα από έναν δότη - δηλαδή τον οργανισμό που σκοπεύουν να κλωνοποιήσουν. Υπάρχουν διάφορα είδη κυττάρων στον μέσο σεξουαλικό οργανισμό, αλλά τα σωματικά κύτταρα είναι ο «ουδέτερος» τύπος κυττάρου που απλώς κρέμεται κάνοντας τη δουλειά του με τα τυπικά δύο πλήρη σύνολα χρωμοσωμάτων.
Τα σωματικά κύτταρα δεν μπορούν να βρεθούν μεταξύ των ερυθρών αιμοσφαιρίων, αλλά τα λευκά αιμοσφαίρια είναι σωματικά και αποτελούν κοινή πηγή προϊόντων DNA. Τα κύτταρα του δέρματος και το παραδοσιακό μάκτρο του μάγουλου λειτουργούν επίσης, αλλά τα κύτταρα πρέπει να είναι υγιή και άθικτα. Γι 'αυτό συνήθως δεν είναι πρακτικό να προσπαθήσουμε να κλωνοποιήσουμε αρχαία κατεψυγμένα ή παγιδευμένα ζώα: Τα κύτταρα τους είναι σχεδόν πάντα βαριά.
Βήμα 2: Προετοιμάστε ένα ωάριο
Tara Brown Φωτογραφία / Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον Tara Brown Φωτογραφία / Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον Ενώ ένα μέρος της επιστημονικής ομάδας κλωνοποίησης εργάζεται για την εξαγωγή άφθονων σωματικών κυττάρων από τον δότη, ένα άλλο μέρος εργάζεται για την προετοιμασία ενός βιώσιμου κυττάρου ωαρίων. Δεν χρειάζεται απαραίτητα να είναι ένα ωάριο από το ίδιο είδος, αλλά για μεγαλύτερες πιθανότητες επιτυχίας, όσο πιο κοντά τόσο το καλύτερο.
Όταν οι επιστήμονες βρίσκουν τα σωστά μη κατεστραμμένα κύτταρα ωαρίων, εξάγουν προσεκτικά τον πυρήνα του κυττάρου. Ο πυρήνας είναι αυτό που κρατά το μοναδικό σύνολο χρωμοσωμάτων που συμβάλλει στην αναπαραγωγή. Αλλά για την κλωνοποίηση, δεν θέλουν αυτό το DNA - θέλουν ένα άθικτο, κενό κέλυφος που μπορεί να φιλοξενήσει ένα έμβρυο. Έτσι, ο πυρήνας και όλο το DNA του αφαιρείται, ενώ το υπόλοιπο αυγό διατηρείται απαλά.
Βήμα 3: Εισαγάγετε σωματικό κυτταρικό υλικό
Creative Commons Creative Commons Θυμηθείτε, επειδή τα σωματικά κύτταρα είναι πλήρη, τα ενήλικα κύτταρα δεν χρησιμοποιούνται για αναπαραγωγή, έχουν το πλήρες διπλό σύνολο χρωμοσωμάτων, ήδη παρόν και έτοιμο για δράση. Ωστόσο, οι επιστήμονες πρέπει να πάρουν αυτό το DNA στο ωάριο και να προετοιμαστούν να εξελιχθούν σε έναν νέο οργανισμό. Έτσι - πάλι, πολύ προσεκτικά - αφαιρούν τον πυρήνα και τον εισάγουν στο αναμενόμενο, άδειο κελί αυγών.
Ο στόχος είναι να τα συνδυάσετε ξανά σε ένα μόνο κελί, κάτι που δεν είναι εύκολο. Οι τρέχουσες επιτυχημένες τεχνικές χρησιμοποιούν μια πολύ ελαφριά, κατευθυνόμενη ροή ηλεκτρικού ρεύματος έτσι ώστε ο πυρήνας και το ωάριο να συνδέονται μεταξύ τους, και ελπίζουμε ότι συμφωνούν με τη νέα τους διαβίωση.
Βήμα 4: Πείστε το αυγό ότι είναι γονιμοποιημένο και εμφύτευμα
Τώρα έχουμε ένα κλωνοποιημένο αυγό, έτοιμο να αρχίσει να μεγαλώνει! Όμως, ενώ το αυγό έχει δύο σύνολα χρωμοσωμάτων και, θεωρητικά, ό, τι χρειάζεται για να εξελιχθεί σε αντίγραφο του οργανισμού δότη, δεν έχει πραγματικά γονιμοποιηθεί - και δεν μπορεί να γονιμοποιηθεί χωρίς να καταστρέψει τη διαδικασία κλωνοποίησης.
Έτσι, οι επιστήμονες προσπαθούν να πείσουν το αυγό ότι είναι γονιμοποιημένο και πρέπει να αρχίσει να μεγαλώνει. Αυτός είναι ένας άλλος τομέας όπου υπάρχει πολύς πειραματισμός με νέες τεχνικές: Συνήθως, το αυγό υποβάλλεται σε χημικά κοκτέιλ που έχουν σχεδιαστεί για να πυροδοτήσουν τη διαδικασία ανάπτυξης, συχνά ενώ τρελαίνονται με περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια (μερικές φορές η επιστήμη είναι πραγματικά σαν τις ταινίες).
Όταν το κύτταρο αρχίζει να διαιρείται, οι επιστήμονες κινούνται γρήγορα στο επόμενο στάδιο, διατηρώντας το αυγό σε παρόμοιες συνθήκες με την πραγματική αναπαραγωγική διαδικασία. Εάν το αυγό αρχίσει να εξελίσσεται σε έμβρυο που φαίνεται υγιές, συνήθως εμφυτεύουν αυτό το έμβρυο σε ζωντανό θηλυκό οργανισμό για κύηση. Αυτό είναι καλύτερο για το αυγό και πολύ λιγότερο ακριβό από το να προσπαθούμε να μεγαλώσω ένα έμβρυο εξωτερικά σε ένα εργαστήριο.
Βήμα 5: Επαναλάβετε μέχρι τη βιωσιμότητα
Closeup των ερευνητικών εμβρύων Brivanlou lab / Nature Όπως πιθανότατα παρατηρήσατε, υπάρχει κάποια αβεβαιότητα και λεπτή δουλειά σε όλα τα προηγούμενα βήματα. Ακόμη και μικρές ποσότητες κυτταρικής βλάβης μπορεί να είναι καταστροφικές και δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι ένα αυγό με ιατρική ανάπτυξη θα αναπτυχθεί σωστά είτε εντός είτε εκτός του μεταφερόμενου οργανισμού. Με άλλα λόγια, η βιωσιμότητα είναι ένα σημαντικό ζήτημα. Υπάρχουν πολλές αποτυχημένες προσπάθειες και έμβρυα που απλά δεν αναπτύσσονται σωστά (συχνά πηγαίνουν στραβά όταν το έμβρυο είναι μόνο μια μικρή συλλογή κελιών), οπότε χρειάζεται τεράστιοι πόροι, πολύς χρόνος και εκατοντάδες προσπάθειες για τη δημιουργία μιας επιτυχούς κλώνος. Οι επιτυχημένες γεννήσεις είναι σπάνιες.
Ακόμα και τότε, η διαδικασία δεν είναι συνήθως ευγενική στους επιτυχημένους κλώνους. Τείνουν να υποφέρουν από συντομευμένη διάρκεια ζωής και άλλα προβλήματα που συνοψίζονται από αυτό που θα μπορούσατε να ονομάσετε DNA whiplash. Ωστόσο, αυτά τα προβλήματα έχουν μειωθεί καθώς η τεχνολογία έχει προχωρήσει.
Όπου είναι η Κλωνοποίηση σήμερα
Juan Gärtner / 123RF Juan Gärtner / 123RF Η πρώτη αληθινή κλωνοποίηση χρησιμοποιώντας SCNT έγινε το 1996 μετά από 276 προσπάθειες: Η περίφημη Dolly the πρόβατα. Αυτό ακολουθήθηκε γρήγορα από κλωνοποιημένα μοσχάρια στην Ιαπωνία και στη συνέχεια προστέθηκαν πολλά άλλα ζώα στη λίστα, συμπεριλαμβανομένων των γατών, των σκύλων, των κουνελιών, των αρουραίων, των αλόγων και ακόμη και ενός πιθήκου rhesus.
Εκτός από τις φήμες, δεν υπάρχουν ενδείξεις ότι ένας άνθρωπος έχει κλωνοποιηθεί ποτέ - τα πρωτεύοντα είναι ιδιαίτερα δύσκολο να κλωνοποιηθούν και οι άνθρωποι είναι ο πιο δύσκολος από όλους, λόγω του περίπλοκου τρόπου που τα κύτταρα μας χωρίζουν. Οι αναφορές ανθρώπινων κλώνων είτε έχουν αφαιρεθεί είτε έχουν αφαιρεθεί λόγω έλλειψης στοιχείων.
Η πλήρης κλωνοποίηση όπως αυτή έχει επίσης σχετικά μικρή αξία για την επιστημονική κοινότητα μέχρι στιγμής. Η κλωνοποίηση γονιδίων είναι πολύ πιο συμφέρουσα όσον αφορά την υγειονομική περίθαλψη και το κέρδος και είναι πολύ πιο εύκολο να επιτευχθεί. Η αληθινή κλωνοποίηση με το SCNT έχει γίνει κάτι σαν θέαμα ως αποτέλεσμα: Σήμερα, το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τη διαδικασία επικεντρώνεται στις εφαρμογές βλαστικών κυττάρων από επιτυχημένα έμβρυα, αλλά αυτό παραμένει επίσης μια ακριβή, αμφιλεγόμενη διαδικασία για τώρα.
