Генетика и клонирование

При выведении новых сортов растений и пород домашнего скота люди издревле пользовались законами наследственности, не зная, в чём они состоят, но постигая их на практике, опытным путём. В 1865 г. австрийский монах Грегор Мендель первым приоткрыл завесу тайны над этими законами, став основателем науки о наследственности — генетики. Но лишь в начале XX в. учёные смогли глубже проникнуть в секреты строения клеток, а развитие молекулярной генетики во второй половине XX в. позволило клонировать, т. е. создавать генетические копии живых организмов. Первым успехом в клонировании крупных млекопитающих стало рождение в 1996 г. овечки Долли, генетической копии другой овцы.

Овечка Долли
Овечка Долли

История генетики

В 1865 г. Г. Мендель, скрещивая сорта гороха, открыл ряд закономерностей передачи наследственных признаков. Эти «законы Менделя» получили оценку лишь в начале XX в., когда биологи занялись изучением хромосом — открытых в 1880-х гг. образований в ядрах клеток. Хромосомная теория наследственности, выдвинутая в 1910-х гг. американским зоологом Т.Х. Морганом, подтвердила открытый Менделем механизм наследования.

Грегор Мендель
Грегор Мендель

Морган выяснил, что наследование признаков совпадает с наследованием хромосом, и предположил, что в хромосомах находятся единицы наследственности — гены. Это подтвердилось в середине XX в. после «расшифровки» молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), из которых «сделаны» хромосомы. С момента открытия значения ДНК как хранительницы наследственной информации ведёт начало молекулярная генетика — основа генной инженерии, «конструирования» организмов с необходимыми наследственными признаками и клонирования.

Белки и гены

Белки — важнейшие элементы, определяющие рост, развитие и функционирование организма. Каждый тип белка отвечает за формирование своей группы наследственных признаков: пола, группы крови, цвета глаз и волос, формы лица и тела, типа темперамента, склонности к тем или иным заболеваниям. Набор белков индивидуален у каждого человека и делает нас непохожими друг на друга. Каждый белок кодируется своим участком молекулы ДНК — геном. У человека около 30 000 генов, и все они в неизменном виде передаются от предков к потомкам, обуславливая схожесть организмов одного вида. Но сочетание генов, полученных от разных предков, у каждого организма уникально и определяет неповторимость его генотипа. Поэтому невозможно найти двух одинаковых людей, за исключением естественных клонов — однояйцовых близнецов.

Хромосомный набор

В ядре каждой клетки человеческого тела содержится одинаковый набор из 46 видов молекул ДНК, которые в момент деления клетки скручиваются каждая в свою хромосому. 46 хромосом в ядре разделёны на 23 пары. Одну хромосому пары мы наследуем от отца, а другую — от матери. Каждая пара хромосом отвечает за формирование своей группы наследственных признаков. Так, например, 21-я пара — это половые хромосомы, контролирующие формирование половых признаков (у женщин в этой паре 2 хромосомы «X», а у мужчин — хромосомы «X» и «Y»).

Хромосомы делятся вместе с клеткой, создавая такой же набор хромосом (генотип) в новых клетках. Случайный «сбой» при делении может повредить хромосому, со временем повреждения накапливаются, и организм «изнашивается».

Образование сперматозоидов и оплодотворение яйцеклетки
Образование сперматозоидов и оплодотворение яйцеклетки. 1. Ядро обычной клетки мужчины. 2. Перед образованием сперматозоида все парные хромосомы сливаются для обмена генами. 3. Пара хромосом, обменявшихся генами, попадают в ядра разных сперматозоидов. Если яйцеклетку оплодотворит сперматозоид с хромосомой «X» (4) — родится девочка, а если с хромосомой «Y» (5) — мальчик. Сперматозоид (6) оплодотворяет яйцеклетку женщины (7). Непарные хромосомы половых клеток объединяются в пары. 8. Первая клетка нового организма с уникальным генотипом.

Механизм наследования

Половые клетки (сперматозоиды у мужчин и яйцеклетки у женщин) образуются особым делением клеток. Этому делению предшествует обмен генами между парными хромосомами исходной клетки. Одна парная хромосома с новым набором генов при делении попадает в одну половую клетку, другая — в другую. Половые клетки становятся единственными клетками организма с непарным набором хромосом. После оплодотворения, т. е. слияния сперматозоида и яйцеклетки, непарные мужские и женские хромосомы объединяются в пары, и образуется первая клетка нового организма с полным набором хромосом, в которых будут некоторые гены отца и некоторые гены матери. В матке матери клетка разовьется в новый организм.

Наследование групп крови
Наследование групп крови

Генетическое копирование

Если ядро оплодотворённой яйцеклетки особи «А» заменить ядром любой клетки особи «Б», из этой клетки разовьётся клон особи «Б». Для клонирования требуются: донор ядра — клонируемая особь; самка — донор яйцеклетки; суррогатная мать, вынашивающая зародыш клона. В 1952 г. произвели первую пересадку ядра в яйцеклетке лягушки, но клонировать лягушку удалось лишь в 1970 г. В 1980-х гг. генетики освоили технологию пересадки клеточных ядер млекопитающих и получили клоны мышей и кроликов. В 1996 г. появился клон крупного млекопитающего — овечка Долли.

Клонирование овцы
Клонирование овцы

Развитие идеи

Клонированной овце было 6 лет, когда она стала донором ядра. Хромосомы этой овцы уже «состарились», и её клон, Долли, с рождения была «составлена» из старых клеток, поэтому страдала старческими недугами и прожила всего 6 лет, вдвое меньше положенного овце срока. Клонирование человека по этическим соображениям запрещено во всём мире. Но клонирование животных продолжается, хотя из-за разных патологий лишь одна из 300 пересадок ядра завершается рождением клона.




Поделиться ссылкой