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

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

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. 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

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

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.