ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 591 НЕВСКОГО РАЙОНА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА КЛОНИРОВАНИЕ: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ (научно-исследовательская работа) Работа выполнена ученицей 9 а класса средней школы 591 Невского района Магомедовой Саидой Руководитель: учитель биологии Гнедич Ольга Николаевна САНКТ-ПЕТЕРБУРГ2011

ВВЕДЕНИЕ Клонирование – это самовольное вмешательство человека в природу. По сути, открытие этого метода «создания» живых организмов искусственным путем практически приравнивает силы человека к природным силам. Мой реферат не выносит какого-то окончательного однозначного приговора: можно - нельзя. Цель и задача этой научно- исследовательской работы: как можно более объективно рассмотреть все «за» и «против», также познакомиться с рядом важнейших вопросов и проблем, которые возникли в процессе исследований и разработки клонирования.

КЛОНИРОВАНИЕ Клонирование – получение идентичных потомков при помощи бесполого размножения. По- другому определение клонирования звучит так: клонирование – это процесс изготовления генетически идентичных копий отдельной клетки или организма. То есть эти организмы похожи не только внешне, но и генетический код, заложенный в них, одинаков. Клонирование открывает новые перспективы для садоводов-огородников, фермеров-животноводов, а также для его медицинского применения. Главные задач в данной области: 1. Создание коров, в молоке которых будет содержаться сыворотка человеческого алгаомина. 2. Создание органов животных, которые можно будет использовать для трансплантации человеку

К Животные, выделяющие нужные ферменты Растения, которые смогут сами себя защищать от вредителей Органы и ткани человека, человеческий организм в целом Животные – доноры человеческих органов Животные, с высокой продуктивностью Коровы, с высоким содержанием алгаомина в молоке

СПОСОБЫ КЛОНИРОВАНИЯ 1952 году – Бриге и Кинг первые осуществили успешные опыты по трансплантации ядер клеток тела в яйцеклетку году – англичанин Виладсен разработал метод получения однояйцевых близнецов и эмбрионов овцы и коровы – > развития эмбрионов добиться не удалось году – Дж. Гердон доказал возможность клонирования на лягушках – > лишь в 1983 году учёным удалось получить серийные клоны взрослых амфибий

Как же можно заставить клетку развиваться только с материнским диплоидным набором хромосом? Теоретически решение этой проблемы возможно двумя способами: 1. Хирургическим 2. «Терапевтическим»

ХИРУРГИЧЕСКИЙ МЕТОД Он основан на замене гаплоидного ядра яйцеклетки на диплоидное ядро, взятое из клеток эмбрионов. Эти клетки ещё не дифференцированы, т.е. не началась закладка органов, поэтому их ядра легко заменяют функцию диплоидного ядра только что оплодотворённой клетки. Таким методом в: 1952 г – в США У. Р. Бриггс и Т. Дж. Кинг, 1952 г – в США У. Р. Бриггс и Т. Дж. Кинг, 1960 г – в Англии Д. Б. Гордон получили генетические копии лягушки, 1997 г – шотландец И. Уилмут получает хирургическим путём знаменитую овцу Долли – генетическую копию матери. Очень важно, что этот метод позволяет взять ядро клонируемой особи в зрелом возрасте, когда уже известны её важные для человека хозяйственные признаки. Профессор Нейфах и его коллеги из Института биологии развития Российской генетики скопировали каспийского осетра. Технология :в клетке осетра убивают ядро, на его место вводят два сперматозоида и тепловым ударом заставляют их слиться воедино. Процесс слияния был необходим затем, чтобы удвоить набор хромосом в спермии.

«ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ МЕТОД» Хронологически второй метод изобретён намного раньше. Сто лет назад зоолог Московского университета А.А. Тихомиров открыл, что яйца тутового шелкопряда под воздействием различных химических и физических реакций могут развиваться без оплодотворения. Такое развитие было названо партеногенезом. Но оно рано останавливалось: партеногенетические эмбрионы погибали ещё до вылупления личинок из яиц. Б. Л. Астауров в 30-е годы в результате длительных исследований подобрал термическое воздействие, которое одновременно блокировало стадию мейоза, то есть превращение диплоидного ядра яйцеклетки в гаплоидное, и активировало неоплодотворённое яйцо к развитию.

ИСТОРИЯ КЛОНИРОВАНИЯ Термин «клон» происходит от греческого слова «klon», что означает – веточка, побег, черенок, и имеет отношение, прежде всего, к вегетативному размножению. Начиная с 70-х годов нашего столетия для клонирования растений стали широко использовать небольшие группы и даже отдельные соматические (неполовые) клетки. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе в течение многих поколений. Все организмы, входящие в состав определенного клона, не имеют одинаковый набор генов и фенотипически не различаются между собой. Клетки животных, дифференцируясь, лишаются тотипотентности, и в этом – одно из существенных их отличий от клеток растений. Как будет показано ниже, именно здесь – главное препятствие для клонирования взрослых позвоночных животных.

ОПЫТЫ КЛОНИРОВАНИЯ Первые опыты на амфибиях Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в начале 50-х годов в опытах на амфибиях. Америк. исслед. Бриггс и Кинг разработали микрохирургический метод пересадки ядер эмбриональных клеток с помощью тонкой стеклянной пипетки в лишенные ядра (энуклеированные) яйцеклетки. Большой вклад в эту область внес англ. биолог Гердон. Он первым в опытах с южноафриканскими жабами Xenopus laevis (1962) в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, а уже вполне специализировавшиеся клетки эпителия кишечника, плавающего головастика Во многих работах доказано, что в случае амфибий донорами ядер могут быть лишь зародыши на ранних стадиях развития.

Эксперименты с мышами Успешные опыты с амфибиями заставили ученых задуматься о клонировании млекопитающих, в частности мышей. По мнению Мак Кинелла, первыми объектами должны были стать мелкие животные - мышь или кролик. В конце 70-х годов начались опыты на мышах. Работа была трудной, потому, что объем яйцеклетки у млекопитающих примерно в тысячу раз меньше, чем у амфибий. В 1977 году появилось сенсационное сообщение Хоппе и Илменси о их получении 7-и взрослых самок мышей, 5 из которых имели только материнский, а 2– отцовский геном. Однако данные Хоппе и Илменси подтвердить не удалось. Мак Грат и Солтер провели серию экспериментов и сообщили:«Если в качестве доноров ядер использовать зиготы, реконструированные яйцеклетки развиваются только до стадии бластоцисты. В итоге мы получили высокий выход живых мышей».

Клонированные мыши

Кролики и коровы Американские исследователи Стик и Робл, используя методику Мак Грата и Солтера, получили 6 живых кроликов. Фенотип родившихся соответствовал фенотипу донора. Только 6 из 164 реконструированных яйцеклеток (3,7%) развились в нормальных животных. Ценность этой работы: 1. Она показала возможность клонирования эмбрионов кроликов. Уиладсин получил 4-ёх генетически идентичных бычков холстейнской породы. Бондиоли и соавторы трансплантировали 463 реконструированных зародыша в матку синхронизированных реципиентов и получили 92 живых теленка. 7 из них были генетически идентичны.

1. 1. Китайцы впервые в мире клонировали кролика, используя клетки не взрослой особи, а зародыша. 2. Американцы впервые клонировали коров.

Клонированные поросята В марте 2000 г. одна американская газета объявила, что в их исследовательском центре родились 5 клонированных поросят. Клонирование свиньи более сложная операции, чем клонирование овец или коров, так как чтобы поддержать одну беременность необходимо несколько здоровых плодов. Самая большая проблема клонирования: Отторжение органа животного, который человеческий организм не принимает за свой. Отторжение органа животного, который человеческий организм не принимает за свой. Внимание ученых сосредоточено на изучении гена, который ответственен за отторжение чужеродных тканей иммунной системой человека. Еще одной темой для исследования является попытка «очеловечить» генетическим путем органы свиньи, чтобы значительно снизить риск отторжения. Для этого предполагается вводить человеческие гены в хромосомы клонируемых свиней.

Китайцы клонировали первую свинью

Клонирование овец Уиладсин еще в 1986 году показал, что и эмбрионов овец на 16-клеточной стадии развития ядра сохраняют тотипотентность. В др. случае донорами служили ядра 8- клеточных зародышей и были получены 3 живых ягненка,. В 1989 году Смит и Уилмут трансплантировали ядра клеток 16-клеточного эмбриона и ранней бластоцисты в лишенные ядра неоплодотворенные яйцеклетки овец. В годах - группа исследователей под руководством Уилмута получила клон овец – идентичных животных. В начале 1997 года, - опубликована статья где сообщалось, что в результате использования донорского ядра клетки молочной железы овцы было получено клональное животное – овца по кличке Долли.

Клонированные овцы

Долли В 1997 году шотландец И. Уилмут получил хирургическим путём знаменитую овцу Долли – генетическую копию матери. У нее были неудачные предшественники. Её создатель, И. Уилмут, произвёл 277 эмбрионов, из которых только 29 прожили дольше шести дней, и 1 из которых развился в полноценного ягнёнка, названного Долли. Долли была получена в результате использования донорского ядра клетки молочной железы овцы. у Долли – белая морда финско-дорсетской породы (от генетической матери), хотя она была выношена черномордой шотландской яркой. Овечка Долли скончалась в 2003 году. Причиной смерти ученые генетики считают легочную недостаточность, которая связана с тем, что исходные клетки были устаревшие. Вывод: для клонирования нужно брать свежие клетки. Создатели овечки были очень огорчены ее смертью. За свою недолгую жизнь Долли стала символом клонирования. Демонстрация первого успешного клона произвела настоящий фурор в 1997 г. Долли и ее создатели из Рослингского института навсегда останутся в истории науки.

Долли

Клонирование человеческих эмбрионов Шеттлз сообщил, что пересадил ядро сперматогониальной клетки (диплоидного предшественника зрелого гаплоидного спермия) в лишенную ядра яйцеклетку человека. В результате три реконструированные яйцеклетки начали дробление, и возникли похожие на морулы скопления клеток, которые позднее деградировали. Шеттлз полагал, что если трансплантировать такие группы клеток в матку женщины, то они могли бы нормально развиваться. В сентябре 2001 года на родине овцы Долли может быть клонирован первый человеческий эмбрион. Стволовые клетки (клетки ранних человеческих зародышей) давно находятся в центре внимания медицины из-за своих уникальных особенностей. Потенциал роста стволовых клеток–фантастический. Например, триллионоклеточный организм новорожденного человека образуется из одной- единственной клетки все лишь за 9 месяцев! Но больше впечатляет потенциал дифференцировки–одна и та же стволовая клетка может трансформироваться в любую клетку человека Стволовые клетки (клетки ранних человеческих зародышей) давно находятся в центре внимания медицины из-за своих уникальных особенностей. Потенциал роста стволовых клеток–фантастический. Например, триллионоклеточный организм новорожденного человека образуется из одной- единственной клетки все лишь за 9 месяцев! Но больше впечатляет потенциал дифференцировки–одна и та же стволовая клетка может трансформироваться в любую клетку человека «Чужие» стволовые клетки, выделенные в организм человека, отторгаются гораздо слабее, чем пересаженные целые органы, состоящие из уже дифференцированных клеток. Это означает, что можно выращивать в лабораторных условиях предшественники самых разных клеток (сердечных, нервных, и др.) и затем трансплантировать их тяжело больным людям вместо донорских органов.

Клонирование человека: аргументы в защиту Что такое человеческой клон? Что такое человеческой клон? Клон – это просто идентичный близнец другого человека, отсроченный во времени. Клон – это просто идентичный близнец другого человека, отсроченный во времени. Клоны будут человеческими существами в самом полном смысле. Их будет вынашивать обычная женщина в течение 9 месяцев, они родятся и будут воспитываться в семье, как и любой другой ребенок. Им потребуется 18 лет, чтобы достичь совершеннолетия, как и всем остальным людям. Следовательно, клон-близнец будет на несколько десятилетий младше своего оригинала, поэтому нет опасности, что люди будут путать клона-близнеца с оригиналом. Также как и идентичные близнецы, клон и донор ДНК будут иметь различные отпечатки пальцев. Клон не унаследует ничего из воспоминаний оригинального индивида. Благодаря всем этим различиям, клон – это не ксерокопия или двойник человека, а просто младший идентичный близнец. Человеческие клоны будут иметь те же самые юридические права и обязанности, как и любой другой человек. Клоны будут человеческими существами в самом полном смысле. Их будет вынашивать обычная женщина в течение 9 месяцев, они родятся и будут воспитываться в семье, как и любой другой ребенок. Им потребуется 18 лет, чтобы достичь совершеннолетия, как и всем остальным людям. Следовательно, клон-близнец будет на несколько десятилетий младше своего оригинала, поэтому нет опасности, что люди будут путать клона-близнеца с оригиналом. Также как и идентичные близнецы, клон и донор ДНК будут иметь различные отпечатки пальцев. Клон не унаследует ничего из воспоминаний оригинального индивида. Благодаря всем этим различиям, клон – это не ксерокопия или двойник человека, а просто младший идентичный близнец. Человеческие клоны будут иметь те же самые юридические права и обязанности, как и любой другой человек.

Возражения, выдвигаемые против клонирования человека 1. Создание ещё одного человека с тем же генетическим кодом нарушит человеческую уникальность 2. Сократится генетическое разнообразие человечество станет более уязвимым к эпидемиям 3. Может привести к созданию людей-монстров или уродов 4. Технология не совершенна, она может привести к смерти плода 5. Миллионеры будут клонировать себя только для получения органов для трансплантации 6. Это равнозначно принятию на себя роли Бога (Религиозная оппозиция)

Клоны тоже имеют свои права 1. Клоны людей должны официально иметь те же юридические права и ответственность, что и любое другое человеческое существо. 2. Клоны человека должны вынашиваться и рождаться только взрослой женщиной, действующей по собственной воле, без принуждения. 3. Живущий в настоящее время человек не должен клонироваться без его письменного согласия. 4. Существует причина полагать, что предрасположенность к жестокости и убийству генетически предопределяются. Клонирование осужденных убийц и других жестоких преступников следует запретить.

Клонирование умерших Факт процедуры клонирования доктора Вильмута, что она производится с замороженными клетками. Если образец ткани человека заморожен, человека можно было бы клонировать после его смерти. В случае людей, которые уже умерли и чья ткань не была заморожена, клонирование становится более сложным. Поразмышляем о возможностях получения клона из ДНК уже умершего существа. Все ткани человека содержат ДНК и могут быть источником для клонирования. Ткани: человеческие волосы, кости и зубы. ДНК медленно разлагается через несколько недель после смерти, разрушая сегменты генетического кода. Перспектива клонирования выдающихся людей прошлого – захватывающая возможность. Возможность клонирования: частичное исправление несправедливостей прошлого(для восстановления потерянных генетических ветвей)

Клоны с измененной ДНК Появилось сообщение, что ученым из уже знаменитой своей овцы Долли удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смогли осуществить клонирование, при котором генетический материал клона был «подправлен» в лучшую сторону. В этом эксперименте было имплантировано 80 эмбрионов, из них 14 родились, три овцы дожили до 6-месячного возраста.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Еще 15 лет назад никто из ученых не ставил вопрос об использовании в качестве доноров ядер клеток взрослых млекопитающих. Работы сводились к клонированию эмбрионов домашних животных. Поэтому так поразило сообщение, появившееся в начале 1997 года коллектива под руководством Уилмута, что им удалось получить клональное животное – овцу по кличке Долли. Исследования Уилмута и сотрудников имеют не только практическое, но и большое научное значение для генетики развития. Подведя итоги, следует признать, что говорить о клонировании человека можно лишь сугубо теоретически. В то же время, работы с домашними животными очень важны с практической точки зрения. Новые технологии, без сомнения, приносят пользу человечеству, и их необходимо всячески поощрять.