Об успешном клонировании первого млекопитающего — знаменитой овечки Долли — стало известно 27 февраля 1997 года. Несмотря на то, что это перспективное и инновационное направление биологии, распространено оно куда шире, чем мы можем себе представить. Ученые Пермского Политеха рассказали, кто такие клоны и чем они отличаются от оригинала, есть ли в мире ваши генетические двойники, какие технологии делают клонирование реальным в лабораториях и почему мы до сих пор не услышали о человеке, созданном таким образом.
Что значит — создать клона?
Клонирование — процесс создания генетически идентичной копии клетки, гена или организма. Чаще всего этот термин используют для обозначения искусственных процессов, реже — естественных. Здесь важно понимать, что создать можно именно генетическую копию, а не точно такой же объект. Вся информация о строении организма, его функционировании заложена в структуре ДНК, состоящей из генов, которые отвечают за тот или иной признак. Проявленность конкретного признака зависит не только от наличия гена, но и того, как он реализован (его экспрессии). Это определяется условиями, в которых организм развивается. Для клонированного организма невозможно воссоздать условия, полностью совпадающие с теми, в которых вырос оригинал. Поэтому нельзя получить точную копию, несмотря на одинаковый набор генетической информации.
— Из-за этого хозяева клонированных питомцев могут остаться разочарованными результатом. Кроме того, из-за мутаций (изменений наследственной информации), постоянно возникающих в организме в течение всего его развития, добиться абсолютной генетической идентичности очень сложно, даже маловероятно, — считает Анна Ахова, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха.
Бывают ли клоны среди людей?
— Рождение однояйцевых близнецов можно назвать примером естественного клонирования, но они являются клонами друг друга, а не родительского организма. Такие близнецы развиваются из одной зиготы — клетки, образовавшейся после слияния сперматозоида с яйцеклеткой. Они имеют практически идентичную ДНК, хотя возможны индивидуальные мутации. Даже в случае однояйцевых близнецов полная идентичность невозможна, так как каждый эмбрион получает свою часть яйцеклетки и вместе с ней разный набор факторов, которые регулируют активность генов и развитие организма, — рассказывает ученый-биолог ПНИПУ.
Существует мнение, что среди 8 миллиардов человек есть семь еще таких же, как вы, — схожих как внешне, так и генетически. Так ли это? Проблема тождественности и идентичности объектов не до конца решена наукой. Можно ли встретить свою подлинно точную генетическую копию? Скорее всего — нет, ведь даже однояйцевые близнецы отличаются друг от друга. Но есть ли еще люди с похожими на вас чертами? Конечно, да.
— Важную роль играет наше восприятие. Например, известно, что люди лучше дифференцируют черты представителей своей расы, а другие выглядят для них «на одно лицо». Геном человека содержит около 3 млрд пар оснований. Какова вероятность, что каждое из них случайным образом окажется на том же месте, что и у другого человека? Наверное, эту вероятность можно посчитать. И может даже окажется, что ваших двойников на Земле именно семь, но скорее, это число наделяется людьми некоторыми волшебными свойствами, — полагает Анна Ахова.
Все мы немного друг другу клоны
Проявление тех или иных признаков, в том числе дающих внешнюю схожесть, определяется наличием соответствующих генов. То есть чем больше одинаковых генов, тем сильнее сходство у организмов. Поскольку ключевой объем генетической информации передается от родителей потомкам, родственники, близкие или имеющие общих предков в прошлом, обладают более схожей генетической информацией. На основе анализа этой схожести, гомологии ДНК, построены современные системы живого.
— Люди как вид обладают характерным набором признаков, и мы легко можем отличить представителей Homo sapiens от шимпанзе, но и мы, и они гораздо больше похожи друг на друга, чем на других зверей, например, псовых. Млекопитающие будут больше похожи между собой, чем на других животных, хотя всех объединяет неспособность к фотосинтезу, в отличие от растений. Но и животные, и растения имеют принципиально одинаковое строение клеток (эукариотное), которое отличает их строения клеток бактерий. Но, в целом, все живые организмы имеют общего предка, и все мы родственники, — объясняет ученый-биолог Пермского Политеха.
Как создают клонов в лаборатории?
Есть три основных метода искусственного клонирования организмов. Во-первых, ядерная трансплантация: перенос ядра (структура, в которой хранится генетический материал) из соматической клетки клонируемого организма в яйцеклетку другого организма, из которого собственное ядро было удалено. Далее яйцеклетка начинает делиться, и формируется зародыш — эмбрион. Если нужно создать целый организм (репродуктивное клонирование), то эмбрион подсаживают суррогатной матери, которая вынашивает и рожает клона. Первым клоном, полученным таким способом, была лягушка: ее яйцеклетка достаточно большого размера, из-за чего с ней проще работать. Таким же образом появилась на свет знаменитая овечка Долли — первое клонированное млекопитающее.
Интересно, что у нее было сразу три мамы: у первой позаимствовали яйцеклетку, у второй — ядро из соматической клетки молочной железы, а третья выносила и родила Долли. При этом она является генетической копией той овечки, у которой взяли клеточное ядро. Процесс клонирования не был легок: из 277 попыток удачными оказались лишь 29 — столько эмбрионов овечки удалось получить, но родиться и выжить в итоге смогла лишь одна.
Если к ядерной трансплантации прибегают для получения клеток и тканей, генетически идентичных организму донора (терапевтическое клонирование), то из эмбриона извлекают стволовые плюрипотентные клетки, из которых можно получить ткани различных типов. Сейчас терапевтическое клонирование человека (как и клонирование человека в целом) запрещено в большинстве стран, однако в некоторых государствах у правил есть послабление: например, в Великобритании и некоторых штатах США разрешены лабораторные исследования стволовых клеток, полученных клонированием.
Второй способ — «перекодирование» клеток взрослого организма в стволовые (iPS-клетки). Большая часть клеток взрослого организма специализируются на выполнении определенных функций, и только стволовые клетки способны делиться так, чтобы потом превратиться в разные ткани. Выделить стволовые клетки из организма — сложная задача, поэтому нашли способ получать их перепрограммированием соматических клеток взрослого организма за счет изменения их генной экспрессии. Затем из них можно получить клетки и ткани разных типов, которые будут полностью соответствовать донорским.
В-третьих, техника расщепления эмбриона. На ранних стадиях деления оплодотворенной яйцеклетки ее разделяют на части, из которых развиваются эмбрионы и организмы-клоны. Этот способ аналогичен естественному процессу появления однояйцевых близнецов.
Почему ввели запрет на клонирование человека?
Европейская конвенция по правам человека запретила клонирование людей в 1997 году, почти сразу после рождения овечки Долли. В России временный закон о запрете клонирования человека опубликовали в 2002. В чем причина негативного отношения к прорывной идее науки?
— Клонирование людей может превосходить по мощи воздействия на общество любые геологические, климатические, химические и другие естественные процессы. Подобно социальным катаклизмам (войны, в том числе гражданские, военные перевороты, пр.), которые по степени разрушительности на много порядков выше любых технокатастроф, клонирование может уничтожать общественные отношения. При этом созидательный потенциал клонирования также огромен. Но как настроить созидание и избежать деструктивных криминальных последствий – не знают пока даже профессионалы ни в области законодательства, ни в специально-научных отраслях, — рассказывает Наталия Оконская, доктор философских наук, профессор кафедры философии и права ПНИПУ.
Разгадка общественного негатива к этой теме кроется еще и в том, что каждый человек представляет себе клона по-своему, не обладая достаточной информацией. Существует множество мифов о неполноценности клонированных людей, об «отсутствии у них души», об ущербности клона человека в правовом поле. Путая информацию и знание, объяснение и описание, многие могут поверить ложной информации о клонировании. Незнающий человек может быть виноват в мучениях и смертельной опасности для живых клонированных существ, а в перспективе — для клонированного человека.
— Следовательно, шагом к разрешению дискуссии насчет вреда и пользы для общества клонирования должно стать просвещение людей в этом вопросе. К примеру, необходимо в сознании людей разграничить естественное клонирование (которое встречается в природе при бесполом размножении, например), репродуктивное и терапевтическое клонирование. Научная популяризация искусственного выращивания близнецов должна быть отсоединена от проблемы терапевтического клонирования (получение тканей и клеток, копирующих донорские). Методы, средства, цели этих видов совершенно разные, последствия также различны, не совпадая ни по масштабам, ни по степени риска. Подмена понятий всегда остается как источником ошибок, так и средством для прямого обмана, — считает ученый-философ Пермского Политеха.