22 lutego 1997 r. Świat dowiedział się o istnieniu owcy Dolly - pierwszego stałocieplnego zwierzęcia sklonowanego za pomocą konwencjonalnej komórki somatycznej. Jak powstała śmiała technologia i czy ma ona przyszłość.
W dobie szybko rozwijających się technologii kwestia klonowania - rozmnażania się osobników genetycznie identycznych z organizmem rodzicielskim - staje się naprawdę ostra i kontrowersyjna. Ale mówienie o klonowaniu jako o czymś zasadniczo nowym i nienaturalnym jest błędne. W naturze rozmnażanie poprzez rozmnażanie genetycznie identycznych osobników jest zjawiskiem bardzo powszechnym. Bakterie po prostu dzielą się na dwie części, grzyby, glony i niektóre inne organizmy rozmnażają się przez zarodniki, a niektóre owady, a nawet kręgowce, mogą rozwijać się bez udziału męskich komórek rozrodczych, tylko z pomocą żeńskich. We wszystkich tych przypadkach organizm dziecka jest klonem rodzica. Nie ominięto procesu naturalnego klonowania i ludzi: identyczne bliźnięta mają dokładnie te same zestawy genów.
Naukowcy postanowili samodzielnie odtworzyć ten proces. Oczywiście nie chodziło o stworzenie armii klonów, ale o hodowanie zwierząt i roślin o pewnych przydatnych cechach. Rolnictwo, przemysł lekki, medycyna rozwinęłyby się szybciej, gdyby zaczęto klonować. Same rośliny doskonale reprodukują swoje kopie, człowiek może jedynie kontrolować proces, ale kwestia dokładnego rozmnażania zwierząt przez długi czas pozostawała bardzo problematyczna.
Komórka, która daje życie
Odpowiedź na to znaleziono bliżej połowy ubiegłego wieku. Naukowcy zdecydowali, że do klonowania należy pobrać zygotę (zapłodnione jajo) od jednego zwierzęcia, usunąć z niego materiał genetyczny i włożyć jądro somatycznej (niereprodukcyjnej) komórki innego zwierzęcia. Organizm potomny podczas naturalnego rozmnażania płciowego otrzymuje jeden zestaw genów z komórki rozrodczej ojca i to samo z komórki jajowej. Klon w momencie tworzenia również otrzymuje podwójny zestaw genów, ale tylko od jednego rodzica. To prawda, że powstały organizm nie będzie pełną kopią genetyczną: w każdym genomie znajduje się pewna liczba losowych mutacji, które nie pokrywają się nawet w klonach.
Ale mutacje nie są głównym problemem, z którym borykali się naukowcy w połowie XX wieku. Faktem jest, że każda komórka ciała, z wyjątkiem komórki rozrodczej, jest somatyczna, a każda komórka ciała ma swoje własne zróżnicowanie. Innymi słowy, w każdej komórce działają tylko te geny, które są potrzebne do wykonywania „oficjalnych obowiązków”, które są różne dla każdego organu. Naukowcy obawiali się, że przeszczepiając do zygoty taki specjalistyczny materiał genetyczny, stworzą niezdolnego do życia klona. Wątpliwości te rozwiał John Gurdon, po tym jak w 1962 roku udało mu się sklonować żabę w opisany sposób.
Biolog John Gurdon
Film promocyjny:
Reuters
To prawda, niektórzy naukowcy uważali eksperyment za nie do końca czysty, ponieważ Gurdon użył komórek kijanki. Osiem lat później, w 1970, był w stanie powtórzyć ten sam eksperyment, ale z dorosłymi komórkami. Klony przeżyły. W ten sposób naukowcy dokonali przełomowego odkrycia w dziedzinie klonowania: wyspecjalizowane komórki somatyczne mogą ożywić nowy organizm.
Mysz i trzy owce
Tak więc droga została otwarta dla klonowania ssaków. Jednak tutaj wszystko nie szło tak gładko: przez wiele lat badacze z różnych krajów nie mogli powtórzyć eksperymentu Gurdona na bardziej złożonych zwierzętach. Następnie postanowili uprościć swoje zadanie: umieścili w zygocie nie jądro komórki somatycznej, ale komórkę embrionalną. Naukowcy z dwóch krajów odnieśli tu sukces: sowieccy genetycy stworzyli mysz Maszę, a Brytyjczycy - owcę Megan i Morąg.
Dlaczego więc nie mógłbyś stworzyć klonu przy użyciu komórek somatycznych? Po pierwszych nieudanych eksperymentach naukowcy zdecydowali, że przeprowadzenie takiego eksperymentu na ssakach jest po prostu niemożliwe, opinia ta panowała w świecie naukowym prawie do końca XX wieku. A potem Dolly pojawiła się na University of Rosslyn (Wielka Brytania) - pierwszy ssak uzyskany w wyniku połączenia jaja i wyspecjalizowanej komórki somatycznej. Co więc zmieniła grupa Jana Wilmutha w tym doświadczeniu, aby Dolly mogła się urodzić?
Embriolog Ian Wilmut
Reuters
Naukowcy nieco zmienili technologię: zamiast zygoty użyli niezapłodnionego jaja.
Ale nawet te zmiany nie doprowadziły grupy do absolutnego sukcesu. Dolly wyłoniła się z jednego z 277 jaj; 28 jej bliźniaków zdołało rozwinąć się w embriony i tylko ona się urodziła. Jest mało prawdopodobne, aby taką technologię można było nazwać sukcesem i wprowadzić w życie, ale pod koniec lat 90. naukowcy nie myśleli o tym. Głównym celem było udowodnienie, że ssaki można klonować za pomocą komórki somatycznej. Z tego punktu widzenia pojawienie się Dolly było olbrzymim sukcesem.
Numer identyfikacyjny 6LL3
Owca urodziła się 5 lipca 1996 roku pod nazwą (a dokładniej numerem) 6LL3. Pomysł nadania pierwszemu klonowi ssaka imienia Dolly przyszedł do głowy rolnikom opiekującym się zastępczą matką owiec (jej prawdziwa matka zmarła trzy lata wcześniej; użyty materiał genetyczny został zamrożony i starannie zakonserwowany do lepszych czasów).
To zabawne, że 6LL3 wyłonił się z klatki wyjętej z wymienia, więc dali owcy imię wiejskiej piosenkarki Dolly Parton, która swoją sławę zawdzięczała częściowo dużemu popiersiu.
Owca żyła sześć lat i urodziła sześć jagniąt. Co prawda sześć lat to za mało dla owiec, które z reguły giną w wieku 10-12 lat, ale zgodnie z oficjalną wersją śmierć Dolly nie ma nic wspólnego z konsekwencjami klonowania: przez dwa lata owca cierpiała na artretyzm, a pod koniec życia również złapała ciężki wirus płuc. 14 lutego 2003 r. Jedno z najsłynniejszych zwierząt zostało uśmiercone.
Sny o Parku Jurajskim
Ale Dolly nie stała się sławna: świat dowiedział się o jej istnieniu zaledwie siedem miesięcy po jej urodzeniu, 22 lutego 1997 r. Przez cały ten czas naukowcy otrzymywali patent na technikę transferu jądra, więc nie mogli ogłosić w prasie swojego niesamowitego sukcesu. Ale siostry bliźniaczki Dolly się pojawiły. W 2016 roku 13 z nich osiągnęło już przyzwoity wiek od siedmiu do dziewięciu lat. Technologia, która początkowo nie była zbyt skuteczna, została dopracowana, co umożliwiło prowadzenie eksperymentów na innych zwierzętach domowych.
Jednym z głównych celów, do których dążą obecnie naukowcy, jest „odrodzenie” wymarłych gatunków. Pionierami w tej dziedzinie byli hiszpańscy naukowcy: w 2009 roku sklonowali pirenejską kozę, która zniknęła z powierzchni ziemi dziewięć lat wcześniej. Naukowcy mieli szczęście: w Centrum Badawczym Rolnictwa i Technologii w Aragonii zachowano materiał genetyczny zwierzęcia, który został wykorzystany do klonowania. Sukcesu owcy Dolly nie udało się jednak powtórzyć: klon zmarł 7 minut po urodzeniu z powodu wrodzonej wady płuc.
Wielu naukowców uważa, że jest za wcześnie, aby mówić o klonowaniu wymarłych gatunków. Po pierwsze, nawet jeśli możliwe jest wyodrębnienie DNA wymarłego zwierzęcia ze szczątków, nie jest jasne, co zrobić z jajkiem. Grupa z Oksfordu próbuje rozwiązać ten problem za pomocą powiązanej komórki jajowej. Naukowcy pracują nad wskrzeszeniem ptaka Dodo, który zniknął pod koniec XVII wieku. Okazało się, że najbliższym krewnym tego dużego nielotnego ptaka jest gołąb, a dokładniej gołąb koronny Wiktorii, czyli gołąb tatarski. Oczekuje się, że teoria oksfordzka jest spójna.
Po drugie, nie jest jasne, jak wymarłe organizmy zareagują na zmienione warunki środowiskowe. Sceptycy uważają, że organizmy klonów nie będą w stanie przystosować się nawet do współczesnego składu atmosfery i umrą.
Ale takie obawy nie powinny powstrzymywać naukowców. Społeczność naukowa nie może z całą pewnością powiedzieć, w jaki sposób wyspecjalizowane komórki somatyczne stają się komórkami życiodajnymi ani dlaczego do klonowania powinno się używać jaja zamiast zygoty. Przewidywanie reakcji przyrody na rozmnażanie wymarłych gatunków jest niewdzięcznym zadaniem. Bez wątpienia warto zrezygnować z prób.
Yulia Popova