Слово «клонирование» становится популярнее с каждых годом. Хотя лишь очень немногие до конца понимают, что же это такое. И почему одни специалисты убеждены, что клонирование спасет человечество, а другие столь же категорично считают, что скорее оно его погубит. Давайте разберемся…
История вопроса
История клонирования началась около 4 тыс. лет назад, когда неизвестные гении заметили, что растения можно размножать с помощью отростков, черенков, усиков и клубней - дочернее растение получает все гены растения-родителя в неизмененном виде. Однако термин "клонирование" появился относительно недавно.
В 1963 году британский генетик Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн\John Burdon Sanderson Haldane изобрел и ввел в употребление слово "клон" (греческое слово, переводится как "ветвь" или "отпрыск"). Любопытно, что впервые оно появилось в его нашумевшей речи с названием "Биологические возможности человеческих существ на следующие десять тысячелетий"\Biological Possibilities for the Human Species of the Next Ten-Thousand Years.
Что же это такое?
Биологи пользуются несколькими определениями термина "клон". Чаще всего под клоном понимают совокупность организмов, появившихся на свет путем внеполового размножения, сохраняющего всю наследственную информацию их единого предка. Клонирование - точное воспроизведение генной структуры того или иного живого объекта в некотором количестве копий. В ходе клонирования воспроизводится именно и только наследственная конституция организма, его генотип. В то же время, клоны вполне могут отличаться как от общего предка, так и друг от друга по своим индивидуальным надгенетическим свойствам (размеры, окраска, восприимчивость к болезням и т.п.). Совокупность таких свойств называется фенотипом; следовательно, при клонировании сохраняется генотип, но не фенотип. Например, овечка Долли отнюдь не была точной фенотипической копией овцы, клетки которой были использованы для ее клонирования. Это естественно, поскольку ее эмбрион развивался совсем в другом окружении, в матке суррогатной матери-овцы. Как известно, Долли постигла ранняя смерть, поскольку она страдала целым букетом патологий, которых не было у ее генетической "родительницы".
Клонирование - универсальный способ размножения бактерий и одноклеточных растений и животных. Главное здесь то, что при клонировании все гены без изменений переходят от предков к потомкам, если не считать случайных мутаций. Напротив, при половом размножении дочерний организм получает половину генов от отца, а половину - от матери. Поэтому клонами нельзя считать даже однояйцевых близнецов - их генотипы, конечно, одинаковы, но все же не совпадают с генотипами родителей.
Первые опыты
Первые клоны животных были созданы еще на рубеже 19-го и 20-го столетий. Однако тогдашние методики клонирования можно было использовать лишь в опытах с небольшим числом примитивных живых существ, например, морских ежей и саламандр. Создатели овцы Долли применили куда более универсальный метод ядерного трансфера. В его основе лежит перенос ядра соматической клетки (в случае с Долли это были клетки молочной железы шестилетней беременной овцы) в неоплодотворенную овечью яйцеклетку с удаленным ядром (такие клетки называются энуклеированными). Яйцеклетка, подвергнутая этой операции, после обработки биостимуляторами начинает развиваться согласно генетической программе, записанной в пересаженном ядре. Ученые во главе с Йеном Вилмутом\Ian Wilmut, которым обязана своим рождением Долли, создали около трех сотен таких яйцеклеток и заставили их развиваться на питательных средах до стадии ранних эмбрионов. Когда эти эмбрионы перенесли в матки взрослых овец, некоторые из них забеременели, а одна (всего одна) благополучно разродилась вполне здоровой, как тогда казалось, ярочкой (прочие клоны оказались нежизнеспособными). К слову сказать, тогда же создатели Долли "изготовили" еще пять с половиной сотен клонов с помощью переноса ядер не "взрослых", а эмбриональных или фетальных клеток. Процент успеха в этих опытах оказался гораздо выше, они привели к рождению семи ягнят.
И тут русские были первыми!
Метод ядерного трансфера был известен задолго до работ группы Вилмута. Самые ранние исследования в этой области еще в 1940-е годы выполнил на лягушках советский эмбриолог Георгий Викторович Лопашев. В июне 1948 года он отправил в "Журнал общей биологии" статью с изложением своих результатов, однако ее набор был рассыпан после состоявшейся вскоре сессии ВАСХНИЛ, ставшей победой сторонников народного академика Трофима Лысенко. Поскольку Лопашеву не удалось закончить свои исследования и опубликовать их результаты, пионерами клонирования животных посредством ядерного трансфера стали американские эмбриологи Роберт Уильям Бриггс\Robert William Briggs и Томас Кинг\Thomas King, которые опубликовали свои первые результаты в 1952 году. Бриггс и Кинг пошли по пути Лопашева: они пересаживали ядра эмбриональных клеток лягушки в энуклеированные лягушачьи яйцеклетки. Сначала в их экспериментах на свет появлялись только головастики, однако через несколько лет Бриггс и Кинг добились рождения сформировавшихся лягушек. Английский биолог Джон Гердон\John Gurdon пошел еще дальше, он первым стал пересаживать в энуклеированные яйцеклетки амфибий ядра из клеток уже не эмбрионов, а взрослых организмов (именно эта техника и привела к рождению Долли). По большей части такие зародыши погибали, но в 1-2% случаев из них получались полностью развившиеся жабы. Впрочем, эти клоны страдали немалым числом дефектов и даже внешне выглядели весьма неважно. Тем не менее, когда Гердон в 1962 году опубликовал свои результаты, средства массовой информации подняли вокруг них большой шум. Именно тогда журналисты и писатели-фантасты впервые заговорили о приближении эры клонирования млекопитающих и даже человека.
Овечки, рыбки, обезьянки...
Долли отнюдь не была первым млекопитающим, появившимся на свет в результате клонирования с помощью ядерного трансфера. Впервые такой эксперимент двенадцатью годами ранее осуществил датчанин Стин Вилладсен\Steen Willadsen. В 1984 году он объявил о рождении овцы, эмбрион которой развился из энуклеированной яйцеклетки с перенесенным эмбриональным ядром, а двумя годами позже - о рождении такой же коровы. Вилладсен работал в коммерческой фирме и потому не публиковал своих результатов в научных изданиях. Однако в кругах специалистов работы датского ученого были хорошо известны и оказали несомненное влияние на Вилмута и его сотрудников. Группе Вилмута впервые удалось клонировать млекопитающее посредством переноса в энуклеированные яйцеклетки ядер, извлеченных не из эмбриональных, а из "взрослых" клеток, в этом и состоит непреходящее значение их эксперимента.
Рождение Долли мгновенно стало всемирной сенсацией прежде всего потому, что оно создало массовые ожидания неизбежного и, возможно, скорого клонирования даже не человеческих эмбрионов, а живых людей. Хорошо известно, что эти прогнозы так и не стали реальностью.
Впрочем, неудача с овечкой не остановила специалистов по клонированию. Вот примерная хроника подобных успешных опытов:
1963 год - карп; 1996 год - овца; 2000 год - макака-резус, свинья; 2001 год - корова, бык- гаур, кошка; 2002 год - мышь; 2003 год - кролик (в Китае был клонирован кролик с помощью хромосом человека), мул, олень, лошадь, крыса; 2004 год - муха-дрозофила.
Ныне до 85% всех попыток клонирования эмбрионов животных заканчиваются неудачей. При клонировании овцы Долли ученые пытались добиться успеха 276 раз. При клонировании лошади в одном случае (Италия) потребовалось 328 попыток, в другом (США - Франция) - 400. Любопытно, что после появления клонированных лошадей Североамериканский Жокейский Клуб\Jockey Club of North American запретил использование клонированных лошадей на скачках.
Более трети из числа выживших клонов животных рождается с серьезными расстройствами, угрожающими их жизни. По данным National Academic Press, по состоянию на 2002 год, в мире было клонировано 3 156 эмбрионов овцы - живыми на свет появились лишь 50 клонированных животных. Из 8 600 попыток клонировать корову успехом увенчались 111, из 7 613 попыток клонирования мышей - 54. 78 раз ученые пытались получить клон обезьяны - успеха они достигли лишь в двух случаях.
Клонирование против болезней
Для чего же человечество проводит все эти дорогостоящие опыты? Дело в том, что клонирование способно привести к спасению многих людей, которые страдают ныне неизлечимыми болезнями.
Юные эмбрионы могут служить резервуаром особого рода клеток, известных как стволовые. Клетки этого типа отличаются от обычных тем, что они генетически не запрограммированы только на воспроизведение себе подобных. По этой причине стволовые клетки в ходе многократных делений могут превращаться в клетки сразу нескольких типов. Это означает, что такие клетки в принципе можно использовать для восстановления любых специализированных тканей, поврежденных в результате несчастного случая или болезни. Например, сахарный диабет первого рода развивается вследствие гибели специализированных бета-клеток поджелудочной железы, осуществляющих синтез инсулина. Врачи надеются, что это заболевание удастся излечивать посредством подсаживания в поджелуджочную железу стволовых клеток, которые будут превращаться в полноценные бета-клетки. Аналогичным образом пересадка стволовых клеток может стать средством ликвидации травматических разрывов спинного мозга или залечивания участков сердечной мышцы, претерпевших некроз в результате инфаркта.
Сейчас эта возможность многократно подтверждена не только многочисленными опытами на животных, но и целым рядом клинических экспериментов. Например, в 2003 году французские кардиологи сообщили, что им удалось значительно продлить жизнь 72-летнего пациента, перенесшего обширный инфаркт миокарда. В сердце этого больного были подсажены его собственные стволовые клетки. Эта операция улучшила самочувствие пациента и подарила ему еще полтора года жизни. Позднее аналогичные результаты были опубликованы врачами из Соединенных Штатов, Бразилии, Австралии и ФРГ. Японские ученые объявили о разработке методики выращивания из человеческих стволовых клеток фрагментов роговицы глаза, а израильские - кровеносных сосудов. Впрочем, необходимо подчеркнуть, что лечебное использование стволовых клеток пока что проводится "наощупь", и многие подобные эксперименты оказались неудачными. Тем не менее, биологи и врачи все же видят в стволовых клетках едва ли не самое мощное оружие медицины 21 века.
Стволовые клетки можно извлекать из различных источников. Например, костный мозг взрослого человека содержит кроветворные стволовые клетки, из которых возникают эритроциты и прочие клетки крови. В костном мозгу также найдены стволовые клетки иного типа (их называют мезенхимальными), которые могут превращаться в клетки жира и костной ткани. Однако в терапевтическом плане наиболее перспективны стволовые клетки, извлеченные из юных эмбрионов. Эмбрион пяти-шестидневного возраста, так называемая бластоциста - крошечный полый пузырек, заключенный в оболочку. Клетки оболочки со временем дают начало плаценте, а клетки внутренней массы бластоцисты - всем без исключения органам плода. Таким образом, бластоциста скрывает в себе стволовые клетки, каждая из которых способна дать начало любому семейству специализированных клеток. Стволовые клетки уже сформировавшегося организма не столь универсальны и поэтому обладают меньшим лечебным потенциалом.
Эмбриональные стволовые клетки человека впервые удалось выделить и размножить сравнительно недавно, в 1998 году. В настоящее время в различных лабораториях мира имеются многие десятки, если не сотни жизнеспособных колоний таких клеток. Почти все эти колонии (их также называют линиями) созданы посредством культивирования стволовых клеток, извлеченных из избыточных эмбрионов, полученных с помощью искусственного оплодотворения. Такие эмбрионы в изобилии "добывают" в клиниках по лечению бесплодия, однако часть их всегда остается неиспользованной. Следовательно, методики терапевтического применения эмбриональных стволовых клеток в принципе можно отрабатывать, используя такие колонии.
Как известно, человеку нельзя просто так пересаживать донорские органы или ткани, поскольку они будут отвергнуты его иммунной системой. Именно поэтому в процессе подготовки к подобным операциям больным вводят специальные препараты для подавления иммунитета. Такая угроза возникает и при трансплантации "чужих" стволовых клеток, даже эмбриональных. Степень этой опасности пока точно не известна, однако ее ни коем случае нельзя сбрасывать со счетов. Поэтому идеальным решением было бы извлечение стволовых клеток из бластоцист, содержащих генетический материал самого пациента. Такие бластоцисты как раз и можно получать посредством клонирования. Таким образом, терапевтическое клонирование - это создание эмбрионов по генетической мерке потенциального пациента.
Первый такой эксперимент по клонированию человеческих эмбрионов осуществили в 2001 году сотрудники американской биотехнологической компании Advanced Cell Technology. Они ввели ядра в энуклеированные яйцеклетки и заставили их делиться, однако не смогли довести до стадии бластоцист. Куда дальше пошли исследователи из сеульского Национального Университета. Они смогли вырастить клонированные человеческие эмбрионы недельного возраста, иначе говоря, настоящие бластоцисты. В самой успешное серии опытов они получили 19 бластоцист из 66 клонированных яйцеклеток - 29% удачных исходов. Однако при всем этом южнокорейским ученым удалось создать только одну колонию размножающихся стволовых клеток, хотя они рассчитывали получить не менее двух десятков таких линий. И дело не только в технических сложностях - многие клонированные эмбрионы отличались генетическими дефектами. Исход этого эксперимента наглядно показывает, что на пути к терапевтическому клонированию еще придется преодолеть множество препятствий.
Мир против клонирования
Несмотря на то, что изготовление "копий" человека еще невозможно, многие страны мира и влиятельные религиозные лидеры призывают к запрету всех попыток проведения подобных опытов.
В этом году Генеральная Ассамблея ООН одобрила декларацию, призывающую покончить с любыми формами клонирования человека, "как несовместимыми с человеческим достоинством и защитой человеческой жизни". Этот документ был утвержден весьма скромным большинством (84 голоса "за" и 34 "против" при 37 воздержавшихся) и имеет лишь рекомендательный статус. Тем не менее, основные сторонники "антиклоновой" резолюции (прежде всего США, а также страны Африки, арабского Востока и Латинской Америки) рассчитывают, что она будет способствовать наложению более радикальных и обязательных к выполнению запретов на клонирование человека. В то же время резолюция не нашла поддержки у абсолютного большинства европейских и азиатских стран.
В ходе дискуссии в ООН послы многих государств (Великобритании, Бельгии, Нидерландов, Китая, Южной Кореи и др.) заявили, что их страны ни в коем случае не намерены отказываться от всех без исключения исследований, предполагающих создание человеческих клонов. Представители этих стран выразили полное согласие с идеей абсолютной неприемлемости копирования людей посредством клонирования. Однако при этом они неизменно подчеркивали, что эксперименты с клонированными эмбрионами обещают революционизировать медицину и поэтому полностью оправданы в этическом плане.
Эти дебаты четко выявили две принципиально разные позиции по отношению к проблеме клонирования человека. С одной стороны, речь может идти о создании человеческих клонов для их последующего развития хотя бы до стадии сформировавшегося плода (иначе говоря, эмбриона, развивающегося в материнской утробе не менее трех месяцев) или, тем более, до нормального завершения беременности и рождения. Такое клонирование называется репродуктивным и по отношению к человеку пока что существует только как теоретическая возможность.
В 2002 году была создана практически полная генетическая карта человека, и в том же году компания Clonaid (входит в состав религиозной секты Раэлиан\Raelian Movement) объявила о том, что впервые в мире клонировала человека. За это время, по утверждению компании, на свет появилось три клонированных ребенка, однако серьезных доказательств этому не было представлено. Clonaid предлагает всем желающим заплатить $200 тыс. за право произвести собственную копию, однако специалисты уверены, что и этот анонс, и все последующие заявления такого рода были либо результатом самообмана, либо чистейшим надувательством.
Резолюция ООН призвала положить конец как репродуктивному (то есть, с целью получения новой жизни), так и терапевтическому (для медицинских целей) клонированию человека. Идеологический водораздел проходит между теми, кто считает необходимым отказаться от обоих видов клонирования, и теми, кто одобряет запрет на репродуктивное клонирование, но допускает клонирование терапевтическое.
Необходимость установления самых жестких запретов на репродуктивное клонирование человека повсеместно признана в качестве этической нормы. Более того, в настоящее время оно юридически запрещено более чем в тридцати странах, в том числе на большей части Европы, в России, Украине, Израиле, Сингапуре, Японии и Китае. В США таких законов пока нет, однако и широкие массы населения, и политическая элита единодушно считают его не только абсолютно неприемлемым, но даже преступным. Вряд ли можно сомневаться в том, что в ближайшие годы репродуктивное клонирование человеческих особей подвергнется правовым запретам практически во всех странах мира. Эти запреты, скорее всего, останутся в силе по крайней мере до тех пор, пока вероятность успеха такого клонирования, оцениваемая на основе экспериментов с человекообразными обезьянами, не приблизится к единице.
Впрочем, цивилизация уже обладает неудачным опытом искусственной селекции человека. В конце 19 века двоюродный брат Чарльза Дарвина, врач Фрэнсин Гэлтон, предложил термин "евгеника" для обозначения процесса выведения человека, обладающего лучшими качествами. Парадоксально, но столетие назад евгеника пользовалась поддержкой в самых разных идеологических кругах: расистов, социал-дарвинистов, социалистов, коммунистов, феминисток и, позже, нацистов. Сторонником евгеники был известный писатель Бернард Шоу. В США и некоторых странах Европы были приняты евгенические программы искусственной стерилизации интеллектуально неполноценных людей или преступников. Евгеникой, точнее выведением "истинных арийцев" и уничтожением расово неполноценных людей, активно занимались в нацистской Германии. Аналогичные эксперименты проводились во время Второй Мировой войны в Японии. Евгеника была признана антинаучным и антигуманным учением лишь в 1960-е годы.
По мнению Грегори Стока\Gregory Stock, директора программ Медицины, Технологии и Общества Калифорнийского Университета\Program of Medicine, Technology, and Society at the University of California, клонирование человеческих эмбрионов реально может дать множество преимуществ. Прежде всего потому, что эти исследования могут позволить победить доныне неизлечимые заболевания, такие, как диабет или болезни Паркинсона и Альцгеймера. Грегори Сток уверен, что меры против подобных исследований, принимаемые в различных странах мира, в большинстве своем основаны на необоснованных страхах и предрассудках. "Заявления, что запрещая такие исследования мы защищаем мораль и нравственность и спасаем мир от грядущих проблем, не выдерживают критики. Хранители нравственности своими действиями лишают надежды и обрекают на смерть миллионы людей, которые живут сегодня". Сток считает, что запрещая подобные исследования, мир упускает шанс провести революцию в медицине, здравоохранении, экономике и вместо того, чтобы двигаться вперед, пятится назад.
Философ Фрэнсис Фукуяма\Francis Fukuyama, профессор международной политической экономии, напротив, известен, как яростный противник клонирования человека. По мнению Фукуямы, развитие биотехнологий неизбежно потребует введения определенного рода запрещений, и лучше их ввести как можно раньше. Одна из причин этого - печальный опыт человечества, которое не всегда разумно обращается с научными открытиями. В своей книге Фукуяма приводит множество аргументов в пользу тотального запрещения научных исследований в области клонирования человека. Один из них заключается в том, что полный контроль над научными знаниями практически невозможен - это демонстрирует, в частности, тот факт, что сверхсекретная информация о технологии создания атомного оружия оказалась доступна практически всем желающим. Технологии клонирования также не удастся сохранить в тайне.
Клонирование потенциально предоставляет колоссальные возможности агрессивным государствам, террористическим и преступным сообществам. Как показывает история, авторитарные государства часто рушатся после смерти диктатора. Поэтому диктаторы могут попытаться создать свои копии для увековечивания личной власти. Они могут создавать армии клонов, обладающих пониженным интеллектом, и затевать новые войны. Они могут копировать государственных деятелей других стран для того, чтобы подменить оригинал копией и внести хаос в мировую политическую систему и т.д.
Более того, любая технология со временем удешевляется и становится общедоступной. В частности, если еще тридцать лет назад изготовление книги требовало возможностей огромной типографии и труда десятков квалифицированных специалистов, то ныне для этого хватает хорошего компьютера и принтера, умещающихся на одном столе. Возможности клонирования могут привлечь, например, китайцев или жителей исламских государств, в культурах которых рождение девочки не приветствуется. Ныне в Китае рождается 117 мальчиков на 100 девочек - клонирование может придать этому процессу необратимый характер и человечество столкнется с колоссальным дисбалансом.
Грегори Сток парирует, что подобные предположения исходят из того видения ситуации, которое существует сегодня. По его мнению, мир меняется и меняются условия жизни и взаимоотношения людей. Поэтому оперировать аргументами типа "если бы, то..." - неразумно. Сток утверждает, что никто в мире не обладает правом на истину - поэтому запрещение тех или иных научных изысканий абсурдно по определению. Что же касается права людей клонировать самих себя или родителей подбирать пол собственного ребенка, то, по мнению Стока, правом на это решение должны обладать в первую очередь сами эти люди, а не правительства и философы, пусть даже самые авторитетные.
А что же думают простые люди? В США масштабное изучение взглядов американцев об их отношении к клонированию было проведено в 2003 году, после чего эта тема отошла на второй план. Тогда большинство американцев выступали против клонирования человека. К примеру, опрос газеты Los Angeles Times показал, что против клонирования выступают 84% опрошенных. Опрос службы Gallup показал, что 86% считают, что клонирование должно быть признано незаконным в США. Опрос Pew Research Center for the People & the Press показал, что 72% американцев считают попытки клонирования аморальными.
Информация получена с сайта Kinder.com.ua
www.beautytime.ru По материалам агентства Washington ProFile
Возможности управления биологическими часами
Живые организмы на протяжении тысячелетий приспосабливались к периодически изменяющимся факторам воздействия внешней среды, поэтому их биологические часы идут в соответствии с природными изменениями...
Практическое использование управления биологическими ритмами в биологии
Биологические ритмы - условие нормальной жизнедеятельности процессов во всех живых организмах. Без них не могла бы существовать жизнь. Ритмы физиологических функций в организме человека позволяют ос...
Значение нормального чередования сна и бодрствования
Для человека, как и для большинства организмов на Земле, ведущих дневной образ жизни, период активности и бодрствования соответствует светлому времени суток, период же покоя и сна - темному. Такое р...
Проблема перестройки ритмов сна и бодрствования
Издавна люди задумывались над вопросом: что лучше - длительный сон через большие интервалы времени или же, наоборот, кратковременный сон, но с большей частотой?
Известно, что сон у детей до пяти лет...
Сон и его физиологические проявления
Сон - жизненная необходимость каждого человека. Но исчерпывающего ответа на вопрос, что же такое сон, наука, к сожалению, еще не в состоянии дать. Дело в том, что механизмы сна и бодрствования достат...