том, что в такой-то лаборатории при помощи вирусов получили морозоустойчивый сорт огурцов, то имейте в виду, что речь идет о многих месяцах работы целой группы сотрудников. Спросите любого генетика, занимающегося инженерным делом, какие качества являются самыми необходимыми в его профессии, и вы услышите в ответ: «Усидчивость и терпение». Разумеется, генным инженерам не приходится терпеть годами и десятилетиями, как селекционерам, но и на «раз-два» у них тоже ничего не происходит. За каждым трансгенным результатом стоят сотни и тысячи экспериментов.
От генной инженерии следует отличать инженерию клеточную, представляющую собой набор различных методов гибридизации соматических клеток. Гибридизации, то есть получения гибридных клеток при скрещивании двух разных генетически различающихся организмов, а не целенаправленного изменения генотипа, производимого генными инженерами. Клеточные инженеры работают с клетками, генные – с генами, в том-то и заключается разница.
А теперь, после знакомства с методами генной инженерии, самое время ответить на вопрос: зачем нужно пересаживать гены?
Во-первых, для получения желаемых качеств у изменяемого (генетически модифицированного) организма.
Во-вторых, для предупреждения и лечения заболеваний.
В-третьих, для производства ряда лекарственных препаратов, которые синтезируются бактериями и другими микроорганизмами. Собственно, этот пункт можно было бы отнести к первому пункту, но о генетически модифицированной кукурузе знают все, а вот о том, что генетически модифицированные бактерии производят лекарства, знают, пожалуй, только специалисты. В идеале, то есть при достаточном развитии науки, практически все производство лекарственных препаратов можно переложить на хрупкие плечи бактерий. Да и часть химического производства тоже можно будет переложить. Это же так удобно – иметь небольшую бактериальную плантацию вместо огромного химического завода…
В-четвертых, в научных целях. Генетикам для экспериментов нужно много материала, часть которого создается методом генной инженерии.
Обратите внимание на следующее обстоятельство. Для получения организмов с желаемыми свойствами генные инженеры не только пересаживают гены, но и «ампутируют» их, удаляя фрагменты из молекул ДНК. Подобные «ампутации» позволяют, к примеру, повысить устойчивость организмов (преимущественно растительных) к вирусам. Каждый вирус запрограммирован природой на внедрение в молекулу клеточной ДНК на определенных участках. Вирус не может прикрепляться «куда угодно», у него есть свои «мишени». Если вырезать эти мишени из молекул ДНК, то бедному вирусу, образно говоря, некуда будет податься, негде приткнуться. «Мишени» нет – и болезни нет! Красота!
А теперь давайте поговорим о клонировании.
Начнем с самого главного – с определения. Все знают, что такое клонирование, но толком объяснить этого не могут. А ведь именно с понимания сути процесса и начинает выстраиваться представление о нем.
Итак, клонированием называется получение нескольких генетически идентичных организмов путем бесполого размножения.
Искусственным или естественным путем! Не обязательно создавать клон в лаборатории. Природа «штампует» клоны тысячами. Да что там тысячами! Миллионами! Миллиардами! У бактерий клонирование является единственным способом размножения. У растений естественное клонирование наблюдается при различных способах вегетативного размножения, когда дочерняя особь образуется из многоклеточной части тела родительской особи. У животных вегетативное размножение осуществляется посредством деления или почкования (вспомните дождевого червя или гидру). Также у животных клонирование происходит при партеногенезе, когда яйцеклетки развиваются во взрослый организм без оплодотворения (например, у скальных ящериц) и при полиэмбрионии, когда из оплодотворенной яйцеклетки развивается несколько организмов (наблюдается в норме у броненосцев, а у человека встречается эпизодически – однояйцевые близнецы). Так что клоны сами по себе не являются искусственным порождением генной инженерии и уж тем более не являются чем-то «противоестественным».
Важно понимать, что клоны НЕ ЯВЛЯЮТСЯ точными генетическими копиями. Например, у однояйцевых близнецов геномы различаются вследствие различного набора мутаций. Исходный «шаблон» был одним и тем же, но ведь эти изменчивые гены постоянно мутируют, и мутагенез у каждого организма идет своим неповторимым и неподражаемым путем.
В генной инженерии термин «клонирование» используется в узком смысле. Так называются методы, используемые для искусственного получения генетически идентичных копий организмов и молекул ДНК. Да-да, все эти получения копий генов, о которых мы с вами столько говорили, являются примером молекулярного клонирования.
Разницу между синтезом молекулы и ее клонированием понимаете? Синтез – это простой (или не очень) химически процесс, при котором из нескольких исходных веществ в результате их взаимодействия друг с другом образуется конечный продукт. Молекула ДНК же или ее фрагмент – ген не синтезируются непосредственно, а копируются с исходной матрицы в процессе репликации с участием комплекса ферментов.
Процесс прямого взаимодействия веществ – и биологическая, опосредованная, «сборка» – вот в чем разница между синтезом молекулы и ее клонированием.
Как происходит клонирование многоклеточного организма.
Прежде всего надо взять яйцеклетку и удалить из нее ядро, содержащее одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Оно не пригодится, поскольку оплодотворения при клонировании не происходит. Но без полипотентной яйцеклетки, способной дать начало клеткам различных типов, при клонировании живого организма не обойтись. Из соматической клетки невозможно вырастить целый организм, потенциал у нее не тот, духу на такое дело не хватит и силенок мало.
Яйцеклетка, лишенная ядра, представляет собой среду для клонирования.
В эту среду пересаживают ядро соматической клетки клонируемого организма. Яйцеклетка и клетка-донор ядра не обязательно должны принадлежать одному и тому же организму. Овечка Долли, первое млекопитающее, клонированное из ядра взрослой соматической клетки, получила яйцеклетку от одной «матери», ядро от «другой», к тому времени уже умершей (использовалась замороженная клетка вымени), а выносила ее третья «мать», в матку которой пересадили яйцеклетку, «оплодотворенную» ядром соматической клетки. Правда, это на словах все так просто, а на деле организмы, получаемые в результате подобных манипуляций, массово гибнут (как во внутриутробном периоде, так и вскоре после рождения) вследствие различных аномалий. Овечка Долли была «одной из двухсот семидесяти семи» – двести семьдесят семь яйцеклеток с пересаженным ядром дали всего один нормальный, полностью жизнеспособный организм. Ученые не покладая рук работают над повышением процента удачных клонирований, но до стопроцентной эффективности еще очень далеко. И даже до пятидесятипроцентной. На сегодняшний день если выживает один эмбрион из пяти, то это считается очень хорошим показателем.
В чем практический смысл клонирования? Помните, что было написано у Булгакова в «Собачьем сердце»: «Можно привить гипофиз Спинозы или еще какого-нибудь такого лешего и соорудить из собаки чрезвычайно высоко стоящего. Но на какого дьявола, спрашивается. Объясните мне, пожалуйста, зачем нужно искусственно фабриковать Спиноз, когда любая баба может его родить когда угодно! Ведь родила же в Холмогорах мадам Ломоносова этого своего знаменитого…».
Клонирование
