Κλωνοποίηση
Κλώνος είναι κάθε κύτταρο ή άτομο που είναι πανομοιότυπο με ένα άλλο.
Στη βιολογία, η κλωνοποίηση είναι η διαδικασία παραγωγής ενός ή περισσότερων γενετικά πανομοιότυπων ατόμων. Με ολόκληρα άτομα, σημαίνει συνήθως τη σκόπιμη παραγωγή ενός πανομοιότυπου αντιγράφου. Αυτό επιτεύχθηκε για πρώτη φορά στα θηλαστικά με το περίφημο πρόβατο Ντόλι. Οι ανθρώπινοι πανομοιότυποι δίδυμοι είναι φυσικοί κλώνοι. Το ίδιο ισχύει και για τους απογόνους της αγενή αναπαραγωγής και για κάθε παρθενογενετική αναπαραγωγή που δεν περιλαμβάνει μαιώση.
Η κλωνοποίηση είναι φυσική σε ορισμένα ζώα, αλλά σπάνια στα θηλαστικά. Εξαίρεση αποτελεί το εννεάκτινο αρμαδίλο, το οποίο γεννά συνήθως πανομοιότυπα τετράδυμα.
Στη γενετική και την κυτταρική βιολογία, η κλωνοποίηση αναφέρεται κυρίως στην αλληλουχία του DNA και κατ' επέκταση σε όλα τα άλλα μακρομόρια.
Κλώνοι σε κυτταρικές σειρές εμφανίζονται, αλλά υπάρχουν ορισμένες προφανείς προϋποθέσεις. Αλλαγές στο DNA σε οποιαδήποτε μορφή ή μορφή σημαίνει ότι τα θυγατρικά κύτταρα δεν είναι πανομοιότυπα με τα μητρικά κύτταρα. Συνήθως κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης τα γονίδια ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται και τα θυγατρικά κύτταρα διαφοροποιούνται σταδιακά σε ώριμα κύτταρα ιστού. Αυτά δεν είναι πανομοιότυπα με τα αρχικά βλαστικά κύτταρα, οπότε είναι κλώνοι μόνο υπό την έννοια ότι προέρχονται από το ίδιο μητρικό κύτταρο.
Η εργαστηριακή αντιγραφή ενός μορίου για την παραγωγή ακριβών αντιγράφων ονομάζεται επίσης κλωνοποίηση.
Δεν είναι ακριβώς τόσο πανομοιότυπο
Αν και οι κλώνοι ξεκινούν πανομοιότυποι, μπορεί να μην παραμείνουν έτσι. Τα πανομοιότυπα δίδυμα έχουν πάντα ελαφρώς διαφορετικούς φαινότυπους.
Αν και οι μονοζυγωτικοί δίδυμοι είναι γενετικά σχεδόν πανομοιότυποι, μια μελέτη του 2012 σε 92 ζεύγη μονοζυγωτικών διδύμων διαπίστωσε ότι οι μονοζυγωτικοί δίδυμοι αποκτούν αρκετές εκατοντάδες γενετικές διαφορές νωρίς κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη. Αυτό προκαλείται από μεταλλάξεις (ή σφάλματα αντιγραφής) που λαμβάνουν χώρα στο DNA κάθε διδύμου μετά τη διάσπαση του εμβρύου. Υπολογίζεται ότι, κατά μέσο όρο, ένα σύνολο μονοζυγωτικών διδύμων θα έχει περίπου 360 γενετικές διαφορές που προέκυψαν νωρίς κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη. Ωστόσο, οι αλλαγές αυτές μπορεί να έχουν μικρή πρακτική επίδραση. Στην πράξη, οι πανομοιότυποι δίδυμοι μοιάζουν και ενεργούν με πολύ παρόμοιο τρόπο.
Μια άλλη αιτία διαφοράς μεταξύ μονοζυγωτικών διδύμων είναι η επιγενετική τροποποίηση. Αυτές προκαλούνται από διαφορετικές περιβαλλοντικές επιδράσεις κατά τη διάρκεια της ζωής τους, οι οποίες επηρεάζουν ποια γονίδια ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται. Μια μελέτη 80 ζευγαριών μονοζυγωτικών διδύμων ηλικίας από τριών έως 74 ετών έδειξε ότι τα νεότερα δίδυμα έχουν σχετικά λίγες επιγενετικές διαφορές. Ο αριθμός των επιγενετικών διαφορών αυξάνεται με την ηλικία. Οι πενηντάχρονοι δίδυμοι είχαν υπερτριπλάσιες επιγενετικές διαφορές από τους τρίχρονους διδύμους. Οι δίδυμοι που είχαν περάσει τη ζωή τους χωριστά (όπως εκείνοι που υιοθετήθηκαν από δύο διαφορετικά σύνολα γονέων κατά τη γέννησή τους) είχαν τη μεγαλύτερη διαφορά. Ωστόσο, ορισμένα χαρακτηριστικά γίνονται πιο όμοια καθώς τα δίδυμα μεγαλώνουν, όπως το IQ και η προσωπικότητα. Το φαινόμενο αυτό καταδεικνύει την επιρροή της γενετικής σε πολλές πτυχές των ανθρώπινων χαρακτηριστικών και της συμπεριφοράς.
Είδος που κλωνοποιήθηκε
- Κυπρίνος: (1963) Στην Κίνα, ο εμβρυολόγος Tong Dizhou δημιούργησε το πρώτο κλωνοποιημένο ψάρι στον κόσμο, εισάγοντας το DNA από ένα κύτταρο ενός αρσενικού κυπρίνου σε ένα αυγό από θηλυκό κυπρίνο. Δημοσίευσε τα ευρήματα σε κινεζικό επιστημονικό περιοδικό.
- Ποντίκια: (1986) Το ποντίκι ήταν το πρώτο θηλαστικό που κλωνοποιήθηκε επιτυχώς από ένα πρώιμο εμβρυϊκό κύτταρο. Οι σοβιετικοί επιστήμονες Chaylakhyan, Veprencev, Sviridova και Nikitin κλωνοποίησαν το ποντίκι "Masha". Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό "Biofizika" τόμος ΧΧΧΧII, τεύχος 5 του 1987.
- Πρόβατα: (1996) Από πρώιμα εμβρυϊκά κύτταρα από τον Steen Willadsen. Οι Megan και Morag[19] κλωνοποιήθηκαν από διαφοροποιημένα εμβρυϊκά κύτταρα τον Ιούνιο του 1995 και το πρόβατο Dolly από σωματικό κύτταρο το 1997.
- Μαϊμού: (2000) Tetra, από τη διάσπαση εμβρύου.
- Gaur: (2001) ήταν το πρώτο απειλούμενο είδος που κλωνοποιήθηκε.
- Βοοειδή: 2001 και 2005, Βραζιλία.
- Γάτα: CopyCat "CC" (θηλυκό, τέλη 2001), Little Nicky, 2004, ήταν η πρώτη γάτα που κλωνοποιήθηκε για εμπορικούς λόγους.
- Σκύλος: (2005) Ο Snuppy, ένα αρσενικό αφγανικό κυνηγόσκυλο, ήταν ο πρώτος κλωνοποιημένος σκύλος.
- Αρουραίος: (2003) Ralph, ο πρώτος κλωνοποιημένος αρουραίος.
- Μουλάρι: (2003) Ο Idaho Gem, ένα μουλάρι John, ήταν ο πρώτος κλώνος οικογένειας αλόγων.
- Άλογο: (2003) Η Prometea, ένα θηλυκό Haflinger, ήταν ο πρώτος κλώνος αλόγου.
- Water Buffalo: (2009) Ο Samrupa ήταν ο πρώτος κλωνοποιημένος νεροβούβαλος. Γεννήθηκε στο ινδικό Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας Καρνάλ, αλλά πέθανε πέντε ημέρες αργότερα από πνευμονική λοίμωξη.
- Καμήλα: (2009) Η πρώτη κλωνοποιημένη καμήλα.
- Μακάκος που τρώει καβούρια: (2018) Η πρώτη φορά που οι επιστήμονες κλωνοποίησαν οποιονδήποτε πίθηκο ή μαϊμού χρησιμοποιώντας κύτταρα από δότη μεγαλύτερο από ένα έμβρυο.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι η κλωνοποίηση;
A: Κλωνοποίηση είναι η διαδικασία παραγωγής ενός ή περισσότερων γενετικά πανομοιότυπων ατόμων. Μπορεί να αναφέρεται στη σκόπιμη παραγωγή ενός πανομοιότυπου αντιγράφου, όπως με την Ντόλι το πρόβατο, ή μπορεί να αναφέρεται σε φυσικούς κλώνους, όπως οι ανθρώπινοι πανομοιότυποι δίδυμοι ή οι απόγονοι από αγενή αναπαραγωγή.
Ερ: Πώς λειτουργεί η κλωνοποίηση στη γενετική και την κυτταρική βιολογία;
Α: Στη γενετική και την κυτταρική βιολογία, η κλωνοποίηση αναφέρεται κυρίως στην αλληλουχία του DNA και κατ' επέκταση σε όλα τα άλλα μακρομόρια. Αλλαγές στο DNA σε οποιαδήποτε μορφή ή μορφή σημαίνει ότι τα θυγατρικά κύτταρα δεν είναι πανομοιότυπα με τα μητρικά κύτταρα. Συνήθως κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται γονίδια που προκαλούν τη διαφοροποίηση των θυγατρικών κυττάρων σε ώριμα κύτταρα ιστών που δεν είναι πανομοιότυπα με τα αρχικά βλαστικά κύτταρα.
Ερ: Είναι κοινή η κλωνοποίηση στα θηλαστικά;
Α: Η κλωνοποίηση είναι φυσική σε ορισμένα ζώα αλλά σπάνια στα θηλαστικά. Εξαίρεση αποτελεί το εννεάκτινο αρμαδίλο το οποίο φυσιολογικά γεννά πανομοιότυπα τετράδυμα.
Ερ: Υπάρχουν εργαστηριακές τεχνικές για την κλωνοποίηση μορίων;
Α: Ναι, η εργαστηριακή αντιγραφή ενός μορίου για την παραγωγή ακριβών αντιγράφων ονομάζεται επίσης κλωνοποίηση.
Ερ: Είναι όλοι οι κλώνοι ακριβή αντίγραφα ο ένας του άλλου;
Α: Όχι, οι αλλαγές που γίνονται στο DNA σημαίνουν ότι τα θυγατρικά κύτταρα δεν είναι πάντα ακριβή αντίγραφα του μητρικού τους κυττάρου, ακόμη και αν προέρχονται αρχικά από αυτό. Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται γονίδια που προκαλούν διαφοροποίηση μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων και των αρχικών βλαστικών κυττάρων, οπότε μπορεί να μην είναι πλέον ακριβή αντίγραφα το ένα του άλλου.
Ερ: Είναι η Ντόλι το πρόβατο παράδειγμα κλωνοποίησης;
Α: Ναι, η Dolly κλωνοποιήθηκε με τη χρήση μιας τεχνικής που ονομάζεται σωματική πυρηνική μεταφορά κυττάρων (SCNT). Αυτό ήταν ένα από τα πρώτα επιτυχημένα παραδείγματα κλωνοποίησης θηλαστικών που επιτεύχθηκε στην ιστορία.
