Овечка Долли двадцать лет спустя: как проводился самый успешный генетический эксперимент. Клонирование Клонирование долли кратко

09.03.2020 -

Овечка Долли прославилась тем, что стала первым млекопитающим, клонированным благодаря переносу ядра. Долли прожила с 1996 по 2003 год. Ее клонированием занимался Ян Вилмут и Кейт Кэмпбелл из Эдинбурга, (Шотландия) в Рослинском институте. Поскольку клетки, которые были использованы для создания Долли, были взяты из молочной железы, они дали овечке имя в честь певицы Долли Партон.

Факты о клонировании
Хотя Долли была первым млекопитающим, клонированным благодаря использованию взрослых клеток, ученым уже приходилось клонировать растения, земноводных и коров с использованием эмбриональных клеток. Даже однояйцовые близнецы считаются эмбриональными клонами. На самом деле, ученые, создавшие Долли клонировали двух других овец, Меган и Мораг, из эмбриональных клеток за год до Долли.

Клонирование
23 февраля 1997 года, известие о рождении овечки Долли, первом млекопитающем клонированным из взрослой клетки облетело весь мир. На самом деле она родилась 5 июля 1996 года, но прославилась спустя семь месяцев, 23 февраля 1997 года, когда исследователи из Рослинского института в Эдинбурге (Шотландия) во главе с Яном Вилмутом, публично представили и показали результаты переноса ядра от донора взрослой клетки в неоплодотворенную яйцеклетку без ядра, которая затем была введена овце-носителю.

Ученые из Рослинского института пытались клонировать овцу из взрослых клеток 277 раз, и Долли была их единственным успехом. Беря ядро овцы Финн Дорсет, ученые изменили программирование донорских клеток, с целью сохранить и остановить их рост. Затем они ввели клетки в яйцеклетку без ядра. Тогда они использовали электричество для слияния клеток. Через неделю после оплодотворения яйцеклетки они ввели ее в суррогатную мать.

Жизнь
Долли провела всю свою жизнь в Рослинскои институте под наблюдением научных. За это время она успела родить шесть барашков. Все ягнята считались нормальными овцами. Через 5 лет у Долли начались проблемы при ходьбе. Ей был поставлен диагноз - артрит и ученые предписали ей противовоспалительные препараты.

Смерть
Ученые из Рослинского института решили усыпить Долли в 2003 году, после того как ей был поставлен диагноз - прогрессирующее заболевание легких. Смерть в возрасте шести лет является ранней для овец, и эксперты обвинили процесс клонирования в преждевременной смерти. Тем не менее, ученые из Рослинского института считают, что эта процедура не виновна в ее смерти. Хотя исследования показали, поскольку донорские клетки были взяты из 6-летней овцы, то ДНК Долли была «старше», чем у новорожденного ягненка. Средняя овца живут около 12 лет.

После Долли
Ученые продолжили клонировать млекопитающих после овечки Долли. В 2005 году корейский исследователь клонировал первую собаку. В 2009 году испанский ученый объявил о клонировании Пиренейского козерога, исчезнувшего животного с 2000 года. Хотя козленок умер вскоре после рождения из-за дефекта легких, его ДНК происходил из замороженного образца ткани, что увеличило надежды, что вымершие виды животных могут быть воскрешены в будущем. Дебаты по поводу этичности и исследования в области клонирования животных продолжаются.

Почему биологам, которые первыми клонировали крупное млекопитающее, не дали Нобелевскую премию, зачем один из них неудачно инсценировал самоубийство, в чем причина недолгой жизни Долли и при чем тут пышный бюст американской певицы, сайт рассказывает в рубрике «История науки».

5 июля 1996 года в шотландском городе Мидлотиан близ Эдинбурга родилась овечка, которая уже одним фактом своего рождения стала звездой мирового масштаба, причем не только научной. Овечку, как читатель помнит и без напоминаний, назвали Долли, и вскоре она стала самым знаменитым клоном. Правда, статус мегазвезды Долли получила только через семь месяцев после своего рождения.

Ее создатели, профессора Рослинского университета Ян Вилмут и Кит Кэмпбелл, после множества неудачных попыток решили не дергать судьбу за хвост и молчали до тех пор, пока окончательно не убедились в том, что Долли не только родилась, но и представляет собой полноценную здоровую особь. Говорят, что эта отсрочка потребовалась ученым для того, чтобы получить патент. Так что только 22 февраля 1997 года и овечка, и ее создатели проснулись знаменитыми.

На самом деле Долли вовсе не была первой. Те же Вилмут и Кэмпбелл в 1996 году через журнал Nature объявили о появлении на свет овец Меган и Мораг. Это была не столько удачная попытка клонировать животное, сколько промежуточный шаг к истинному клону, поскольку обе этих овцы были получены из эмбриональных клеток, то есть у них были и папа, и мама. Долли же была копией своей матери, овцы Финн-Дорсет, которая к моменту рождения своей генетической копии давно умерла. Важнейшим отличием Долли от Меган и Мораг было то, что она появилась из соматических клеток взрослого животного, и ее геном почти в точности повторял геном матери. Об этом «почти» скажем чуть позже.

В ходе эксперимента по созданию Долли биологи перенесли клеточные ядра овцы-донора в 277 яйцеклеток, из которых предварительно были убраны собственные ядра с генетическим материалом. Все эти ядра до эксперимента хранились в замороженном состоянии, и только десятая часть из них после разморозки смогла развиться до состояния эмбриона. Из 29 эмбрионов выжил только один - тот, который был взят из вымени овцы-прототипа. В частности, утверждают, что именно поэтому она получила имя Долли. Дело в том, что один из ветеринаров, помогавших ученым, предложил назвать овцу именем Долли (Куколка) в честь американской кантри-певицы Долли Партон, которая прославилась не только своими песнями, но также своим бюстом, пышность которого она неизменно подчеркивала. Так что имя Долли Партон обессмертил вовсе не ее талант.

Американская певица Долли Партон

Fred Prouser/Reuters

К слову сказать, известный хит Луи Армстронга Hello, Dolly никакого отношения к Долли Партон не имеет, легендарный Сачмо исполнил ее для мюзикла по мотивам рассказа Торнтона Уайлдера «Сваха», героиня которого была тезкой певицы.

Один успех на 276 неудач - такое соотношение охладит кого угодно, но только не Вилмута и Кемпбелла, поскольку этот шанс при всей своей малости сулил исследователям Нобелевскую премию, которую они, впрочем, так и не получили. Кит Кемпбелл не дождался премии, скончавшись анекдотической смертью (будучи нетрезв, решил шокировать свое семейство фальшивым самоубийством через повешение, но не рассчитал и повесился всерьез), а еще живой Ян Вилмут тоже пока не получал известий из Швеции.

Овца Долли

Jeff J Mitchell UK/Reuters

Это достижение одни ученые сравнивают с расщеплением ядра, а другие - с открытием Уотсоном и Криком структуры ДНК. Однако не все ученые согласились считать Долли клоном одной-единственной матери, возможно, поэтому премию до сих пор и не дали. Дело в том, что у Долли целых три матери, ведь неоплодотворенные яйцеклетки, из которых извлекли ядра, были взяты у одной овцы, ядра - у другой, а выносила Долли третья - суррогатная - мать. Таким образом овечка Долли, не имея ни одного отца, умудрилась стать дочерью сразу трех мам.

Впрочем, отсутствие Нобелевского миллиона не помешало исследователям во всем мире начать производство клонированных животных по рецепту Вилмута и Кэмпбелла. Этот рецепт, получивший в науке название «перенос ядра» (nuclear transfer), со временем улучшался, и сегодня для клонирования животного по нему вовсе не требуются сотни замороженных ДНК, из которых сработает только одна.

Сразу же после появления информации о том, что можно клонировать теплокровных животных, во всем мире начался настоящий бум. Пользуясь шотландской технологией, ученые многих стран начали вовсю клонировать самых разных животных, включая лошадей, быков, кошек, собак, верблюдов и т. д. Также проводились, причем по той же технологии, попытки генетической реконструкции вымерших животных, тела которых продолжали храниться в замороженном виде. В перспективе, утверждают ученые, возможна даже реконструкция очень давно вымерших животных, таких, например, как мамонт или динозавр.

Единственное теплокровное животное, которое во многих странах решено было оставить в покое и не клонировать, - это человек. То есть понятно, что такое клонирование тоже технически выполнимо, хотя в этом случае возникает множество вопросов, затрагивающих как этику, так и религию. Однако и этот запрет постоянно нарушается то тем, то другим исследователем, каждый из которых в конце концов оказывался шарлатаном. Сегодня во многих странах, в том числе и в России, клонирование человека запрещено на законодательном уровне.

27 февраля 1997 года мир узнал о научном прорыве — клонировании овечки Долли. Открытие ученых всколыхнуло мир..

Кто был до овечки Долли

Овца была не первым клонированным животным. Опыты по клонированию стали возможны после доказательства клеточной теории Теодора Шванна. То, что каждая клетка происходит от клетки, он определил еще в 1839 году. Опираясь на это, ученые один за другим выращивали клонов: морских ежей, мышей, лягушек.

Первую в истории овцу клонировали в 1984 году из клетки эмбриона.

Ученые Ян Вилмут и Кит Кэмпбэлл поставили перед собой задачу вырастить овцу по-новому, из клеток взрослых особей. На безуспешные попытки ушло два года. 5 июля 1996 года удалось достигнуть цели - на свет появилась клонированная овечка, которую впоследствии назвали Долли.

Три матери одной овцы

Главная уникальность Долли состоит в том, что у нее нет «отца». Она произошла от трех самок. От первой ученые взяли генетическую информацию клетки вымя. Вторая «поделилась» ядром пустой яйцеклетки(без генетической информации). Третья стала суррогатной матерью для получившейся яйцеклетки.

Овца Долли, первое теплокровное животное-клон

На всеобщее обозрение овца была представлена в возрасте восьми месяцев. Первое упоминание в прессе о ней значится 27 февраля 1997 года. Журналист Робин Маккай, который и написал об открытии в журнал Nature признавался, что не был уверен в сенсационности своего материала. Газета.ru пишет , что автор боялся, что понял ученых не правильно и открытие не представляет существенной ценности.

Почему Долли

Долли Партон, американская певица и актриса

Овечку, появившуюся из клетки вымени, назвали в честь популярной американской певицы Долли Партон, которая обладала весьма заметными формами. Имя животному придумали фермеры, занимающиеся с суррогатной матерью клонированной. До этого Долли носила идентификационный номер 6LL3.

К тому же, новость о клонировании стала даже большей сенсацией. Журналисты из разных стран устраивали фотосессии в загоне для 8-ми месячной знаменитости. И по словам работников, овечка обладала фотогеничностью, как и ее человеческая тезка.

Овечья смерть

Беззаботная жизнь Долли продлилась всего 6 лет, пишет RT.com. За это время она успела родить шесть ягнят. В 2003 году овцу усыпили. Последние несколько лет своей жизни она страдала от артрита.

Ученые неоднократно пытались выяснить, как связана ли смерть с ее необычным происхождением - считается, что артрит в таком возрасте не свойственен овцам. Последние исследования показали, что проблемы со здоровьем не были связаны с клонированием, пишет nature.com. После серии наблюдений ученые выяснили, что «степень заболевания была такой же, как и у естественно зачатых овец и пожилых клонированных».

Последствия прогресса

Успешное клонирование овцы Долли стало настоящей сенсацией. Общественность неоднозначно относилась к подобным генетическим успехам. Ученые, которые поспособствовали рождению Долли считали, что страх общества не обоснован и затормозит научный прогресс, сообщает BBC.

Видя зарождающийся интерес к клонированию, многие страны ограничили на своей территории такие испытания на людях. В 1998 году в Париже приняли Дополнительный протокол о запрете клонирования человека подписали 19 стран. Россия не принимала участие в парижском съезде, но с 2002 года в стране в силу вступил закон «О временном запрете на клонирование человека».

Исследования в области клонирования животных продолжаются во многих странах мира. Благодаря им стала известна возможность воссоздания уже вымерших популяций. В 2009 году испанские ученые клонировали пиренейского козерога, последний представитель вида которых вымер еще в 2000 году, сообщает Радио свобода.

Китай активно занимается изучением процесса клонирования животных и редактирования генов. Там в 2017 году на свет появились несколько клонированных генетически модифицированных щенков, сообщают РИА Новости. Свои исследования китайцы планируют применить для лечения опухолей и генетических заболеваний.

Американская певица Долли Партон

Fred Prouser/Reuters

Овца Долли

Jeff J Mitchell UK/Reuters

В век быстро развивающихся технологий вопрос клонирования — воспроизведения генетически идентичных родительскому организму особей — становится по-настоящему острым и дискуссионным. Но говорить о клонировании как о чём-то принципиально новом и противоестественном неверно. В природе размножение через воспроизведение генетически идентичных особей — явление весьма распространённое. Бактерии просто делятся надвое, грибы, водоросли и некоторые другие организмы размножаются спорами, а некоторые насекомые и даже позвоночные могут развиваться без участия мужских половых клеток, только при помощи женских. Во всех перечисленных случаях дочерний организм является клоном родительского. Не обошёл процесс естественного клонирования и человека: однояйцевые близнецы обладают абсолютно одинаковыми наборами генов.

Учёные задумали самостоятельно воспроизвести этот процесс. Разумеется, речь шла не о создании армии клонов, а о выращивании животных и растений с определёнными полезными качествами. Сельское хозяйство, лёгкая промышленность, медицина развивались бы быстрее, если бы клонирование было поставлено на поток. Растения и сами прекрасно воспроизводят свои копии, человеку остаётся только контролировать процесс, а вот вопрос с точным воспроизведением животных долгое время оставался весьма проблемным.

Клетка, дающая жизнь

Ответ на него был найден ближе к середине прошлого века. Учёные решили, что для клонирования нужно взять зиготу (оплодотворённую яйцеклетку) одного животного, удалить из неё генетический материал и вставить ядро соматической (не половой) клетки другого животного. При естественном половом размножении дочерний организм получает одинарный набор генов от половой клетки отца и такой же — от яйцеклетки. Клон в момент своего создания тоже получает двойной набор генов, но только от одного родителя. Правда, полной генетической копией получившийся организм всё-таки не будет: в каждом геноме есть определённое количество случайных мутаций, которые не совпадают даже у клонов.

Но мутации — это не главная проблема, с которой столкнулись учёные в середине XX века. Дело в том, что соматической является любая клетка тела, кроме половой, а любая клетка тела имеет свою дифференциацию. Иными словами, в каждой клетке работают только те гены, которые нужны ей для выполнения «служебных обязанностей», различных у каждого органа. Исследователи боялись, что, пересадив в зиготу такой специализированный генетический материал, они создадут нежизнеспособный клон. Эти сомнения развеял Джон Гёрдон, после того как в 1962 году смог клонировать лягушку описанным способом.

Биолог Джон Гёрдон
Reuters

Правда, некоторые учёные посчитали опыт не совсем чистым, потому что Гёрдон использовал клетки головастиков. Через восемь лет, в 1970 году, ему удалось повторить тот же эксперимент, но уже с клетками взрослых особей. Клоны выжили. Таким образом, учёные сделали определяющее в области клонирования открытие: специализированные соматические клетки могут дать жизнь новому организму.

Мышь и три овцы

Так был открыт путь клонированию млекопитающих. Однако здесь всё пошло совсем не так гладко: долгие годы исследователи разных стран не могли повторить опыт Гёрдона на более сложных животных. Тогда они решили упростить себе задачу: в зиготу помещали не ядро соматической клетки, а клетку эмбриона. Успеха здесь добились учёные из двух стран: советские генетики создали мышь Машу, а британские — овец Меган и Мораг.

Так почему не получалось создать клон с помощью соматических клеток? После первых неудавшихся опытов учёные решили, что провести такой эксперимент с млекопитающими просто невозможно, это мнение царило в научном мире практически до конца XX века. А потом в Рослинском университете (Великобритания) появилась Долли — первое млекопитающее, полученное в результате слияния яйцеклетки и специализированной соматической клетки. Что же группа Яна Вилмута изменила в опыте, чтобы Долли смогла появиться на свет?

Эмбриолог Ян Вилмут
Reuters

Исследователи совсем немного поменяли технологию: вместо зиготы они использовали неоплодотворённую яйцеклетку.

Но даже эти перемены не привели группу к абсолютному успеху. Долли появилась из одной из 277 яйцеклеток; 28 её близнецов успели развиться до состояния эмбрионов, а родилась только она. Вряд ли такую технологию можно назвать успешной и ставить на поток, но в конце 1990-х не это занимало умы учёных. Главным было доказать, что млекопитающих можно клонировать с помощью соматической клетки. С этой точки зрения появление Долли стало грандиозным успехом.

Идентификационный номер 6LL3

Овечка родилась 5 июля 1996 года под именем (точнее, номером) 6LL3. Идея дать первому млекопитающему-клону имя Долли пришла в голову фермерам, которые приглядывали за суррогатной матерью овцы (её настоящая мать умерла тремя годами ранее; использованный генетический материал был заморожен и заботливо сохранён до лучших времён).

Им показалось забавным то, что 6LL3 появилась из клетки, взятой из вымени, поэтому они дали родившейся овце имя кантри-певицы Долли Партон, которая своей славой отчасти была обязана крупному бюсту.

Reuters

Овца прожила шесть лет и родила шестерых ягнят. Правда, шесть лет — это маловато для овец, которые, как правило, умирают в возрасте 10—12 лет, но по официальной версии смерть Долли с последствиями клонирования никак не связана: два года овца страдала от артрита, а в конце жизни ещё и подхватила тяжёлый лёгочный вирус. 14 февраля 2003 года одно из самых знаменитых животных усыпили.

Мечты о парке Юрского периода

Но известной Долли стала не сразу: мир узнал о её существовании лишь спустя семь месяцев после её рождения, 22 февраля 1997 года. Всё это время учёные получали патент на методику переноса ядра, поэтому не могли объявить о своём невероятном успехе в прессе. А сёстры-близнецы у Долли всё-таки появились. На 2016 год 13 из них уже достигли солидного возраста в семь — девять лет. Технология, которая сначала не отличалась высокой результативностью, была доработана, что позволило проводить эксперименты и на других домашних животных.

Одна из основных целей, которую преследуют сейчас учёные, — это «возрождение» вымерших видов. Первопроходцами в этой области стали испанские исследователи: в 2009 году они клонировали пиренейскую козу, исчезнувшую с лица земли девятью годами ранее. Учёным повезло: в Исследовательском центре сельского хозяйства и технологий Арагона сохранился генетический материал животного, который и использовался при клонировании. Успех овечки Долли, однако, повторить не получилось: клон погиб через 7 минут после рождения из-за врождённого дефекта лёгких.

Многие учёные считают, что говорить о клонировании вымерших видов пока очень рано. Во-первых, даже если получится выделить ДНК исчезнувшего животного из останков, неясно, что делать с яйцеклеткой. Группа из Оксфорда пытается решить эту проблему с помощью яйцеклетки родственного вида. Исследователи работают над воскрешением птицы Додо, исчезнувшей ещё в конце XVII века. Они выяснили, что ближайшим родственником этой большой нелетавшей птицы является голубь, а конкретнее Victoria crown pigeon, либо пилоклювый голубь. Состоятельность оксфордовской теории только предстоит выяснить.

Во-вторых, непонятно, как вымершие организмы отреагируют на изменившиеся условия окружающей среды. Скептики считают, что организмы клонов не смогут адаптироваться даже к современному составу атмосферы и погибнут.

Но подобные опасения не должны останавливать учёных. Научное сообщество не может сказать наверняка, как специализированные соматические клетки становятся клетками, дающими жизнь, или почему в клонировании нужно использовать яйцеклетку, а не зиготу. Предугадывать реакцию природы на воспроизведение вымерших видов — занятие неблагодарное. Ни одно сомнение не стоит того, чтобы отказаться от попыток.