Klonowanie jest procesem, wyniku którego powstają organizmy o materiale genetycznym identycznym z dawcą. Naturalnym procesem klonowania jest rozmnażanie się prostych organizmów żywych poprzez podział komórki macierzystej. Jednak organizmy potomne nie zawsze są klonami komórki macierzystej, ma to miejsce w przypadku mutacji.
W przypadku organizmów wyższych klonowanie jest możliwe do wykonania tylko w sposób sztuczny.
Z technicznego punktu widzenia, klonowanie polega na przeniesieniu materiału genetycznego z komórki somatycznej do komórki jajowej z której sunięte jest jądro komórkowe.
Do stworzenia klonu danego organizmu potrzebujemy jego komórek oraz komórki innego organizmu, czyli biorcy. Materiał genetyczny komórek biorcy jest usuwany i nie " zanieczyszcza" w żaden sposób genów organizmu , który będzie sklonowany. Komórkami dawcy są komórki somatyczne pochodzące różnych tkanek i narządów , z których pobierane jest jądro komórkowe. Komórkami biorcy są natomiast oocyty w metafazie drugiego podziału mejotycznego. Z komórek tych usuwa się mikrochirurgicznie chromosomy z płytki metafazowej. Do tak przygotowanej komórki jajowej wprowadza się za pomocą mikropipety jądro wyizolowane z komórki somatycznej. Powstałą hybrydę pobudza się do podziałów przy pomocy środków chemicznych ( alkoholu etylowego ) lub fizycznych ( impulsów prądu elektrycznego). Z tak zmodyfikowanej komórki jajowej powinien się rozwinąć zarodek o materiale genetycznym z organizmem, który był dawca jądra.
Klonowanie nie jest procesem łatwym i aby klonować jednego osobnika należy często wykonać wiele prób. Często zdarza się że transfer jąder się powiedzie ale nie dochodzi do dalszego rozwoju zarodka. Klonowanie wymaga dużej wiedzy biologicznej i praktyki laboratoryjnej. Dlatego też proces ten nie jest łatwy do wykonania.
Pierwszymi próbami klonowania było stworzenie dwóch jagniąt przez naukowców szkockich w 1995 roku. Jagnięta te nazwano Morag i Megan. Wydarzenie to zrewolucjonizowało naukę ( zwłaszcza dziedzinę biologii i medycyny ). Jagnięta te były urodzone przez matkę zastępczą a ich materiał genetyczny nie był mieszanką rodziców , lecz pochodził z komórek hodowanych w laboratorium. Dawcą tych komórek był kilkudniowy zarodek. Otrzymane jagnięcia posiadały identyczne geny ,a więc były klonami.
W podobny sposób, jak te jagnięcia klonowano już wiele zwierząt , przede wszystkim bydło. Naukowcy którzy dokonali tego klonowania udowodnili ,że możliwe jest otrzymanie organizmów potomnych z komórek pochodzących z wczesnych zarodków. Wątpili w to niektórzy naukowcy, którzy uważali, że komórki zarodka są zbyt wyspecjalizowane by mógł się wykształcić z nich nowy organizm.
Pierwszym ssakiem ,który powstał z komórki somatycznej dorosłego osobnika i komórki jajowej była owca Dolly.
Wydarzenie to miało miejsce 5 lipca 1996 roku w Szkocji. Klonowania tego dokonała grupa genetyków pod kierownictwem embriologa dr Ian'a Wilmuta w Instytucie Roślin w Edynburgu. Owca Dolly powstała z komórki jajowej jednej owcy i komórki somatycznej pobranej z sutka innej dorosłej owcy.
Przebieg eksperymentu.
Pobrane komórki z sutka owcy, która była dawca materiału genetycznego hodowano in vitro aby komórki tej hodowli mogły przejść w stan spoczynku. Od owcy- biorcy pobrana została komórka jajowa, z której zostało usunięte jądro komórkowe. Z hodowli komórek sutka wyizolowano jedno jądro ,które poddano elektrofuzji z komórką jajową. Nowe jądro w komórce jajowej przejmuje funkcje jądra usuniętego. Podziały tej komórki były wywoływane przy pomocy słabych impulsów elektrycznych. Pierwsze podziały komórkowe zachodziły w hodowli in vitro. Po osiągnięciu odpowiedniego stadium zarodek został wszczepiony do macicy matki zastępczej. Po prawidłowym przebiegu okresu ciąży owca wydała na świat młode, które miało materiał genetyczny identyczny z owcą , która była dawcą komórek sutka.
W czasie tego eksperymentu wykonano wiele prób klonowania, przy czym jedna zakończyła się powodzeniem.
W czasie klonowania możliwe jest stworzenie dużej ilości replik jednego organizmu.
Postęp w nauce przyczynił się do tego , że w czasach obecnych mamy już wiele sklonowanych zwierząt. Klonowanie niesie za sobą wiele korzyści ale związane są z nim pewne niebezpieczeństwa.
Klonowanie zwierząt prowadzi do wytworzenia organizmów które mogą stać się dawcami organów dla człowieka. Manipulowanie materiałem genetycznym tych zwierząt powoduje , że stają się one zwierzętami transgenicznymi. Dokonane zostały już próby zmiany niektórych właściwości fizjologicznych niektórych zwierząt metodami genetycznymi. Należą do nich ssaki ( m.in. owce i kozy ), które produkują mleko wzbogacone w białka , które maja ważne zastosowanie w medycynie. Ciała pewnych zwierząt są wykorzystane jako "maszyny " do produkcji organów wykorzystywanych w transplantologii. Odpowiednia hodowla organów i tkanek zabezpieczałaby je przed odrzutem przez układ immunologiczny biorcy.
Klonowanie jest ratunkiem dla zwierząt, które są zagrożone wymarciem. Klony tych zwierząt mogłyby powiększyć ich kurczące się populacje. Dzięki dużemu postępowi inżynierii genetycznej możliwe będzie prawdopodobnie odtworzenie gatunków zwierząt już wymarłych.
Możliwe to jest tylko w przypadku jeśli zachowany jest w jakiś sposób materiał genetyczny tych zwierząt.
Klonowanie zwierząt ma wiele zalet ale też związane są z nim pewne niebezpieczeństwa.
Zwiększanie ilości zwierząt przez klonowanie nie gwarantuje dużej zmienności genetycznej , jaka ma miejsce w naturalnych grupach tych organizmów. Poza mieszaniem się genów w czasie zapłodnienia , zmienność powodują także przypadkowe mutacje w materiale genetycznym. Mutacje taki nie maja miejsca w czasie klonowania. A sztuczne wywoływanie mutacji jest za bardzo nieprzewidywalne i niebezpieczne.
Zwierzęta transgeniczne mają zastosowanie w wielu dziedzinach biologii i medycyny. Substancje i narządy przez nie wytwarzane mogą pomóc w terapii niektórych chorób. Jednak manipulowanie materiałem genetycznym nie jest do końca bezpieczne , ponieważ nie można do końca przewidzieć zmian fenotypowych będących ich wynikiem.
Najbardziej kontrowersyjną sprawą jest klonowanie ludzi. Na chwilę obecną nie zostały jeszcze odnotowane przypadki sklonowania ludzi. Jednak było dokonanych już wiele takich prób.
Pierwsza udana próba sklonowania zarodków ludzkich opublikowana została w czasopiśmie Scientific American w 2001 roku. Zabiegu tego dokonano na ośmiu komórkach jajowych, które poddano iniekcji komórkami pęcherzykowymi. W wyniku licznych zabiegów powstały trzy zarodki, dwa zbudowane z czterech komórek i jeden zbudowany z sześciu. Niestety dalszy ich rozwój nie nastąpił, w związku z czym nie zostały przeprowadzone na nich żadne doświadczenia.
W obecnych czasach przeprowadzono już wiele takich prób. Otrzymane zarodki mają już zdolność osiągania wyższego stadium rozwoju. Obserwowany postęp w genetyce człowieka nieuchronnie prowadzi do sklonowania osobników ludzkich.
Klonowanie zarodków ludzkich daje możliwości uzyskania tzw. komórek macierzystych ,czyli takich które mogą różnicować się w dowolny typ komórek. Daje to duże możliwości w tworzeniu tkanek i narządów, które można używać do przeszczepów. Komórki macierzyste dają duże szanse na wyleczenie chorób, które obecnie nie są jeszcze uleczalne. Przede wszystkim dotyczy to chorób takich jak choroby nowotworowe, Alzheimera ,Parkinsona i być może AIDS.
Mimo tych zalet klonowanie zarodków ludzkich zostało już zabronione w wielu krajach. Zakaz ten tłumaczony jest nieprzewidywalnymi skutkami manipulacji genami oraz możliwością zmniejszania się różnorodności genetycznej w populacji ludzi w wyniku ich klonowania.
