Kloniranje
Savremena biotehnologija - klonirane i transgene životinje
Ovaj tekst ima ulogu da objasni sam pojam i suštinu manipulacije genetičkim materijalom u cilju stvaranja takvih kombinacija koje su u prirodi nepoznate bez pretenzija da se kritički osvrne na samu metodu i njene posledice po živi svet. Možda će baš neko, kome je ovaj tekst pomogao da razume prirodu savremene biotehnologije biti u prilici da odlučuje o sudbini ove metode.
Kloniranje, da ili ne – odlučite sami!
Naslednost i promenljivost pri seksualnom razmnožavanju
Životinje, koje se polno (seksualno) razmnožavaju, postaju mnogostrukim deobama jedne ćelije - oplođene jajne ćelije. Ona nastaje spajanjem spermatozoida i jajne ćelije. Svaka od polnih ćelija ima jednu garnituru hromozoma (i u njima gena), pa tako oplođena jajna ćelija ima dve hromozomske garniture – po jednu od svakog roditelja. U oplođenoj jajnoj ćeliji se roditeljski hromozomi (i sa njima geni) kombinuju po principu slučajnosti tako da je mogućnost rađanja potomka sa potpuno istom kombinacijom gena gotovo jednaka nuli (izuzetak su jednojajčani blizanci).
Složenim procesima razvića od te jedne ćelije nastaje višećelijski organizam čije sve telesne ćelije sadrže dve garniture hromozoma. Samo polne ćelije, nastale posebnom deobom (mejozom), imaju jednu garnituru hromozoma. Mejoza omogućava da se u polnim ćelijama broj hromozoma smanji na polovinu u odnosu na telesne ćelije da bi njihovim spajanjem taj broj kod potomaka ostao isti kao što je bio kod roditelja. Pri tome se hromozomi opet kombinuju po principu slučajnosti.
Tako se broj hromozoma održava istim iz generacije u generaciju – sa roditelja na decu, sa njih na unuke ... Osim broja hromozoma potomak od oba roditelja nasleđuje gene pa time i mešane roditeljske osobine. Na taj način potomak jeste sličan roditeljima ali nije potpuno isti. S' obzirom da je u svakoj sledećoj generaciji kombinacija gena potpuno slučajna, potomci nisu potpuno identični sa roditeljima mada na njih liče. Priroda favorizuje upravo to – genetičku promenljivost ili varijabilnost.
Naslednost i jednoobraznost pri kloniranju
Iz prethodnog proizlazi sledeće pravilo: ćelija koja predstavlja začetak života mora imati duplu garnituru hromozoma, odnosno gena u njima. Postavili smo pravilo koje, kao svako pravilo, ima izuzetaka. Postoje vrste, doduše jako retke u životinjskom svetu, koje imaju samo jednog roditelja odnosno predstavljaju njegovu kopiju. Takvi su npr. trutovi u pčelinjim društvima koji se razvijaju iz neoplođenih jaja (partenogenezom – kažu biolozi) pa sadrže gene samo iz te jedne hromozomske garniture.
Trutovi su ipak beskičmenjaci! Može li neko sa kičmom to da uradi, recimo neki sisar? Sam , ne, ali uz pomoć ekspertskog tima može da bude kloniran.
Kloniranje predstavlja stvaranje genetički identičnih kopija nekog organizma.Može se obaviti na dva osnovna načina za koje je zajedničko to što postoji jedinka koja će biti klonirana (usvojićemo za nju naziv davalac) i ženka u kojoj će se obaviti kompletno razviće (surogat – majka). Pri jednom od načina uzima se telesna ćelija davaoca i spaja sa jajnom ćelijom kojoj je uklonjeno jedro. Drugi način je vrlo sličan, samo što se iz telesne ćelije davaoca izvadi jedro i ubaci u jajnu ćeliju kojoj je uklonjeno jedro. Posle toga se ovako oplođena jajna ćelija podstakne da počne sa razvićem da bi se, zatim, ubacila u matericu surogat-majke gde nastavlja sa normalnim razvićem. Potomak, konstruisan na ovaj način je genetički isti kao organizam davaoca. (Radi potpune preciznosti treba napomenuti da se pri tome zanemaruju geni koji se nalaze u organelama - mitohondrijama u citoplazmi jajne ćelije.) Kloniranjem se gubi varijabilnost organizama, a postiže jednoobraznost – potomci su genetički isti kao roditelji.
Životinje bez mame i tate
Pri seksualnom razmnožavanju potomak, kao posledica spajanja spermatozoida i jajne ćelije, sadrži po polovinu maminih i tatinih gena – to smo već apsolvirali! Kloniranje predstavlja jedan oblik bespolnog razmnožavanja tako da potomak nema ni mamu ni tatu. Kako to?! Za kloniranog potomka postoje samo davaoci gena!!!
Ko može da bude davalac gena? Na ovo pitanje je veoma lako odgovoriti:
1. ženka koja će biti klonirana i u čijoj će se materici odvijati razviće kloniranog embriona;
2. ženka, koja je samo davalac jedra, a zbog starosti, bolesti ili nekog drugog razloga ne može da donese mladunče;
3. mužjak, koji će biti kloniran.
U prvom slučaju je klonirana ženka svom detetu i mama i tata. Potomak je njena kopija (ima samo njene gene) i ima samo jednog roditelja. (Kako bismo ga nazvali mama-tata, ili tata-mama?!). U drugom slučaju potomak ne bi imao ni jednog pravog roditelja. Ženka koja ga je rodila, bila bi mu mama samo po tome, a ona koja mu je dala gene ne bi ga rodila. Tate u oba slučaja nigde nema. U trećem slučaju je situacija malo blaža. Tu otprilike imamo nešto najsličnije klasičnim roditeljima. Ženka u čijoj se materici razvija embrion je mama, mada potomak nema nijedan njen gen, a tata je davalac gena. Njihov muški potomak će dakle imati majku koja ga je donela na svet, a sa kojom nema nikakve genske srodnosti i oca čija je apsolutna kopija.
Da li bi neko voleo da se rodi i da nema ni mamu ni tatu? Odgovor je izlišan. Posmatrano na ovaj način kloniranje deluje poprilično monstruozno. A da li je zaista tako? Posmatrajmo sada sve to ali na malo drugačiji način. Da li ste nekada poželeli da svog ostarelog ili uginulog ljubimca oživite ? Odgovor – takođe izlišan ili možda nije?! Navedimo još značajniju upotrebnu vrednost kloniranja. Postoji tzv. terapeutsko kloniranje kojim se mogu proizvoditi ćelije za lečenje mnogih bolesti, sada se prvenstveno radi o bolestima ljudi, ali se u budućnosti to može raditi i sa životinjama čime bi se njihov životni vek možda mogao produžiti.
Transgene životinje – genetički inženjering
Danas se mogu, pored kloniranih, stvoriti i životinje koje u svom genomu imaju jedan ili više stranih gena. (Genom predstavlja skup gena u polnoj ćeliji, odnosno jednoj garnituri hromozoma.) Moguće je gen iz hromozoma jedne životinjske ili biljne vrste prebaciti u hromozom druge životinjske (biljne) vrste, odnosno moguće je genetički konstruisati živo biće – transgenu životinju ili biljku. Sama metoda naziva se genetički inženjering i pored manipulacije genima ona se može igrati i pojedinačnim hromozomima ili čak čitavim garniturama hromozoma.
Čovek, evolutivno najsloženije biće, se dosetio da uradi ono što virusi znaju da rade milionima, ili milijardama?, godina. Ha, virusi koji čak nemaju ni ćelijsku građu – toliko su prosti. Surovo pametni, jezivi virusi umeju da svoje gene ugrade, ubace između gena domaćina koga su inficirali. I to urade tako dobro da jadni domaćin to primeti tek onda kad oboli!
Prvo genetički konstruisano biće od strane čoveka bila je stomačna bakterija (ešerihija ili stručno Escherichia coli) u koju je ugrađen gen žabe (1973. g.).
Kako je to urađeno?
Osnovni princip ove metode možemo svesti na dva glagola iseci – zalepi (ili kompjuterskim rečnikom cut – paste). Potrebne su makaze i lepak, odnosno određeni enzimi. Makazama se iz DNK žabe iseče odgovarajući gen. Istim makazama se u DNK bakterije napravi rupa – iseče se i odstrani deo na čije će mesto doći žablji gen. Ubaci se žablji gen u medijum gde bakterije rastu i lepak, opet enzim, ga spoji sa ostatkom bakterijske DNK. Rezultat - dobijena je bakterija koja sadrži žablji gen! (Kao i svi najveći svetski pronalasci tako i ovaj ima veoma jednostavan princip, ali je sama metodologija veoma složena i zahteva ogromno znanje – kompletan tim molekularnih biologa, citologa, genetičara, fizičara...)
Razvoj genetičkog inženjeringa
Od prve genetički konstruisane ešerihije napredak je vrtoglav. Pokušaćemo da hronološki prikažemo najvažnije, i kroz našu literaturu potvrđene, uspehe na ovom polju.
- Kasnih 80-tih godina prošlog veka, ugrađen je ljudski gen za insulin u bakteriju, čime je bakterija naterana da proizvodi humani insulin (do tada su dijabetičari koristili insulin izolovan iz pankreasa svinja ili goveda).
- 1989. ugrađeni su, pomoću virusa, zečji geni u majmunske ćelije (hromozome) i ljudski geni u miševe;
- 1997. kloniran je prvi sisar, sada već čuvena i , nažalost pokojna, ovca Doli. Ovca Doli je došla na svet posle 277 neuspelih pokušaja. Prošle godine je uspavana jer je došlo do poremećaja kao što su prevremeno starenje, prekomerna težina, oštećenja pluća, srca. Smatra se da su ovi poremećaji upravo rezultat kloniranja.
- Od 1997. g. procesi kloniranja i stvaranja transgenih životinja su se proširili i na ostale životinje: goveda, majmune, mačke. Od transgenih životinja danas je u široj upotrebi jedino jedna vrsta akvarijumske ribice koja ima ugrađen gen za proizvodnju fluerescentnog proteina, usled čega ona svetli u mraku – vrlo atraktivna osobina za akvarijume! Transgene životinje koriste se uglavnom kao proizvođači proteina koji se koriste za lečenje, uglavnom putem mleka. U nekoj, verovatno bliskoj, budućnosti moguće je, kombinovanjem ova dva postupka (stvaranjem transgenih domaćih životinja i njihovim kloniranjem), stvoriti elitne rase koje bi davale npr. kvalitetno meso, mleko, jaja ...
- U poslednje vreme pokrenuti su mnogi projekti kloniranja izumrlih vrsta ili vrsta koje su ugrožene i pred izumiranjem, kao što su panda, gaur (vrsta azijskog divljeg vola), azijski gepard i mnoge druge. Smatra se da je danas pred istrebljenjem oko 11% ptica, 25% sisara, 34% vrsta riba. Kloniranje možda predstavlja nadu za ove ugrožene vrste? Međutim, obnovljenim vrstama treba obezbediti i odgovarajuću sredinu! Ima podataka, doduše u obliku vesti na Internetu, koji nisu potvrđeni tako da pisac ovog teksta ne stoji svojom stručnošću iza njih, o kloniranju kućnih ljubimaca.
- Klonirani su i ljudski embrioni, da bi se iz njih izdvojile tzv. stem-ćelije (matične ćelije) od kojih je moguće dobiti bilo koje rezervno tkivo, odnosno organ. (Zamislite, odemo kod lekara da nam promeni dotrajalu jetru ili bubreg.) Smatra se da će ovim ćelijama biti moguće izlečiti dijabetes, paralizu, Parkinsonovu bolest...
