Información sobre la clonación
Información sobre la clonación
Clone es la transliteración del inglés clone. En pocas palabras, es un método de reproducción asexual inducido artificialmente. Pero la clonación es diferente de la reproducción asexual. La reproducción asexual se refiere a un método reproductivo que produce descendencia de un solo organismo sin la combinación de células reproductoras masculinas y femeninas. Los más comunes incluyen la esporulación, la gemación y la fisión. La producción de nuevos individuos a partir de raíces, tallos, hojas, etc. de las plantas mediante acodo o injertos también se denomina reproducción asexual. Animales como ovejas, monos y vacas no pueden reproducirse asexualmente sin manipulación artificial. Los científicos llaman clonación al proceso de manipulación genética artificial de la reproducción animal, y esta biotecnología se llama tecnología de clonación.
El proceso básico de la clonación consiste en trasplantar primero el núcleo de una célula donada que contiene material genético a un óvulo al que se le ha extraído el núcleo, luego utilizar estimulación de microcorriente para fusionar los dos en uno y luego promover el nuevo. célula. Los embriones se desarrollan mediante división y reproducción. Cuando los embriones se desarrollan hasta un cierto nivel, se implantan en el útero de un animal para que el animal quede preñado. nacido. Si las células del donante se modifican genéticamente durante este proceso, se producirán los mismos cambios en los genes de la descendencia de animales reproducidos asexualmente.
La tecnología de clonación no requiere el apareamiento de un macho y una hembra, ni la combinación de espermatozoides y óvulos. Sólo necesita extraer una sola célula de un animal, cultivarla artificialmente hasta convertirla en un embrión y luego implantarlo en él. el animal hembra, puede dar a luz a nuevos individuos. Este tipo de animal clonado cultivado a partir de células individuales tiene exactamente las mismas características que el donante unicelular y es una "réplica" del donante unicelular. Científicos de Inglaterra, Reino Unido y científicos de Oregón, Estados Unidos, han cultivado sucesivamente "ovejas clonadas" y "monos clonados". El éxito de la tecnología de clonación ha sido calificado como "un acontecimiento histórico y una iniciativa científica". Algunas personas incluso creen que la tecnología de la clonación puede compararse con la aparición de la bomba atómica.
La tecnología de clonación se puede utilizar para producir "clones humanos" y "replicar" humanos, lo que ha atraído una atención generalizada en todo el mundo. Para los seres humanos, ¿la tecnología de la clonación es triste o feliz, un desastre o una bendición? La dialéctica materialista cree que todo en el mundo es una unidad de contradicciones, dividida en dos. Lo mismo ocurre con la tecnología de clonación. Si la tecnología de la clonación se utiliza para "copiar" a maníacos de la guerra como Hitler, ¿qué aportará a la sociedad humana? Incluso si se utiliza para "copiar" a la gente corriente, provocará una serie de cuestiones éticas y morales. Si la tecnología de la clonación se aplica a la producción ganadera, se producirán cambios fundamentales en el cultivo y la reproducción de razas ganaderas excelentes. Si la tecnología de clonación se utiliza en la investigación de terapia genética, es muy probable que se supere el cáncer, el SIDA y otras enfermedades persistentes que amenazan la vida y la salud humanas. La tecnología de clonación es como la tecnología de energía atómica: un arma de doble filo con empuñadura en manos humanas. La humanidad debe tomar medidas conjuntas para evitar el surgimiento de la "clonación humana" y hacer que la tecnología de la clonación beneficie a la sociedad humana.
Estado actual de la investigación sobre la tecnología de clonación
1. Investigaciones iniciales sobre la clonación
La palabra clon es la transliteración de la palabra inglesa clone como sustantivo, c1one. Generalmente se traduce como línea reproductiva asexual. La composición genética de todos los miembros de un clon es idéntica, excepto cuando se producen mutaciones. Los clones de plantas, animales y microorganismos naturales existen desde hace mucho tiempo en la naturaleza. Por ejemplo, los gemelos idénticos son en realidad clones. Sin embargo, la incidencia de la clonación natural de mamíferos es extremadamente baja, el número de miembros es demasiado pequeño (generalmente dos) y carece de propósito, por lo que rara vez puede usarse para beneficiar a la humanidad. Por lo tanto, la gente comenzó a explorar métodos artificiales. de animales superiores. De esta manera, la palabra clonación comenzó a utilizarse como verbo, refiriéndose al acto de criar artificialmente animales clonados.
En la actualidad, los dos métodos principales para producir clones de mamíferos son la segmentación embrionaria y la transferencia nuclear. La oveja clonada "Dolly", así como varios animales clonados criados posteriormente por científicos de varios países, utilizaron tecnología de transferencia nuclear. El llamado trasplante nuclear se refiere al proceso de trasplantar los núcleos de embriones o animales adultos en diferentes etapas de desarrollo a ovocitos enucleados mediante microcirugía y métodos de fusión celular para reconstruir el embrión y hacerlo madurar. A diferencia de la tecnología de segmentación de embriones, la tecnología de transferencia nuclear, especialmente la tecnología de transferencia nuclear continua, puede producir un número ilimitado de individuos genéticamente idénticos.
Dado que el trasplante nuclear es un método eficaz para producir animales clonados, la gente suele llamarlo tecnología de clonación animal.
La idea de utilizar la tecnología de transferencia nuclear para clonar animales fue propuesta por primera vez por Hans Spemann en 1938. Lo llamó un "experimento extraño", es decir, desde el desarrollo de embriones hasta etapas posteriores (maduras o inmaduras). El núcleo se puede extraer de un embrión y trasplantarlo a un óvulo. Esta idea es ahora el enfoque básico para la clonación de animales.
Desde 1952, los científicos utilizaron por primera vez ranas para llevar a cabo experimentos de clonación por transferencia nuclear, y sucesivamente obtuvieron renacuajos y ranas adultas. En 1963, un equipo de investigación científica dirigido por el profesor Tong Dizhou en mi país estudió por primera vez la tecnología de transferencia nuclear de embriones de peces utilizando peces de colores y otros materiales y logró el éxito.
Los resultados iniciales de la investigación sobre la transferencia nuclear de células embrionarias de mamíferos se lograron en 1981: Karl Ilmenzer y Peter Hoppe utilizaron células embrionarias de ratón para crear ratones con un desarrollo normal. En 1984, Stern Velardsen clonó una oveja nacida viva a partir de células embrionarias inmaduras extraídas de ovejas, y posteriormente otros utilizaron sus experimentos en una variedad de animales, incluidos vacas, cerdos, cabras, conejos y macacos. En 1989, Willardson obtuvo la segunda generación de ganado clonado mediante transferencia nuclear continua. En 1994, Neil First clonó una vaca a partir de un embrión en etapa avanzada que se había desarrollado hasta al menos 120 células. En 1995, la transferencia nuclear de células embrionarias había tenido éxito en todos los mamíferos importantes, incluidos embriones congelados y producidos in vitro; también se habían intentado experimentos sobre transferencia nuclear de células madre embrionarias o de células madre adultas. Pero hasta 1995, el trasplante nuclear de células diferenciadas en animales adultos no había tenido éxito.
2. La importancia y las repercusiones de la clonación de la oveja "Dolly"
Los hechos anteriores muestran que en febrero de 1997, el equipo de investigación científica del Dr. Wilmut del Instituto Roslin en el El Reino Unido anunció que antes de que se criara con éxito la oveja "Dolly" clonada con células, la tecnología de transferencia nuclear de células embrionarias ya había logrado grandes avances. De hecho, el clon de "Dolly" siguió todo el proceso de transferencia nuclear de células embrionarias en términos de tecnología de transferencia nuclear, pero esto no reduce la importancia de "Dolly" porque fue la primera persona en el mundo que nació a través de un sistema somático. La transferencia nuclear de células animales es un gran avance en el campo de la tecnología de clonación. Este enorme progreso significa que: se ha demostrado teóricamente que, al igual que las células vegetales, los núcleos diferenciados de las células animales también son totipotentes, y no hay ningún cambio irreversible en el material genético del núcleo durante el proceso de diferenciación; se ha demostrado en la práctica que; uso de células somáticas La tecnología para la clonación animal es factible y se pueden utilizar innumerables células idénticas como donantes para trasplantes nucleares. Estas células donadas pueden someterse a una serie de operaciones genéticas complejas antes de fusionarse con óvulos, proporcionando así la base para grandes ovarios. -La replicación a escala de razas animales superiores y la producción de animales genéticamente modificados proporcionan métodos eficaces.
Teóricamente, utilizando el mismo método, la gente puede hacer "clones", lo que significa que la idea de que locos autoritarios en novelas de ciencia ficción anteriores se clonen a sí mismos es completamente realizable. Por tanto, el nacimiento de "Dolly" ha suscitado fuertes repercusiones en los círculos científicos, políticos e incluso religiosos de todo el mundo, y ha desencadenado un debate sobre las cuestiones morales derivadas de la clonación humana. Personas relevantes de distintos gobiernos y la opinión pública han reaccionado una tras otra: la clonación humana es contraria a la ética. A pesar de esto, la enorme importancia teórica y el valor práctico de la tecnología de clonación ha llevado a los científicos a acelerar el ritmo de la investigación, llevando así la investigación y el desarrollo de la tecnología de clonación animal a un clímax.
3. Resultados importantes de la investigación sobre clonación en los últimos tres años
El nacimiento de la oveja clonada "Dolly" desencadenó un auge en la investigación sobre clonación en todo el mundo. Los animales clonados continuaron uno tras otro. En marzo de 1997, un mes después del nacimiento de "Dolly", científicos de Estados Unidos, Taiwán y Australia anunciaron que habían clonado con éxito monos, cerdos y vacas. Sin embargo, todos utilizaron células embrionarias para la clonación y su importancia no se puede comparar con la de "Dolly". En julio del mismo año, el Instituto Roslin y PPL anunciaron que habían clonado la primera oveja transgénica del mundo con genes humanos, Polly, utilizando fibroblastos fetales genéticamente modificados. Este logro muestra el gran valor de aplicación de la tecnología de clonación en la cría de animales transgénicos.
En julio de 1998, Wakayama et al., de la Universidad de Hawaii, informaron que 27 ratones supervivientes habían sido clonados a partir de células de cúmulos de ratón, 7 de los cuales eran descendientes de ratones clonados nuevamente en el segundo lote de células somáticas nucleares de mamíferos. trasplante de descendencia después de "Li". Además, Wakayama y otros utilizaron una tecnología de clonación nueva, relativamente simple y de gran éxito, diferente de "Dolly". Esta tecnología recibió el nombre de "Tecnología de Honolulu" por la ubicación de la universidad.
Desde entonces, científicos de Estados Unidos, Francia, Países Bajos y Corea del Sur también han informado sucesivamente del éxito de la clonación de células somáticas de ganado; el entusiasmo por la investigación de los científicos japoneses es particularmente sorprendente desde julio de 1998 hasta abril. En 1999, la Universidad Agrícola de Tokio, la Universidad de Kinki, la Corporación de Mejoramiento del Ganado, sitios de pruebas de ganado locales (prefectura de Ishikawa, prefectura de Oita, prefectura de Kagoshima, etc.) y empresas privadas (como la empresa láctea más grande de Japón, Yukiin Dairy, etc.) informaron que usan orejas de vaca Los resultados de la clonación de vacas usando músculos del pecho y de las nalgas, células del cúmulo y células de la glándula mamaria extraídas del calostro. A finales de 1999, se habían nacido con éxito en todo el mundo clones somáticos de seis tipos de células: fibroblastos fetales, células mamarias, células del cúmulo, células epiteliales de las trompas de Falopio/uterinas, células musculares y células de la piel del oído.
En junio de 2000, la Universidad Agrícola y Forestal del Noroeste de China utilizó células somáticas de cabras adultas para clonar dos "ovejas clonadas", pero una de ellas murió prematuramente debido a una displasia del sistema respiratorio. Según los informes, la tecnología de clonación utilizada fue desarrollada por el propio equipo de investigación y es completamente diferente de la tecnología utilizada para clonar "Dolly". Esto demuestra que los científicos chinos también dominan la tecnología de vanguardia de la clonación de células somáticas.
Los experimentos de transferencia nuclear entre diferentes especies también han logrado algunos resultados gratificantes. En enero de 1998, científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison en los Estados Unidos clonaron con éxito cerdos y vacas utilizando huevos de vaca como receptores. Este estudio muestra que los óvulos no fertilizados de una determinada especie se pueden combinar con núcleos de células maduras extraídas de una variedad de animales. Aunque estos embriones fueron abortados, fueron un intento útil de explorar la posibilidad de una clonación heterogénea. En 1999, los científicos estadounidenses utilizaron huevos de vaca para clonar el embrión del animal raro argali; los científicos chinos también utilizaron huevos de conejo para clonar el embrión inicial del panda gigante. Estos resultados muestran que la tecnología de clonación puede convertirse en una nueva forma de proteger y salvar a los animales en peligro de extinción. animales.
IV. Perspectivas de aplicación de la tecnología de clonación
La tecnología de clonación ha mostrado amplias perspectivas de aplicación, que se pueden resumir en los siguientes cuatro aspectos: (1) Cultivo de razas ganaderas excelentes y experimentos de producción. Animales; (2) Producir animales genéticamente modificados; (3) Producir células madre embrionarias humanas para terapia de reemplazo de células y tejidos; (4) Replicar especies animales en peligro de extinción, preservar y difundir recursos de especies animales. La siguiente es una breve descripción de la producción de animales transgénicos y células madre embrionarias.
La investigación con animales transgénicos es uno de los temas más atractivos y prometedores en el campo de la bioingeniería animal. Los animales transgénicos pueden utilizarse como donantes para trasplantes de órganos médicos, como biorreactores y para mejorar la genética del ganado y crear enfermedades. modelos experimentales, etc. Sin embargo, en la actualidad no existen muchas aplicaciones prácticas de los animales transgénicos. Además de la aplicación temprana de modelos médicos de ratones transgénicos modificados por un solo gen, la investigación sobre la producción de proteínas farmacéuticas en biorreactores mamarios de animales transgénicos lleva ya un tiempo. Desde hace mucho tiempo y se ha llevado a cabo durante más de 10 años. Sin embargo, actualmente en todo el mundo, sólo 2 medicamentos han entrado en ensayos clínicos de fase 3, y de 5 a 6 medicamentos han entrado en ensayos clínicos de fase 2. Sin embargo, no hay cepas ganaderas genéticamente modificadas con mejoras agronómicas. Han nacido rasgos que pueden utilizarse en la cría de animales. La baja eficiencia productiva de los animales transgénicos, la dificultad en la integración en sitios fijos, el alto costo y la falla regulatoria, así como la separación de rasgos genéticos en las crías reproducidas sexualmente de animales transgénicos y la dificultad para mantener los excelentes rasgos de los ancestros. son las principales razones que limitan el progreso práctico de los animales transgénicos actuales.
El éxito de la clonación de células somáticas ha desencadenado una nueva revolución en la producción de animales transgénicos. La tecnología de clonación de células somáticas animales proporciona la posibilidad técnica de amplificar rápidamente los efectos innovadores del germoplasma producido por animales transgénicos. El uso de tecnología simple de transfección de células somáticas para transferir genes objetivo puede evitar la dificultad y la baja eficiencia de las fuentes de células germinales del ganado.
Al mismo tiempo, el uso de líneas celulares somáticas transgénicas permite la preselección de la integración transgénica y la preselección de género en condiciones de laboratorio. Antes del trasplante nuclear, el gen de fusión del gen extraño diana y el gen marcador (como el gen LagZ y el gen del antibiótico neomicina) se introducen primero en las células somáticas cultivadas, y luego las células transgénicas positivas y sus clones se analizan basándose en En función de la expresión del gen marcador, los núcleos de las células positivas se trasplantan a los ovocitos enucleados y, en teoría, los animales finales producidos deberían ser 100% animales transgénicos positivos. Utilizando este método, Schnieke et al. (Bio Report, 1997) han obtenido con éxito 6 ovejas transgénicas, 3 de las cuales portan el gen del factor IX de coagulación humano y el gen marcador (gen de resistencia a la neomicina), y 3 de las cuales portan el gen marcador. La tasa de integración del gen fuente es tan alta como el 50%. Cibelli (Science, 1997) también utilizó la transferencia nuclear para obtener tres bovinos transgénicos, confirmando la efectividad de este método. De esto se desprende que una de las direcciones de aplicación más importantes de la tecnología de clonación animal en la actualidad es la investigación y el desarrollo de animales clonados transgénicos de alto valor añadido.
Las células madre embrionarias (ES) son células madre totipotentes con potencial para formar todos los tipos de células adultas. Los científicos han estado intentando inducir varias células madre para que se diferencien en tipos de tejido específicos para reemplazar los tejidos dañados en el cuerpo, como por ejemplo implantando células productoras de insulina en pacientes diabéticos. Los científicos han podido convertir células ES de cerdo en cardiomiocitos latentes, células ES humanas para generar células neurales y mesenquimales, y células ES de ratón para diferenciarse en células endodérmicas. Estos resultados abren el camino a terapias de reemplazo de células y tejidos. Actualmente, los científicos han aislado con éxito células ES humanas (Thomson et al. 1998, Science), y la tecnología de clonación de células somáticas ofrece la posibilidad de producir las propias células ES del paciente. Las células somáticas del paciente se trasplantan a ovocitos enucleados para formar embriones recombinantes, los embriones recombinantes se cultivan in vitro en blastocistos y luego las células ES se aíslan de los blastocistos y las células ES obtenidas se dirigen para diferenciarse en los tipos de células específicos requeridos. (como células nerviosas, células musculares y células sanguíneas) para terapia de reemplazo. El objetivo final de este método de transferencia nuclear es utilizarlo para la terapia con células madre en lugar de obtener individuos clonados. Los científicos lo llaman "clonación terapéutica".
La aplicación de la tecnología de clonación en la investigación básica también es muy significativa, ya que proporciona herramientas para estudiar la embriogénesis y los gametos, la diferenciación de células y tejidos, la regulación de la expresión genética, la interacción nucleocitoplasmática y otros mecanismos.
5. Problemas con la tecnología de clonación
Aunque la tecnología de clonación tiene amplias perspectivas de aplicación, todavía está lejos de la industrialización. Porque, como campo de investigación emergente, la tecnología de clonación aún es muy inmadura en teoría y tecnología, los clones de células somáticas diferenciadas reprograman el material genético (todos o la mayoría de los genes en el núcleo celular se desactivan y las células recuperan la totipotencia). mecanismo del proceso) aún no está claro; cuestiones como si los animales clonados recordarán la edad de las células del donante, si los sucesivos descendientes de animales clonados acumularán genes mutantes y el papel genético de las mitocondrias citoplasmáticas en el proceso de clonación aún no están claros; resuelto.
En la práctica, la tasa de éxito de la clonación de animales sigue siendo muy baja. En el experimento de cría de "Dolly", el equipo de investigación de Wilmut fusionó 277 óvulos con núcleos trasplantados y sólo obtuvo "Dolly". La tasa de éxito de este cordero superviviente fue sólo del 0,36%. Las tasas de éxito de los experimentos de clonación de células embrionarias y fibroblastos fetales realizados al mismo tiempo fueron sólo del 1,7% y el 1,1% respectivamente. Incluso utilizando la tecnología "Honolulu", el grado de diferenciación fue relativamente bajo. La tasa de éxito de las células de cúmulos bajos como donantes nucleares es sólo de un pequeño porcentaje.
Además, algunos de los individuos nacidos presentan deficiencias fisiológicas o inmunológicas. Tomemos como ejemplo las vacas clonadas criadas en Japón, Francia y otros países, que murieron a los dos meses de nacer. En febrero de 2000, habían nacido en Japón 121 vacas clonadas con células somáticas, pero sólo una sobrevivió. Los resultados de las observaciones muestran que la función placentaria de algunos terneros es imperfecta y el contenido de oxígeno y la concentración del factor de crecimiento en la sangre son inferiores a los niveles normales; el timo, el bazo y los ganglios linfáticos de algunos terneros no se desarrollan normalmente en los fetos de animales clonados; son más comunes de lo normal. Los animales tienden a crecer rápidamente y estas pueden ser causas de muerte.
Incluso Dolly, que se desarrolló normalmente, presentó signos de envejecimiento prematuro. Los extremos de los cromosomas se llaman telómeros y determinan el número de veces que una célula puede dividirse: los telómeros se acortan con cada división y, cuando se agotan, la célula pierde su capacidad de dividirse. En 1998, los científicos descubrieron que los telómeros de las células de Dolly eran más cortos de lo normal, lo que significaba que sus células estaban en un estado más senescente. En aquel momento se pensó que esto podría deberse a la clonación de "Dolly" con células de oveja adulta para que sus células tuvieran la huella de células adultas. Sin embargo, esta explicación ahora ha sido cuestionada. , y otros utilizaron células cultivadas. Se utilizaron células senescentes para clonar vacas y se obtuvieron 6 terneros. De cinco a 10 meses después del nacimiento, se descubrió que los telómeros de estas vacas clonadas eran más largos que los de los terneros normales de la misma edad. algunos eran incluso más largos que los de los terneros recién nacidos normales. No está claro qué causa este fenómeno o por qué es tan diferente de la situación de Dolly. Sin embargo, este experimento muestra que, en algunos casos, el proceso de clonación puede cambiar el reloj molecular de las células maduras y "rejuvenecerlas". El impacto de este cambio en la vida de los animales clonados aún está por observarse.
Además de los obstáculos teóricos y técnicos mencionados anteriormente, el impacto de la tecnología de clonación (especialmente su aplicación en embriones humanos) en la ética y la fuerte reacción del público también limitan la aplicación de la tecnología de clonación. Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de clonación en los últimos años muestra que los principales países científicos y tecnológicos del mundo no se quedan atrás y nadie ha abandonado la investigación sobre tecnología de clonación. La actitud del gobierno británico a este respecto es muy representativa. Menos de un mes después de anunciar, a finales de febrero de 1997, la suspensión de las inversiones en el equipo de investigación "Dolly", el Comité Británico de Ciencia y Tecnología publicó un informe especial sobre la tecnología de clonación. , indicando que el gobierno británico reconsideraría esta decisión, creo que no es prudente prohibir ciegamente la investigación en esta área. La clave es establecer ciertas normas y utilizarlas en beneficio de la humanidad.
Respuesta: Du☆Du - Período de prueba nivel 3-7 20:59
1. El concepto de clonación
Como todos sabemos, la reproducción de Los seres vivos se completan mediante la reproducción. Hay dos formas de reproducción biológica: una se llama reproducción sexual y la otra se llama reproducción asexual.
La reproducción sexual es un método de reproducción mediante la fusión de células reproductoras (espermatozoides y óvulos) de ambos sexos y el desarrollo de la descendencia. La reproducción asexual no pasa por la unión de células reproductoras de ambos sexos, sino que forma individuos mediante la reproducción por fisión del propio organismo o el crecimiento y desarrollo de sus células somáticas. La reproducción asexual es común en plantas y algunos animales (como los unicelulares y los animales inferiores).
Clon es la transliteración del inglés "clone", que proviene del griego klon, que originalmente significa plántula o ramita, y hace referencia a algunas plantas que se reproducen asexual o vegetativamente. Con el paso del tiempo y el desarrollo de la ciencia, su significado ha ido añadiendo muchos contenidos, como por ejemplo un grupo de células producidas por una célula cultivada in vitro una secuencia de ADN producida por una secuencia "parental", etc. En resumen, la clonación se refiere a la obtención de un grupo celular o grupo individual genéticamente idéntico a partir de una célula o individuo mediante reproducción asexual.
El Sun Wukong del clásico chino "Viaje al Oeste" puede "transformar" a muchos Sun Wukong simplemente arrancando un puñado de cabello y soplando la energía inmortal. Porque arrancar un puñado de vello debe sacar un grupo de células, y este grupo de células puede cultivar un grupo de Sun Dasheng idéntico. Esto también pertenece a la reproducción asexual. Es solo que Sun Dasheng es muy poderoso y puede "clonar" miles de sí mismo en un instante. En definitiva, la clonación es reproducción asexual, "copiar" y "reproducir".
2. Clonación de plantas
La reproducción asexual (clonación) es originalmente un método de reproducción de bajo nivel. Cuanto menor es el nivel de evolución biológica, más probable es que adopte este método reproductivo; cuanto mayor es el nivel evolutivo, menos probable es que adopte este método reproductivo. Dado que los organismos inferiores, como los microorganismos, se reproducen dividiéndose, la descendencia tiene exactamente el mismo material genético que sus padres después de la división. Por lo tanto, en este sentido, los microorganismos no tienen "individuos" y no mueren. Aunque en sentido estricto, todavía habrá algunas diferencias entre los padres y la descendencia de los microorganismos porque su entorno nutricional externo seguirá siendo diferente, pero desde la perspectiva de los animales superiores, esta diferencia parece demasiado insignificante.
Con la condición de que esta diferencia sea insignificante, se puede decir que, en lo que respecta a los microorganismos, son inmortales. La muerte es producto de la evolución biológica hacia un estadio superior. Hoy en día, las células normales o cancerosas cultivadas in vitro mediante tecnología de clonación en la investigación biomédica también se denominan "líneas celulares inmortales", lo que también significa que estas células son "inmortales".
La investigación biomédica ha entrado en el nivel microscópico. El uso de la tecnología de clonación para cultivar líneas celulares inmortales de células normales o anormales es una tarea muy difícil, pero se ha vuelto cada vez más popular en los círculos científicos y médicos de diversos sectores. recibir más atención. En la agricultura, la gente ha utilizado durante mucho tiempo esquejes, acodos y otros métodos para propagar plantas adecuadas a las necesidades humanas. En la industria ganadera, varios países están realizando investigaciones sobre el uso de tecnología de clonación para producir animales más mejorados. Pero el desarrollo de un adulto a partir de células somáticas de un adulto de un organismo superior es un avance importante en la tecnología de la clonación.
Hace muchos años, investigadores de la Universidad de Cornell en Estados Unidos agitaron zanahorias maduras a alta velocidad para obtener células individuales de zanahoria y luego colocaron estas células individuales en un medio de crecimiento para cultivar células genéticamente idénticas. Este experimento confirmó la teoría de la totipotencia de las células vegetales. La llamada teoría totipotente de las células vegetales significa que cada célula del cuerpo vegetal, incluidas las células somáticas, tiene el potencial de desarrollarse hasta convertirse en un individuo completo.
La teoría de la totipotencia de las células vegetales ha sido ampliamente probada en el mundo vegetal. Ahora podemos obtener una planta completa a partir de cualquier célula, tejido u órgano vivo de una planta mediante cultivo artificial in vitro y producir muchas plantas. Esta técnica se llama cultivo de tejidos. Se ha utilizado en la producción industrial de plántulas in vitro de flores y cultivos (como la caña de azúcar).
3. El proceso de clonación animal
La investigación sobre la reproducción asexual de los animales siempre ha sido un tema explorado por los científicos. Debido a que los humanos han estado criando especies de ganado mediante reproducción sexual durante miles de años, el resultado ha sido la producción de algunos individuos o grupos excelentes. Pueden satisfacer las necesidades y deseos de las personas mejor que los individuos comunes y corrientes. Por ejemplo, una vaca con una producción de leche especialmente elevada, un grupo de ovejas con una elevada producción de lana, un caballo de carreras premiado o un excelente perro policía. Sin embargo, el desempeño de la descendencia en la reproducción sexual no es necesariamente el mismo que el de los padres, e incluso algunos son inferiores a los de los padres. La razón es que el óvulo o el espermatozoide sólo porta la mitad de los alelos que componen al padre, y los alelos pueden tener combinaciones casi ilimitadas, produciendo así diferentes descendientes. Existen grandes diferencias entre hermanos, hermanas, hermanos y hermanas, porque es sumamente difícil tener exactamente el mismo genotipo.
Por lo que mantener un fenotipo mediante la reproducción sexual es muy difícil. Si se obtiene un fenotipo deseado, como una vaca con alta producción de leche, obviamente es valioso desde una perspectiva económica mantener, expandir y reproducir este fenotipo a través de la reproducción asexual, es decir, producir muchos individuos genéticamente idénticos.
⒈Cultivo de óvulos en adultos
De 1951 a 1959, Zhu Xian, un famoso biólogo celular de mi país, y otros utilizaron una aguja de vidrio con un diámetro de 10 a 13um para estimular los óvulos de sapo sin la membrana del óvulo. Por primera vez en el mundo se cultivaron 25 sapos adultos, concretamente sapos sin padre. Pueden vivir hasta 8 meses.
En los experimentos anteriores se utilizaron células germinales. ¿Se pueden cultivar células somáticas para obtener cuerpos animales? Es decir, si las células vegetales tienen totipotencia, ¿las células animales también la tienen? No hay duda de que cada célula animal, incluidas las células somáticas, tiene un conjunto completo de genes de la especie, pero el cultivo directo de células somáticas en animales adultos aún no ha tenido éxito. Para demostrar que las células animales también son totipotentes, los biólogos han llevado a cabo numerosos experimentos de transferencia nuclear.
⒉Prueba de transferencia nuclear
En 1939, los científicos realizaron la primera prueba de transferencia nuclear en una ameba. Movieron el núcleo a una ameba enucleada de la misma especie, y la ameba recombinante creció y se reprodujo.
Desde 1963, el famoso biólogo chino Tong Dizhou y otros han realizado una gran cantidad de experimentos de transferencia nuclear en peces. Entre ellos, en 1980, utilizaron el núcleo celular de la carpa en etapa de blastocisto como núcleo donante, y los óvulos maduros no fertilizados y enucleados de la carpa cruciana como sustancia receptora. El óvulo nucleado transferido de 2,7 años se convirtió en un pez adulto. .
Las características principales de la carpa y el carpa cruciana son las mismas que las de la carpa, pero el número de vértebras es el mismo que el de la carpa cruciana y el número de escamas laterales está entre los dos peces. Este pez modificado con células crece más rápido que la carpa 22 y ha sido ampliamente promocionado en producción.
En 1966, los científicos realizaron experimentos de transferencia nuclear utilizando el anfibio Xenopus laevis. Trasladaron los núcleos de las células intestinales de renacuajo a óvulos enucleados y el 1,5% de las células recombinantes se convirtieron en adultos. Sus experimentos fueron los primeros en demostrar que las células somáticas de los animales también son totipotentes, pero esto aún no se ha demostrado en las células somáticas de los mamíferos.
⒊Clonar mamíferos utilizando células embrionarias
En 1986, los científicos británicos utilizaron células embrionarias de 8 células de oveja (células anteriores al embrión de 8 células que pueden mostrar totipotencia) como células donantes nucleares. Óvulos de oveja. Como resultado, las células recombinantes pudieron convertirse en ovejas adultas. Desde entonces, se han clonado bovinos, ratones, conejos, monos y otros animales utilizando células embrionarias. Cabe señalar que este experimento no replicó ovejas macho o hembra, sino su descendencia, por lo que el experimento aún presenta ciertas deficiencias o fallas.
En mi país, los mamíferos se clonaron utilizando células embrionarias y las células inmunes se clonaron a fines de la década de 1980; de la Academia China de Ciencias y de la Facultad de Agricultura de la Universidad de Yangzhou. Se clonaron cabras en la Universidad Normal del Sur de China y en la Universidad Agrícola de Guangxi se clonó ganado en 1995. Además, la Facultad de Medicina de Hunan también clonó ratones. Sin embargo, el científico británico Wilmut fue pionero en el uso de células somáticas distintas de las células embrionarias para clonar mamíferos.
4. El nacimiento de "Dolly"
"Dolly" es el primer caso mundial de utilización de células somáticas-células epiteliales mamarias, mediante tecnología de transferencia nuclear celular, en un complejo artificial. Tras la operación se obtiene una ovejita. El proceso de operación es el siguiente:
1. Retire los huevos de las ovejas escocesas de cara negra (oveja A) y succione el material genético de los huevos para convertirlos en huevos con solo citoplasma.
⒉ Se extrajeron células epiteliales mamarias de ovejas en el tercer mes de gestación (oveja B), se cultivaron in vitro durante 3 a 6 generaciones y se trataron con fármacos para controlar el desarrollo celular y mantenerlas en reposo. fase. Este es un paso muy crítico. Luego, las células en la fase de reposo se toman como células donantes.
⒊Introducir una célula donante en la luz de la zona pelúcida situada encima del óvulo. Luego se utiliza estimulación de pulso eléctrico para fusionar las células y los óvulos del donante para formar óvulos reconstruidos.
⒋Transplantar el óvulo reconstruido en la trompa de Falopio de la oveja de cara negra (Oveja C). Previamente se ligó la trompa de Falopio de la Oveja C para evitar que el embrión entrara al útero. La oveja B desempeña el papel de embriones cultivados in vivo y se denomina receptor intermedio.
⒌ Seis días después de que los óvulos reconstruidos se transfieren a la trompa de Falopio de la oveja C, los embriones se eliminan de la trompa de Falopio y se seleccionan los embriones que se desarrollan normalmente hasta las etapas de mórula y blastocisto.
⒍Transplanta de 1 a 3 mórulas o blastocistos en el útero de una oveja escocesa de cara negra (oveja Ding). Después de trasplantar el embrión al útero, continúa desarrollándose y finalmente nace "Dolly". Esta oveja se llama "madre sustituta".
En este proyecto se utilizaron alrededor de 434 óvulos y se obtuvieron 277 óvulos reconstruidos. Seis días después del trasplante al receptor intermedio, se produjeron 247 embriones, de los cuales 29 se desarrollaron en mórula y blastocistos (11,7). Se transfirieron 29 embriones a 13 madres sustitutas y finalmente nació una "Dolly", con una tasa de partos de sólo 3,4. Si se calcula en función del número de huevos reconstruidos, la tasa de partos es inferior al 4‰. Se puede ver que esta tecnología necesita mejorarse. Cabe señalar también que la tecnología de clonación de ovejas no consigue una replicación completa. El citoplasma de los óvulos enucleados contiene además una pequeña cantidad de material genético, que también puede desempeñar un papel importante o incluso decisivo en el desarrollo embrionario. La herencia biológica es el resultado de la interacción sinérgica del núcleo celular y el citoplasma. Los genes citoplásmicos también son fragmentos de ADN y sus portadores son principalmente orgánulos, como plastidios, mitocondrias, etc. Los genes citoplasmáticos son independientes hasta cierto punto y generalmente no interfieren con los genes nucleares.
Aunque el núcleo contiene el 99,9% de la información genética en comparación con los genes nucleares, la expresión de rasgos individuales todavía se ve afectada por el citoplasma del óvulo. Por tanto, desde un análisis teórico, la oveja "Dolly" no es una réplica completa. Dado que "Dolly" es solo una persona, algunas personas piensan que no es exacto decir que "Dolly" es un animal clonado. Aunque hasta ahora sólo se ha obtenido un "Dolly", se trata de un logro científico importante que ha atraído la atención mundial.
5. La importancia y el valor económico de la tecnología de la clonación
La magnífica historia de la humanidad está impulsada en gran medida por la tecnología: la fabricación de metales y la agricultura mejorada han separado la civilización de la era industrial de las herramientas de piedra; la revolución del siglo XIX condujo al surgimiento de grandes máquinas y grandes ciudades; en el siglo XX, la física llevó la corona; Los físicos han dividido átomos, han descubierto las maravillas de la relatividad y la teoría cuántica y han explotado diminutos chips de silicio. Cambiaron el mundo con la bomba atómica, el transistor, el láser y el circuito microintegrado. Muchos expertos creen ahora que la humanidad está preparada para abrazar el futuro con una nueva ola de desarrollo tecnológico. Como dijo el premio Nobel de 1996, Robert Cole, químico de la Universidad Rice en Estados Unidos: "Este es el siglo de la física y la química, pero el próximo siglo será obviamente el siglo de la biología". El nacimiento de la oveja clonada "Dolly" marca el comienzo del siglo biológico antes de lo previsto.
El avance de la tecnología de clonación conmocionó al mundo. La gente se preocupa por la autorreplicación humana, pero a menudo ignora otros aspectos de aplicación y significado. De hecho, tiene un gran valor teórico y amplias perspectivas de aplicación en las ciencias biológicas básicas, la medicina y la investigación y producción científica industrial, y tiene enormes beneficios económicos potenciales. En los próximos 5 a 20 años, se formará y desencadenará gradualmente una nueva revolución industrial biotecnológica en todo el mundo.
⒈En términos de ciencias biológicas básicas, en el pasado, la investigación de la función genética se llevaba a cabo principalmente en unos pocos animales, como ratones, pero ahora se puede realizar en una variedad de animales, lo que favorece la revelación. el gen funciona con mayor claridad y la naturaleza de la vida; proporciona uno de los medios más eficaces para estudiar la totipotencia del desarrollo de las células de los mamíferos y la relación entre el núcleo y el citoplasma; también puede clonar varios animales en peligro de extinción, como el panda gigante, tesoro nacional; mono dorado e incluso delfín de punta blanca.
⒉En términos de ciencia médica, se pueden proporcionar animales de experimentación con genotipos nucleares completamente idénticos para la investigación científica médica, lo que ayudará a los científicos médicos a estudiar enfermedades para las que aún no se han encontrado tratamientos eficaces y revelar la patogénesis; Estudiar el mecanismo de desdiferenciación ayudará a la investigación sobre el antienvejecimiento y sus mecanismos.
⒊En la ciencia agrícola, se pueden cultivar y multiplicar rápidamente animales excelentes con fuerte resistencia a las enfermedades y alto rendimiento productivo; se puede estudiar la patogénesis de los animales y se pueden encontrar nuevos fármacos terapéuticos eficaces.
6. Cómo afrontar los retos de la "era de la clonación"
El éxito de la tecnología de la clonación marca que se ha superado el último obstáculo técnico para "copiar" mamíferos. Posteriormente, se hizo teóricamente posible clonar humanos. Por tanto, la tecnología de clonación no sólo nos aporta beneficios, sino que también plantea graves desafíos a la humanidad. Una vez que esta tecnología se aplique a los humanos, tendrá consecuencias extremadamente graves para la sociedad humana.
⒈ El ser humano ha vuelto de la reproducción sexual a la reproducción asexual,