Клеточная инженерия: ЭКО, человек-морковь и другие чудеса современной науки
Привет! Знаешь, что объединяет овечку Долли, мышей с человеческой печенью, вакцину против кори и процедуру ЭКО? Если ты хорошо готовился к ЕГЭ по биологии, то без труда дашь правильный ответ. Ну а если нет... Что ж, ничего страшного! Читай этот пост :)
Сегодня поговорим о клеточной инженерии, её методах и о том, зачем учёные пытаются скрещивать человека с животными и даже... корнеплодами.
Клеточная инженерия – одна из основных отраслей современной биотехнологии. Она позволяет выделять и культивировать ткани и клетки высших многоклеточных организмов, чтобы в результате получать новые организмы с заданными свойствами, нужными человеку.
В основе клеточной инженерии лежит клеточная технология.
Клеточная технология – совокупность методов, направленных на выделение клеток определённого типа, их культивирование (выращивание) и дальнейшее использование самих этих клеток (или продуктов их жизнедеятельности) в научных и/или практических целях.
Выделенные клетки переносятся на специальную питательную среду искусственного происхождения, где они живут и размножаются. Таким образом, культивирование клеток и тканей происходит вне организма: в пробирке, колбе или другой стеклянной посуде (этот метод называется in vitro, что в переводе с латинского означает «в стекле»).
Итак, запомнили: клеточная инженерия – это конструирование новых клеток с новыми свойствами.
Теперь разберём подробнее основные методы клеточной инженерии.
1. Соматическая гибридизация
Соматическая (клеточная) гибридизация – это искусственное объединение целых клеток с образованием гибридных геномов.
Этот метод позволяет скрещивать организмы не только разных видов, но и царств (когда гибридизация естественным, половым способом по понятным причинам невозможна). К примеру, биологи научились объединять таким образом клетки человека и... моркови. Или комара. Или хомяка. Само собой, такие эксперименты проводятся на уровне клеток, и полноценные организмы из них не выращивают (хотя... кто знает, какие чудеса происходят в лабораториях китайских учёных? Но это так, мысли вслух).
Зачем же это делается?
Во-первых, для производства полезных для человека веществ (например, антител). Для этой цели конструируют так называемые гибридомы (от лат. hybrida – помесь и оma – опухоль) – гибридные клетки, образованные из раковых клеток и протопластов лимфоцитов селезёнки иммунизированных животных.
Во-вторых, такое скрещивание расширяет исследовательские возможности учёных (в том числе позволяет изучать функциональные свойства отдельных хромосом).
Кроме того, благодаря клеточной инженерии человек может изучать заболевания, которые раньше невозможно было исследовать на подопытных зверушках: например, малярию и гепатиты В и С, которыми болеют только люди и шимпанзе. Но если вырастить мышку, печень которой почти идентична человеческой, это открывает новые возможности для исследований и тестирования лекарств.
В-третьих, учёных очень вдохновляет идея пересадки органов людям от «очеловеченных» животных. (Вспоминается нашумевший в 2017 году кейс о создании эмбриона свиньи с человеческими клетками. По мнению руководителя исследования, «до достижения этой цели ещё далеко, однако первый важный шаг уже сделан». Что ж... Интересно посмотреть, куда приведут человечество подобные эксперименты!)
2. Клонирование
Это довольно новое, но ооочень перспективное направление клеточной инженерии.
С биологической точки зрения клонирование – это не что иное как вегетативное размножение растений и животных, в результате чего получается потомство, генетически идентичное родительским особям.
Однако учёные научились искусственно пересаживать ядро соматической клетки от одного организма в яйцеклетку другого (все генетические признаков донора ядра при этом сохраняются). Известный пример клонирования – знаменитая овечка Долли, полученная в 1997 году шотландским учёным Яном Уилмутом.
Какую практическую пользу несёт клонирование?
Во-первых, этот метод поможет совершить настоящий прорыв в животноводстве – сохранять генотипы ценных животных и практически неограниченно их размножать.
Во-вторых, терапевтическое клонирование помогает учёным воссоздавать ткани для трансплантации органов и заместительной клеточной терапии (например, для пациентов с болезнью Паркинсона).
Ещё одно очень широкое применение метода трансплантации клеточных ядер – процедура ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение).
3. Микроклональное размножение растений
Микроклональное размножение – это использование техники in vitro для быстрого получения неполовым путем растений, идентичных исходному.
Первым «подопытным», размноженным таким образом, стала морковка. Именно на этом корнеплоде учёные Ф. Уайт и Р. Готре проводили свои эксперименты в начале ХХ века. Они выделили из корнеплода кусочек – эксплант, и поместили его в специальную питательную среду. В результате из экспланта выросла однородная клеточная масса – так называемый каллус, клетки которого могут давать начало любому типу клеток.
Затем учёные разделили клетки и добавили в питательную среду фитогормоны, способствующие их дифференциации. В итоге образовались маленькие проростки, которые после пересадки в грунт выросли в полноценные жизнеспособные морковки.
Сегодня метод микроклонального размножения активно используется в сельском хозяйстве.
...Чувствую, ты немного утомился)) Поэтому на сегодня полезной информации хватит, а вот завтра поговорим о ещё одной интереснейшей дисциплине – генной инженерии.
Ставь лайк и не пропусти новые публикации! И обязательно заходи в нашу группу ВКонтакте – там тебя ждёт ещё больше интересного и полезного контента о биологии и подготовке к ЕГЭ.