Kloonaus
Klooni on solu tai yksilö, joka on identtinen toisen kanssa.
Biologiassa kloonaus on prosessi, jossa tuotetaan yksi tai useampi geneettisesti identtinen yksilö. Kokonaisilla yksilöillä tarkoitetaan yleensä identtisen kopion tarkoituksellista tuottamista. Tämä onnistui ensimmäisen kerran nisäkkäillä kuuluisan Dolly-lampaan avulla. Ihmisen identtiset kaksoset ovat luonnollisia klooneja. Samoin ovat suvuttoman lisääntymisen jälkeläiset ja kaikki parthenogeneettiset lisääntymiset, joihin ei liity meioosia.
Kloonaus on luonnollista joillekin eläimille, mutta nisäkkäillä se on harvinaista. Poikkeuksena on yhdeksänhihainen vyötiäinen, joka synnyttää yleensä identtisiä nelosia.
Genetiikassa ja solubiologiassa kloonaus viittaa erityisesti DNA-sekvenssiin ja sitä kautta kaikkiin muihin makromolekyyleihin.
Solulinjoissa esiintyy kloonauksia, mutta siihen liittyy joitakin ilmeisiä ehtoja. DNA:n muutokset missä tahansa muodossa tarkoittavat, että tytärsolut eivät ole identtisiä emosolujen kanssa. Tyypillisesti kehityksen aikana geenit kytkeytyvät päälle ja pois päältä, ja tytärsolut erilaistuvat vähitellen kypsiksi kudossoluiksi. Nämä eivät ole identtisiä alkuperäisten kantasolujen kanssa, joten ne ovat klooneja vain siinä mielessä, että ne ovat peräisin samasta emosolusta.
Molekyylin laboratoriossa tapahtuvaa kopiointia tarkkojen kopioiden tuottamiseksi kutsutaan myös kloonaukseksi.
Ei aivan niin identtinen
Vaikka kloonit alkavat olla samanlaisia, ne eivät välttämättä pysy samanlaisina. Identtisillä kaksosilla on aina hieman erilaiset fenotyypit.
Vaikka yksiotsaiset kaksoset ovat geneettisesti lähes identtisiä, vuonna 2012 tehdyssä tutkimuksessa, jossa tutkittiin 92 yksiotsaista kaksosparia, havaittiin, että yksiotsaiset kaksoset saavat useita satoja geneettisiä eroja sikiön varhaisessa kehitysvaiheessa. Tämä johtuu mutaatioista (tai kopiointivirheistä), joita tapahtuu kummankin kaksosen DNA:ssa alkion jakautumisen jälkeen. Arvioidaan, että monotsygoottisilla kaksosilla on keskimäärin noin 360 geneettistä eroa, jotka ovat syntyneet sikiön kehityksen alkuvaiheessa. Näillä muutoksilla voi kuitenkin olla vain vähän käytännön vaikutusta. Käytännössä identtiset kaksoset näyttävät ja käyttäytyvät hyvin samankaltaisesti.
Toinen syy monotsygoottisten kaksosten välisiin eroihin on epigeneettinen muutos. Nämä johtuvat erilaisista ympäristövaikutuksista heidän elämänsä aikana, mikä vaikuttaa siihen, mitkä geenit kytkeytyvät päälle tai pois päältä. Tutkimus, johon osallistui 80 paria monotsygoottisia kaksosia, joiden ikä vaihteli kolmesta 74 vuoteen, osoitti, että nuorimmilla kaksosilla on suhteellisen vähän epigeneettisiä eroja. Epigeneettisten erojen määrä kasvaa iän myötä. Viisikymmenvuotiailla kaksosilla oli yli kolme kertaa enemmän epigeneettisiä eroja kuin kolmevuotiailla kaksosilla. Suurimmat erot olivat kaksosilla, jotka olivat viettäneet elämänsä erillään toisistaan (esimerkiksi kaksosilla, jotka olivat syntyessään saaneet adoptiolapsen kahdelta eri vanhemmalta). Tietyt ominaisuudet, kuten älykkyysosamäärä ja persoonallisuus, muuttuvat kuitenkin samankaltaisemmiksi kaksosten ikääntyessä. Tämä ilmiö havainnollistaa genetiikan vaikutusta moniin ihmisen ominaisuuksiin ja käyttäytymiseen.
Kloonattu laji
- Karppi: (1963) Kiinassa embryologi Tong Dizhou tuotti maailman ensimmäisen kloonatun kalan lisäämällä uroskarpin solun DNA:ta naaraskarpin munaan. Hän julkaisi tulokset kiinalaisessa tiedelehdessä.
- Hiiri: (1986) Hiiri oli ensimmäinen nisäkäs, joka onnistuttiin kloonaamaan varhaisesta alkion solusta. Neuvostoliittolaiset tiedemiehet Chaylakhyan, Veprencev, Sviridova ja Nikitin kloonasivat hiiren "Masha". Tutkimus julkaistiin "Biofizika"-lehden niteessä ХХХII, numero 5 vuonna 1987.
- Lammas: (1996) Varhaisista alkion soluista, kirjoittanut Steen Willadsen. Megan ja Morag[19] kloonasivat erilaistuneista alkion soluista kesäkuussa 1995 ja Dolly-lammas somaattisesta solusta vuonna 1997.
- Apina: (2000) Tetra, alkion halkaisusta.
- Gaur: (2001) oli ensimmäinen kloonattu uhanalainen laji.
- Karja: 2001 ja 2005, Brasilia.
- Kissa: CopyCat "CC" (naaras, vuoden 2001 lopulla), Little Nicky, 2004, oli ensimmäinen kaupallisista syistä kloonattu kissa.
- Koira: (2005) Snuppy, afgaanikoirauros, oli ensimmäinen kloonattu koira.
- Rotta: (2003) Ralph, ensimmäinen kloonattu rotta.
- Muuli: (2003) Idaho Gem, john-muuli, oli ensimmäinen hevosperheen klooni.
- Hevonen: (2003) Prometea, haflinger-naaras, oli ensimmäinen hevosklooni.
- Vesipuhveli: (2009) Samrupa oli ensimmäinen kloonattu vesipuhveli. Se syntyi intialaisessa Karnalin kansallisessa eläintutkimuslaitoksessa, mutta kuoli viisi päivää myöhemmin keuhkotulehdukseen.
- Kameli: (2009) Ensimmäinen kloonattu kameli.
- Rapuja syövä makakki: (2018) Tutkijat kloonasivat ensimmäistä kertaa apinoita tai apinoita käyttämällä alkion ikäisen luovuttajan soluja.
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mitä on kloonaus?
A: Kloonaus on prosessi, jossa tuotetaan yksi tai useampi geneettisesti identtinen yksilö. Se voi tarkoittaa identtisen kopion tarkoituksellista tuottamista, kuten Dolly-lampaan tapauksessa, tai se voi tarkoittaa luonnollisia klooneja, kuten ihmisen identtisiä kaksosia tai suvuttoman lisääntymisen tuloksena syntyneitä jälkeläisiä.
K: Miten kloonaus toimii genetiikassa ja solubiologiassa?
V: Genetiikassa ja solubiologiassa kloonaus viittaa erityisesti DNA-sekvenssiin ja sitä kautta kaikkiin muihin makromolekyyleihin. DNA:n muuttaminen missä tahansa muodossa tarkoittaa, että tytärsolut eivät ole identtisiä emosolujen kanssa. Tyypillisesti kehityksen aikana geenit kytkeytyvät päälle ja pois päältä, mikä saa tytärsolut erilaistumaan kypsiksi kudossoluiksi, jotka eivät ole identtisiä alkuperäisten kantasolujen kanssa.
K: Onko kloonaus yleistä nisäkkäiden keskuudessa?
V: Kloonaus on luonnollista joillekin eläimille, mutta nisäkkäillä se on harvinaista. Poikkeuksena on yhdeksänhihainen vyötiäinen, joka synnyttää yleensä identtisiä nelosia.
K: Onko olemassa laboratoriotekniikoita molekyylien kloonaamiseksi?
V: Kyllä, molekyylin laboratoriossa tapahtuvaa kopiointia tarkkojen kopioiden tuottamiseksi kutsutaan myös kloonaukseksi.
K: Ovatko kaikki kloonit toistensa tarkkoja kopioita?
V: Ei, koska DNA:han tehdyt muutokset merkitsevät sitä, että tytärsolut eivät aina ole täsmällisiä kopioita emosoluistaan, vaikka ne olisivat alun perin peräisin niistä. Kehityksen aikana geenit kytkeytyvät päälle ja pois, mikä aiheuttaa erilaistumista tyttärisolujen ja alkuperäisten kantasolujen välillä, joten ne eivät välttämättä ole enää toistensa tarkkoja kopioita.
Kysymys: Onko Dolly-lammas esimerkki kloonauksesta?
V: Kyllä, Dolly kloonattiin tunnetusti käyttämällä tekniikkaa, jota kutsutaan somaattiseksi solujen ydinsiirroksi (SCNT). Tämä oli yksi historian ensimmäisistä onnistuneista esimerkeistä nisäkkäiden kloonauksesta.
