Если спросить о клонах, большинство людей думают о злых научно-фантастических персонажах. Однако в реальной жизни слово «клон» часто имеет более широкое и гораздо более позитивное применение. Подобно тому, как офисные работники копируют документы с помощью копировальных машин, такие ученые, как мы, изучающие болезни растений, используют биологический эквивалент копира для клонирования генов, клеток и тканей, а также целых организмов. Как еще можно использовать клонирование?

Клонирование ДНК

Наиболее распространенный тип клонирования в лаборатории - это репликация генов. Каждый ген представляет собой сегмент ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты), который состоит из пар химических веществ, называемых основаниями. Эти пары оснований образуют культовую двойную спираль ДНК. В зависимости от вида, весь геном может иметь от нескольких тысяч до миллиардов пар оснований, которые составляют от нескольких до десятков тысяч генов. Один человеческий геном содержит 3 миллиарда пар оснований, которые составляют около 30000 генов. Гены кодируют такие черты, как цвет глаз и рост, а также такие важные характеристики, как развитие сердца и пяти чувств. Некоторые гены могут даже предрасполагать людей к определенным болезням или личностям. Чтобы раскрыть секреты жизни, скрытые в ДНК, ученые изучают, как функционируют отдельные гены. Для этого они сначала копируют участок ДНК, содержащий интересующий ген. Копирование или клонирование часто осуществляется с помощью биохимической реакции, называемой полимеразной цепной реакцией или ПЦР, которая имитирует естественную репликацию ДНК.

Клонирование клеток, тканей и организмов

Точно так же ученые используют клонирование целых клеток и тканей, предоставляя правильные питательные вещества и окружающую среду. Сделано осторожно, клонирование клеток используется для замены мертвых клеток у пациентов больницы. Для замены больших областей тела клонирование тканей является жизненно важным. Некоторые организмы могут даже вырастить целые части своего тела в ответ на потерю органа; например, ящерицы могут вырастить свои хвосты, а планарии (тип плоского червя) могут заменить свои собственные головы. Для некоторых растений культуру in vitro обычно использовали для создания множества копий определенных органов: например, волосатых корней или нескольких побегов, без присутствия всего тела растения. Тем не менее, клонирование органов животных не так легко для человеческих исследователей. Клонирование органов - это не просто сбор правильных типов клеток для создания тканей, а затем тканей для создания органа. Чтобы создать функциональный орган, такой как сердце, которое может биться, нужно вернуться к началу развития сердца и найти клетку предшественник сердца. Затем эту клетку нужно как-то обмануть, чтобы пройти через этапы развития сердца в отсутствие контекста всего тела и в конечном итоге стать сердцем. Как мы можем достичь этого, до сих пор остается загадкой.