Klonovanie

Mnohé organizmy vrátane osikových stromov sa rozmnožujú klonovaním, čím často vytvárajú veľké skupiny organizmov s rovnakou DNA. Jedným z príkladov, ktorý je zobrazený na obrázku, je topoľ osikový.

Klonovanie je vytvorenie geneticky rovnakého (rovnaká DNA) jedinca (živočíšneho alebo rastlinného organizmu), alebo jednotlivých buniek, prípadne identickej časti DNA. „Originál“ a jeho kópia (tzv. klon) nesú rovnakú genetickú informáciu. Ako klon sa odborne (najmä v botanike) označuje aj množina všetkých geneticky rovnakých jedincov vzniknutých z daného „originálu“ (jeden jedinec z tejto množiny sa volá ramet).

V prenesenom význame je klonovanie tvorenie nejakej veci (tzv. klonu), ktorá je rovnaká ako predloha alebo jej je veľmi podobná.

Vznik biologických klonov

Klon tvoria genotypovo rovnaké jedince (bunky alebo organizmy), ktoré vznikli z jednej rodičovskej bunky alebo organizmu.

Klony môžu vzniknúť v dôsledku zásahov génového inžinierstva, ale biologické klony vznikajú aj vegetatívnym rozmnožovaním:

• umelým spôsobom – napr. množenie rastlín odrezkami
• v prírode prirodzeným spôsobom – nepohlavným rozmnožovaním organizmov.

Prvý známy klon

Dňa 5. júla 1996 sa narodila ovca Dolly, prvý klonovaný cicavec na svete. Na klonovanie boli použité bunky z vemena, čo bolo podnetom na to, aby dostala meno po dobre „vyvinutej“ americkej country speváčke Dolly Partonovej. Dolly sa dožila šesť rokov, jej rasa sa bežne dožíva dvanásť až pätnásť rokov.

Génové manipulácie

Techniky génového inžinierstva sa často využívajú na konštrukciu zmiešaných (hybridných) molekúl DNA s ich následným klonovaním. Na prenos génov do živočíšnych buniek sa často využívajú živočíšne vírusy napr. opičí vírus SV40, retrovírusy a pod., u rastlín sa na včleňovanie génov využívajú plazmidy objavené v bunkách pôdnych baktérií Agrobacterium tumefaciens. Nový jedinec alebo bunka môže vzniknúť tak, že zo zárodočnej bunky je odstránené jej jadro (pôvodný genetický kód) a namiesto neho je umiestnený obsah jadra klonovaného jedinca (bunky). Pri ďalšom vývoji bunky sa tento riadi genetickým kódom vloženého jadra, čím vznikne identický organizmus.

Genetická variabilita klonov

Aj keď sa predpokladá, že populácia klonov je populácia geneticky stopercentne identických kópií, nie je to úplne pravda. Určitá genetická variabilita môže vzniknúť vďaka mutáciám (genetickým zmenám na úrovni DNA), za obvyklých okolností je však minimálna a bezvýznamná. Mení sa to v prípade, keď základom pre klon sa stáva jedna alebo len zopár buniek (výsledkom je väčšia miera variability). Dôležitým faktorom je tiež miera pôsobenia mutagénov a podmienky klonovania. Všeobecne je možné povedať, že kombináciou silne umelého klonovania niekoľkých jednotlivých buniek a použitia mutagénov, je aj pri teoreticky homogénnej populácii klonov možné dosiahnuť určitej už významnej variability.

Využitie

Klonovanie hrá dnes dôležitú úlohu hlavne v poľnohospodárstve a biotechnologických odboroch. Celkove sa dá povedať, že klonovanie vyšších rastlín je jednoduchšie a rozšírenejšie, ako klonovanie živočíchov. Pôvodne sa využívalo vo forme vegetatívneho rozmnožovania rastlín. Novovytvorené génové manipulácie majú dve základné použitia:

• vytváranie umelých organizmov s cieľom produkcie farmakologicky, technologicky významných bielkovín, napr. hormónov, protilátok, vakcín, enzýmov; k hospodársky významným látkam získavaných pomocou zásahov génového inžinierstva a klonovania patrí dnes napr. inzulín
• zmena organizmov alebo buniek za účelom vytvorenia nových kombinácií vlastností
  • pri génovej terapii zmenou jediného génu (monogénne) je možné liečiť niektoré podmienene dedičné ochorenia – napr. silnú kombinovanú imunodeficienciu (zníženie imunity) alebo cystickú fibrózu
  • vytváranie organizmov, ktoré nie sú produktom prirodzeného vývoja – napr. mikroorganizmov rozkladajúcich niektoré látky znečisťujúce životné prostredie, či klonovanie rastlín, ktoré sú schopné produkovať látky, zabezpečujúce ich ochranu voči prirodzeným škodcom a pod.

Zneužiteľnosť a etické otázky

I keď génové manipulácie a klonovanie organizmov poskytujú množstvo nových pozitívnych alternatív využitia, táto problematika je spätá i s mnohými nevyriešenými etickými otázkami a možnosťami zneužitia.

V populárnej kultúre

Sontaráni v seriáli Doctor Who sú rasou klonovaných bojovníkov

Diskusie o klonovaní v populárnych médiách ho často prezentujú negatívne. Článok v časopise Time z 8. novembra 1993 negatívne vykreslil klonovanie, pričom Michelangelovo dielo Stvorenie Adama bolo upravené tak, aby ukazovalo Adama s piatimi identickými rukami. Vydanie časopisu Newsweek z 10. marca 1997 tiež kritizoval etiku klonovania ľudí a zahrnul grafiku zobrazujúcu identické bábätká v kadičkách.

Koncept klonovania, najmä ľudského klonovania, sa objavil v širokej škále sci-fi diel. Skorým fiktívnym zobrazením klonovania je Bokanovského proces, ktorý sa objavuje v dystopickom románe Prekrásny nový svet (1931) od Aldousa Huxleyho. Proces sa aplikuje na oplodnené ľudské vajíčka „in vitro“, čo spôsobí ich rozdelenie na identické genetické kópie originálu. Po obnove záujmu o klonovanie v 50. rokoch 20. storočia sa táto téma ďalej skúmala v dielach, ako napríklad v poviedke UN-Man (1953) od Poula Andersona, ktorá opisuje technológiu nazývanú „exogenéza“, a v knihe Gordona Rattraya Taylora s názvom The Biological Time Bomb, ktorá v roku 1963 spopularizovala termín „klonovanie“.

Klonovanie je opakujúcou sa témou v mnohých súčasných sci-fi filmoch, od akčných filmov, ako napr. Anna a jej neobmedzená moc, Chlapci z Brazílie, Jurský park (1993), Alien Resurrection (1997), The 6th Day (2000), Resident Evil (2002), Star Wars: Epizóda II – Klonovaní útočia (2002), The Island (2005), Tales of the Abyss (2006) a Moon (2009) až po komédie ako Spáč (1973) od Woodyho Allena.

Proces klonovania je v beletrii znázornený rôzne. Mnohé diela zobrazujú umelé stvorenie ľudí metódou pestovania buniek z tkaniva alebo vzorky DNA; replikácia môže byť okamžitá alebo prebiehať pomalým rastom ľudských embryí v umelých materniciach. V dlhotrvajúcom britskom televíznom seriáli Doctor Who bol Štvrtý Doktor so svojou spoločníčkou Leelou v priebehu niekoľkých sekúnd naklonovaný zo vzoriek DNA (Neviditeľný nepriateľ, 1977) a potom – v zjavnej pocte filmu Fantastická plavba z roku 1966 – zmenšení na mikroskopickú veľkosť, aby vstúpili do Doktorovho tela a bojovali proti mimozemskému vírusu. Klony v tomto príbehu majú krátke trvanie a môžu prežiť len niekoľko minút, kým zomrú. Vedecko-fantastické filmy ako Matrix a Star Wars: Epizóda II – Klonovaní útočia obsahovali scény, v ktorých sa ľudské plody kultivujú v priemyselnom meradle v mechanických nádržiach.

Klonovanie ľudí z častí tela je tiež častou témou vo sci-fi. Klonovanie je silne zastúpené medzi sci-fi konvenciami parodovanými vo filme Spáč od Woodyho Allena, ktorého dej sa sústreďuje na pokus o naklonovanie zavraždeného diktátora z jeho odteleného nosa. V príbehu seriálu Doctor Who s názvom „Journey's End“ z roku 2008 spontánne vyrastie z jeho odseknutej ruky, o ktorú prišiel počas skoršej epizódy v súboji s mečmi, duplikát Desiateho Doktora.

Koncom roka 2017, po smrti svojej milovanej 14-ročnej mačky Coton de Tulear menom Samantha, Barbra Streisandová oznámila, že naklonovala psa a teraz „čaká, kým [dve naklonované šteniatka] vyrastú, aby [mohla] zistiť, či majú [Samanthine] hnedé oči a či je vážna“. Operácia stála 50 000 dolárov prostredníctvom spoločnosti na klonovanie domácich zvierat ViaGen.

Vo filmoch ako Šiesty deň (2000) od Rogera Spottiswooda, ktorý využíva klišé „rozsiahleho tajného laboratória... naplneného radmi „prázdnych“ ľudských tiel, ktoré sa vznášajú v nádržiach s výživnou tekutinou alebo v stave pozastavenej animácie“, je zrejmé, že treba vyvolávať strach. Podľa Clarka sa biotechnológii zvyčajne „dávajú fantastické, ale vizuálne pútavé formy“, zatiaľ čo veda je buď odsunutá do úzadia, alebo fiktívna, aby vyhovovala mladému publiku. Metódy genetického inžinierstva sú vo filme slabo zastúpené; Michael Clark, ktorý píše pre The Wellcome Trust, nazýva zobrazenie genetického inžinierstva a biotechnológie „vážne skresleným“.

Klonovanie a identita

Nekonečné množstvo klonov futuristických slúžiek v paláci vygenerované umelou inteligenciou

Vedecká fantastika používala klonovanie, najčastejšie a konkrétne klonovanie ľudí, na riešenie otázok identity a eugeniky. A Number je hra anglickej dramatičky Caryl Churchillovej z roku 2002, ktorá sa zaoberá témou klonovania ľudí a identity, najmä prírody a výchovy. Príbeh, ktorý sa odohráva v blízkej budúcnosti, je štruktúrovaný okolo konfliktu medzi otcom (Salter) a jeho synmi (Bernard 1, Bernard 2 a Michael Black), z ktorých dvaja sú klonmi toho prvého. Hru A Number v koprodukcii s BBC a HBO Films pre televíziu adaptovala Caryl Churchillová.

V roku 2012 vznikol japonský televízny seriál s názvom Bunšin. Hlavná postava príbehu, Mariko, je žena, ktorá študuje starostlivosť o deti na Hokkaide. Vyrastala s pochybnosťami o láske svojej matky, ktorá sa na ňu vôbec nepodobala a zomrela pred deviatimi rokmi. Jedného dňa nájde v dome príbuzného veci svojej matky a vydá sa do Tokia, aby zistila pravdu o jej narodení. Neskôr zistí, že je klon.

V televíznom seriáli Orphan Black z roku 2013 sa klonovanie používa ako vedecká štúdia o behaviorálnej adaptácii klonov. V podobnom duchu kniha Dvojník od nositeľa Nobelovej ceny Josého Saramaga skúma emocionálny zážitok muža, ktorý zistí, že je klon.

Klonovanie ako vzkriesenie

Klonovanie sa v beletrii používa ako spôsob znovuvytvorenia historických postáv. V románe Ira Levina Chlapci z Brazílie z roku 1976 a jeho filmovej adaptácii filmovej adaptácii z roku 1978 používa Josef Mengele klonovanie na vytvorenie kópií Adolfa Hitlera.

Satirický román Železný sen (1972) od Normana Spinrada sa končí scénou s 300 dvojmetrovými, blonďavými, superinteligentnými mužskými klonmi SS v stave pozastavenej animácie, ktoré sú vypustené do vesmíru, aby po genocídnej rasovej vojne začali budovať Hitlerovo analógové galaktické impérium. (Dosiahli Pyrrhovo víťazstvo, keďže vodca podľudí ako svoj posledný čin odpálil zbraň súdneho dňa, konkrétne kobaltovú bombu, čím nenapraviteľne kontaminoval genofond).

V románe Jurský park (1990) od Michaela Crichtona, ktorý podnietil sériu celovečerných filmov Jurský park, bioinžinierska spoločnosť InGen vyvíja techniku ​​na vzkriesenie vyhynutých druhov dinosaurov vytvorením klonovaných tvorov pomocou DNA extrahovanej z fosílií. Klonované dinosaury sa používajú na osídlenie parku s divokou prírodou Jurského parku pre zábavu návštevníkov. Plán sa katastrofálne zvrtne, keď dinosaury uniknú zo svojich terárií. Napriek tomu, že boli selektívne klonované ako samice, aby sa zabránilo ich rozmnožovaniu, dinosaury si vyvinú schopnosť rozmnožovať sa prostredníctvom partenogenézy.

Klonovanie pre vojenské účely

Využitie klonovania na vojenské účely bolo skúmané aj v niekoľkých fiktívnych dielach. V seriáli Doctor Who bola v epizóde „The Time Warrior“ z roku 1973 predstavená mimozemská rasa bojovných bytostí v brnení, ktorí sa volali Sontaráni. Sontaranov vykreslili ako zavalité, plešaté stvorenia, ktoré boli geneticky upravené pre boj. Ich slabým miestom je „probický vetrací otvor“, malá jamka v zadnej časti krku, ktorá je spojená s procesom klonovania. Koncept klonovaných vojakov šľachtených na boj sa vrátil v epizóde „The Doctor's Daughter“ (2008), kde sa Doktorova DNA použije na vytvorenie bojovníčky menom Jenny.

Film Hviezdne vojny z roku 1977 sa odohrával na pozadí historického konfliktu nazývaného Klonové vojny. Udalosti tejto vojny neboli úplne preskúmané až do prequelových filmov Klonovaní útočia (2002) a Pomsta Sithov (2005), ktoré zobrazujú vesmírnu vojnu vedenú masívnou armádou ťažko obrnených klonových vojakov, ktorá vedie k založeniu Galaktickej ríše. Klonovaní vojaci sú „vyrábaní“ v priemyselnom meradle, geneticky podmienení pre poslušnosť a bojovú účinnosť. Taktiež sa ukázalo, že populárna postava Boba Fett vznikla ako klon Janga Fetta, žoldniera, ktorý slúžil ako genetická šablóna pre klonových vojakov.

Klonovanie pre zneužívacie účely

Opakujúcou sa podtémou klonovacej beletrie je použitie klonov ako zdroja orgánov pre transplantáciu orgánov. Román Kazua Ishigura Nikdy ma neopúšťaj z roku 2005 a filmová adaptácia románu Nikdy ma neopusť z roku 2010 sa odohrávajú v alternatívnej histórii, v ktorej sú klonovaní ľudia stvorení s jediným účelom, a to darovať orgány prirodzene narodeným ľuďom napriek tomu, že sú pri plnom vedomí a sebavedomí. Film The Island z roku 2005 sa točí okolo podobného deja, s výnimkou, že klony nevedia o dôvode svojej existencie.

Využívanie ľudských klonov na nebezpečnú a nežiaducu prácu bolo predmetom skúmania v britskom sci-fi filme Moon z roku 2009. In the futuristic novel Cloud Atlas a následný film Atlas oblakov, jedna z dejových línií sa zameriava na geneticky modifikovaný klon fabrikanta menom Sonmi~451, jeden z miliónov vychovaných v umelom „maternicovom tanku“, určený na službu od narodenia. Je jednou z tisícov vytvorených pre manuálnu a emocionálnu prácu; Sonmi sama pracuje ako čašníčka v reštaurácii. Neskôr zistí, že jediný zdroj potravy pre klony, nazývaný „mydlo“, sa vyrába zo samotných klonov.

Vo filme My, niekedy v období pred 80. rokmi 20. storočia, vláda USA vytvára klony každého občana Spojených štátov s úmyslom použiť ich na ovládanie ich pôvodných náprotivkov, podobných voodoo bábikám. Toto zlyháva, pretože dokázali kopírovať telá, ale nedokázali kopírovať duše tých, ktorých naklonovali. Projekt je opustený a klony sú uväznené v pasci presne odrážajúc konanie svojich nadzemných náprotivkov po celé generácie. V súčasnosti klony spúšťajú prekvapivý útok a podarí sa im dokončiť masovú genocídu svojich nevedomých náprotivkov.

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Klonovanie

Zdroje

• Biológia pre gymnáziá, Genetika, Slovenské pedagogické nakladateľstvo, ISBN 80-10-00039-6