Preguntas sobre la introducción a las ciencias biológicas~Muchas gracias...
Los gritos de Dolly se escucharon en todo el mundo. Un equipo dirigido por el embriólogo Ian Wilmut del Instituto Roslin de Edimburgo clonó este extraordinario cordero a partir de células mamarias de una oveja adulta.
Primero, Wilmat y sus colegas rasparon algunas células membranosas de la glándula mamaria de una oveja preñada blanca desconocida de Finn Dorset. Normalmente, estas células permanecen activas en 10 horas de suero fetal de oveja; el suero fetal es el componente líquido de la sangre que es rico en nutrientes similares a los alimentos para las células. Wilmat se dio cuenta, sin embargo, de que al utilizar una técnica estándar de poner células en estado latente (es decir, exponerlas a suero en una concentración reducida a 0,5), las células no sólo podían “olvidar” que eran células mamarias sino también “recordarlas”. ” “Las instrucciones genéticas que se desarrollan en una oveja entera.
Este es un gran avance. Anteriormente, otros científicos no entendían la importancia de sincronizar el desarrollo del material genético de una célula con el del óvulo que lo recibe. En el pasado, en otros laboratorios, los genes estaban demasiado adelantados en el proceso de desarrollo de la activación de los óvulos. Sin embargo, las células Wilmat tomadas de las ovejas Dorset de Fenn no comenzaron a dividir el ADN y convertirlo en material ovino. Los genes de las células mamarias inactivas se unen fácilmente a los óvulos. Luego, los científicos extrajeron óvulos de ovejas escocesas de cara negra más pequeñas y extirparon quirúrgicamente sus núcleos (portadores de ADN).
Wilmatt y su equipo de investigación colocaron células de glándula mamaria de oveja blanca en óvulos enucleados de oveja negra y utilizaron tecnología estilo Frankenstein no solo para usar pulsos eléctricos para que las membranas se unan, y las dos células se convierten instantáneamente en una. .
A continuación, los huevos así sintetizados se implantaron en ovejas de cara negra utilizando técnicas estándar de cría artificial. Cuatro meses después nació este corderito que conmocionó al mundo. Se descubrió que el color de su pelaje era blanco, lo que sugiere que no pertenecía a la misma raza que su madre biológica, la oveja de cara negra. Fueron necesarias meses de pruebas de ADN para confirmar finalmente que Dolly era de hecho una réplica biológica.
En segundo lugar, el desarrollo de la tecnología de clonación
Ya en la década de 1950, los científicos estadounidenses utilizaron anfibios y peces como objetos de investigación y fueron pioneros en la tecnología de trasplante nuclear. Estudiaron el potencial de las células para desarrollarse y diferenciarse y la interacción entre el citoplasma y el núcleo.
En 1960 y 1962, científicos de la Universidad de Oxford en el Reino Unido realizaron experimentos de clonación con una especie de sapo africano de garras (Xenopus laevis). El método experimental consiste en irradiar huevos de Xenopus laevis con luz ultravioleta para destruir sus núcleos celulares y luego utilizar una cirugía sofisticada para extraer los núcleos celulares de las células epiteliales intestinales, las células hepáticas y las células renales de los renacuajos de Xenopus laevis, y colocar con precisión los núcleos de estas células en las células que han sido expuestas a la luz ultravioleta, destruyendo el núcleo del óvulo. Después de un cuidado cuidadoso, algunos de estos óvulos de intercambio nuclear finalmente se convirtieron en un Xenopus animado. No fue producido por la combinación de espermatozoides y óvulos, por lo que era un Xenopus clonado.
En 1986, la científica británica Vera Anderson clonó por primera vez una oveja a partir de células embrionarias mediante transferencia nuclear. Posteriormente, otros clonaron vacas, ovejas, ratones, conejos, monos y otros animales. Recientemente, Estados Unidos clonó monos con éxito y los científicos japoneses también afirmaron que habían criado más de 200 "vacas clonadas". Todos los animales clonados mencionados anteriormente fueron trasplantados con éxito utilizando células embrionarias como células donantes. Actualmente, la tecnología de clonación ha logrado nuevos avances en el Reino Unido y han aplicado esta tecnología a la hematopoyesis humana.
Antecedentes económicos de la tecnología de clonación El Dr. Ross James, director de la empresa británica PPL, que colabora con el Instituto Roslin, dijo: "Sabemos por el trabajo en Dolly que podemos producir un componente importante, el plasma, a partir de una sola célula, estudiando un tipo de ganado vacuno y ovino con genes humanos. Primero tomaron plasma de animales y luego lo reemplazaron con plasma humano. Esta vaca y oveja genéticamente modificadas contienen componentes importantes del plasma humano. Criando, clonando o criando estos animales se puede obtener un recurso sanguíneo estable, fiable y relativamente barato. Según las estadísticas, el valor anual en el Reino Unido puede alcanzar las 15.000 libras. Se puede decir que se ha beneficiado mucho.
La tecnología de clonación de China no es inferior. En la década de 1960, el biólogo Tong Dizhou trasplantó núcleos celulares de peces de colores y carpas crucianas, y en 1978 clonó con éxito la rana de manchas negras. Trasplantó los núcleos de los glóbulos rojos de la rana a huevos de rana sin cáscara y finalmente se convirtieron en renacuajos que podían nadar libremente en el agua. En la primavera de 1979, científicos del Instituto de Hidrobiología de Wuhan de la Academia de Ciencias de China cultivaron artificialmente células en estadio de blastocisto de carpa cruciana. Después de 59 generaciones de subcultivo continuo durante 385 días, se extrajeron los núcleos de las células cultivadas utilizando un tubo de vidrio con un diámetro de aproximadamente 65.438 ± 00 micrones bajo un microscopio. Al mismo tiempo, se extrae el núcleo del huevo de la carpa cruciana para prepararlo para recibir el núcleo del blastocisto. Una vez que todo esté listo, mueva los núcleos extraídos del tubo de vidrio a la posición vacía del huevo de carpa cruciana. La mayoría de los núcleos de blastocistos bajo cultivo artificial mueren prematuramente. Entre los 189 huevos que fueron intercambiados nuclearmente, sólo dos alevines eclosionaron. Al final, sólo un pez joven sobrevivió a la dificultad. Después de más de 80 días de cultivo, creció hasta convertirse en una carpa cruciana de 8 cm de largo. Este tipo de carpa cruciana no ha experimentado la unión de células masculinas y femeninas, sino que solo reemplazó el núcleo de un blastocisto con un óvulo. El óvulo en realidad se produce a partir del óvulo después de que se ha cambiado el núcleo, por lo que también es un. peces clonados.
Con la madurez de la tecnología de intercambio nuclear de peces y el éxito del intercambio nuclear de anfibios, un grupo de científicos dedicados a la cría de especies mejoradas están entusiasmados. Dado que los núcleos de los blastocistos de la carpa cruciana pueden reemplazar los núcleos de los huevos de la carpa cruciana para obtener peces clonados, ¿se pueden obtener nuevos peces híbridos intercambiando núcleos de peces heterogéneos? Los científicos chinos fueron los primeros en plantear esta cuestión y fueron los primeros en resolverla. Lograron reemplazar los núcleos de las células embrionarias de carpa por los núcleos de los óvulos de carpa. El núcleo de la célula de la carpa y el citoplasma del huevo de la carpa cruciana pueden coexistir pacíficamente e iniciar un proceso similar a la división y desarrollo de un huevo fecundado. Finalmente, una especie de "carpa cruciana" con "barba" crece muy rápido, al igual que la carpa, pero sus escamas laterales y el número de espinas son las mismas que las de la carpa cruciana, y el sabor del pescado no es menor que el de la carpa cruciana. carpa. La aparición de esta nueva especie de pez clonada artificialmente ha abierto nuevas vías para la cría de peces.
En mayo de 1990, el Instituto de Investigación en Ganadería de la Universidad Agrícola del Noroeste clonó una cabra. En 1992, la Academia de Ciencias Agrícolas de Jiangsu clonó un conejo. En 1993, el Instituto de Biología del Desarrollo de la Academia de Ciencias de China colaboró con la Escuela de Agricultura de la Universidad de Yangzhou para clonar una cabra. En julio de 1995, la Universidad Normal del Sur de China y la Universidad Agrícola de Guangxi colaboraron para clonar una vaca híbrida entre una vaca y un buey. En octubre de 1995, se clonaron 6 cerdos en la Universidad Agrícola del Noroeste. 1996 65438 En febrero, la Universidad Médica de Hunan clonó 6 ratones. Ese mismo año, el Instituto de Ganadería de la Academia China de Ciencias Agrícolas clonó un toro. En marzo de 1997, Chen Dayuan, investigador del Instituto de Zoología de la Academia de Ciencias de China, tomó la iniciativa al proponer la idea de clonar pandas gigantes. Desde 65438 hasta 0999, un equipo dirigido por Chen Dayuan implantó células somáticas de panda gigante en huevos de conejo enucleados y cultivó con éxito embriones tempranos de panda gigante. Se ha resuelto uno de los dos problemas clave de la clonación de pandas gigantes.
En tercer lugar, el impacto de la tecnología de clonación
La oveja Dolly es el primer animal del mundo clonado con éxito a través de células somáticas. El éxito de la clonación de Dolly muestra teóricamente que las células altamente diferenciadas pueden restaurar la función cigótica de los óvulos fertilizados después de ciertos tratamientos. Esto indica que el citoplasma puede regular el desarrollo de núcleos heterogéneos durante el desarrollo. Proporciona una vía importante para el tratamiento de enfermedades genéticas biológicas, el cultivo de variedades excelentes y la expansión de poblaciones, y desempeña un papel determinado en la optimización de especies y la expansión de poblaciones de animales genéticamente modificados. Además, la tecnología de clonación se puede utilizar para copiar animales raros en grandes cantidades, salvar especies en peligro de extinción, ajustar el equilibrio ecológico de la naturaleza y beneficiar a la humanidad.