مهم ترین انواع DNA پلی مراز ها در یوکاریوتها :
1) DNA پلی مراز آلفا : وزن ملکولی آن حدود 320 و دارای 4 زبرواحد است .دو زیر واحد نقش پریمازی یک زیر واحد نقش DNA پلی مرازی و یک زیر واحد نقش متوازن کننده ی عمل زیر واحد های دیگررادارد. این آنزیم در هسته ی سلول های یوکاریوتی وجود دارد و مسئول همانند سازی DNA کروموزومی ( رشته ی پیرو) می باشد .به همراه پریماز عمل خود را انجام می دهد این آنزیم نقش اگزونوکلئازی ندارد .
2) DNA پلی مراز" دلتا ": وزن ملکولی آن KD 180تا 240 و دارای 2 زیر واحد است . در هسته وجود دارد و همانند سازی DNA کروموزومی ( رشته یپیشرو) می باشد . برای فعالیت خود به پروتئین PCNA[2]نیاز دارد .این آنزیم دارای فعالیت اگزونوکلئازی 5—–3 است .
3) DNA پلیمراز" اپسیلون ": وزن ملکولی آن KD 290 و دارای 2 زیر واحد است. در هسته وجود دارد . مسئول همانند سازی DNA کروموزمی است .دارای فعالیت اگزونوکلئازی 5——- 3 است . مسئول تخریب های حاصل از پرتو های فرابنفش بر روی DNA می باشد .
4) DNA پلی مراز " بتا " : وزن ملکولی KD 45 و دارای یک بخش است .در هسته وجود دارد . فاقد فعالیت اگزونوکلئازی و مسئول ترمیم DNA است . بر روی ملکول هایی از DNA که در آن ها حدود 20نوکلئوتید فاصله GAP) ) ایجاد شده است ، اثر می کند .
5) DNA پلی مراز" گاما" : وزن ملکولی KD 140 و دارای 4 زیر واحد است .در میتوکندری وجود دارد و مسئول همانند سازی DNA میتوکندری است .فعالیت اگزونوکلئازی ندارد.
آشنایی با انواع "شبیه سازی"
"شبیه سازی" (cloning ) یکی از پیشرفته ترین دستیافته های بشر در زمینه علم پزشکی و مهندسی ژنتیک است که هر مرحله پیشرفت آن جنجال های بسیار زیادی را به همراه دارد. صرف نظر از پیامدهای اخلاقی شبیه سازی که در این مطلب مورد بحث ما نیست، در این مقاله سعی شده است بیشتر به خود "شبیه سازی" و روش های آن پرداخته شود. روش هایی که شبیه سازی انسان فقط بخشی از آن هاست و حوزه بسیار گسترده ای را شامل می شود. امکان "شبیه سازی" انسان زمانی مطرح شد که دانشمندان اسکاتلندی در موسسه روسلین، "دالی" را تولید کردند. "دالی" که به "دالی گوسفنده" شهرت داشت، گوسفندی بود که تولید آن در سراسر دنیا با عکس العمل های متفاوتی از لحاظ علمی و اخلاقی مواجه شد. این کار که درسال 1997 از سوی مجله "نیچر" به عنوان مهم ترین تحقیق علمی سال برگزیده شد، در کنار نگرانی های اخلاقی بسیار زیادی که در برداشت، افق جدیدی در علم ژنتیک پیش روی دانشمندان گشود و امیدواری های زیادی برای بهبود زندگی بشر ایجاد کرد. به دلیل حساسیتی که تولید "دالی" در برداشت، رسانه ها توجه خاصی به پدیده شبیه سازی نشان دادند، اما این نوع شبیه سازی تنها یک نوع خاص از چندین روش شبیه سازی موجود در علم پزشکی و ژنتیک است که به شبیه سازی بازتولیدی مشهور است. علاوه براین نوع شبیه سازی، چند نوع دیگر شبیه سازی هم وجود دارد که می توان از آن ها علاوه بر بازتولید یک ارگانیزم خاص در انجام دیگر تحقیقات پزشکی هم استفاده کرد. در این مطلب به طور کلی در مورد سه نوع شبیه سازی بحث خواهیم کرد:
1 ) شبیه سازی "دی ان ای" یا فناوری "دی ان ای" بازترکیب شده: در این قسمت می توان فناوری
"دی ان ای" بازترکیب شده، شبیه سازی "دی ان ای"، شبیه سازی مولکولی یا شبیه سازی ژنی را در کنار هم دسته بندی کرد، چون همه از یک پروسه مشترک پیروی می کنند. انتقال دستواره (تکه ای از دی ان ای اصلی که برای تکثیر از آن جدا می شود) از یک ارگانیزم به یک عنصر ژنتیک خود همانندساز مانند پلازمید باکتریایی. دانشمندانی که بر روی یک ژن خاص کار می کنند معمولا از پلازمید باکتریایی برای تولید کپی های چندگانه همان ژن استفاده می کنند. پلازمیدها کروموزوم های اضافی خود همانندساز مولکول دایره ای "دی ان ای" هستند که جدا از ژنوم های معمولی باکتریایی هستند. پلازمیدها و دیگر گونه های ناقل شبیه سازی، توسط محققان ژنوم انسان برای تکثیر ژن ها و دیگر تکه های کروموزوم که مواد شناسایی کافی برای تحقیق بیشتر تولید می کنند استفاده می شوند. برای شبیه سازی یک ژن، یک تکه از "دی ان ای" که ژن مورد نظر را شامل می شود از "دی ان ای" کروموزومی توسط آنزیم های محدودکننده جدا می شود و سپس با یک پلازمید که توسط همان آنزیم های محدودکننده جدا شده است، ترکیب می شود. هنگامی که یک تکه از "دی ان ای" کروموزومی به ناقل شبیه سازی در آزمایشگاه وصل می شود، به آن مولکول "دی ان ای" بازترکیب شده گفته می شود. با انتقال این مولکول به سلول میزبان مناسب، "دی ان ای" بازترکیب شده در کنار "دی ان ای" سلول میزبان بازتولید می شود.
2 ) شبیه سازی بازتولیدی: شبیه سازی بازتولیدی فناوری است برای تولید یک حیوان که از همان هسته "دی ان ای" بهره می برد که حیوانی دیگر در همان زمان یا پیش از آن، آن هسته "دی ان ای" را داشته یا دارد. "دالی" گوسفند معروف اسکاتلندی ها با همین روش شبیه سازی شده بود. در این پروسه که انتقال هسته سلول تکثیر شونده نام دارد، دانشمندان مواد ژنتیک هسته یک سلول بالغ اهدا"کننده را به یک تخم که هسته و همین طور مواد ژنتیک آن جدا شده اند منتقل می کنند. این تخم که "دی ان ای" یک سلول اهدا"کننده را در خود دارد باید با جریان های شیمیایی یا الکتریکی مراقبت شود تا برای تقسیمات سلولی تحریک شود. هنگامی که جنین شبیه سازی شده به سطح مناسبی از پیشرفت می رسد به رحم یک میزبان مونث منتقل می شود جایی که تا تولد به پیشرفت خود ادامه می دهد. موجودی که با روش انتقال هسته تولید می شود، نمونه شبیه سازی شده واقعی حیوان اهدا"کننده نیست و فقط
"دی ان ای" کروموزومی و هسته ای آن همانند حیوان اهدا"کننده است. در این زمینه موفقیت پروژه "دالی" بسیار چشمگیر است چراکه اثبات کرد مواد ژنتیک یک سلول بالغ می توانند برای تولید یک ارگانیزم جدید کامل مورد استفاده قرار گیرند. پیش از این دانشمندان بالاتفاق تصور می کردند هنگامی که سلولی به کبد، قلب، استخوان یا هر نوع دیگری از بافت های بدن تخصیص داده می شود، دیگر استفاده از آن ها در بافت های دیگر امکان ندارد و دیگر ژن هایی که در سلول بودند و نیازی به آن ها نبود غیرفعال می شوند. برخی محققین براین باورند که اشتباه یا کامل انجام ندادن پروسه باز برنامه ریزی، سبب مرگ، نقص عضو و معلولیت حیوانات شبیه سازی شده خواهد شد.
3 ) شبیه سازی درمانی: این شبیه سازی که به شبیه سازی جنینی هم معروف است در واقع تولید جنین های انسانی برای استفاده در تحقیقات است. هدف از انجام این شبیه سازی تولید انسان های شبیه سازی شده نیست، بلکه هدف کشت سلول هایی است که می توانند در تحقیقات پیشبردی انسان و همچنین درمان بیماری ها مورد استفاده قرار گیرند. این سلول ها برای محققان بیومکانیک بسیار با اهمیت هستند برای این که می توان از آن ها برای تولید هر نوع سلولی که در بدن انسان وجود دارد استفاده کرد. این سلول ها پس از گذشت 5 روز از تقسیم تخم، از آن استخراج می شوند. پروسه استخراج باعث از بین رفتن جنین می شود که این مساله نگرانی های اخلاقی فراوانی را در پی دارد. محققان امیدوارند روزی این سلول های ساختگی، جایگزین مناسبی برای سلول هایی شوند که بر اثر بیماری هایی نظیر آلزایمر، سرطان و… از بین رفته اند.
دلائل شبیه سازی
پس از آشنایی جزیی با روش های مختلف شبیه سازی، این سوال مطرح می شود که اصلا چرا انسان باید شبیه سازی شود؟ و یا این که آیا تا به حال هیچ انسانی شبیه سازی شده است؟ در مورد شبیه سازی انسان باید گفت که تا به حال هیچ انسانی از کشت سلول های یک انسان دیگر تولید نشده است. اما در مورد این که چرا انسان باید شبیه سازی شود، گروهی از دانشمندان موارد ذیل را ذکر می کنند; یکی از کاربردهای شبیه سازی می تواند برای زوج ناباروری اتفاق بیفتد که تمایل بسیار زیادی به بچه دارند. این بچه که از یکی از والدین شبیه سازی می شود، مسلما در دوران کودکی فشارهای فیزیولوژیکی بسیار زیادی را متحمل خواهد شد. کاربرد دیگر شبیه سازی می تواند شبیه سازی استعدادهای بشری برای چند نسل باشد. مثلا می توان با استفاده از "دی ان ای" اینشتین، وی را شبیه سازی کرد، اما هیچ تضمینی نیست که اینشتین جدید همانند آلبرت باهوش ما همان راهی را برگزیند که اینشتین به خاطر آن به شهرت رسیده است. یکی دیگر از موارد شبیه سازی، تولید جنین های تحقیقاتی است که پیش تر بدان اشاره شد. با همه علاقه ای که بشر به شبیه سازی دارد، این پدیده دارای خطرات و ایراداتی است که به صورت مختصر به آن ها اشاره خواهد شد. شبیه سازی بازتولیدی بسیار گران است و امید انجام مطلوب آن بسیار کم است. نزدیک به 90 درصد اقدام های شبیه سازی در این زمینه به نتیجه نمی رسند و برای انجام یک شبیه سازی موفق، باید نزدیک به 100 بار انتقال هسته ای صورت گیرد و در همین یک مورد موفق هم، حیوان شبیه سازی شده نسبت به عفونت ها بسیار غیرمقاوم است. نمونه آن هم "دالی" بود که بر اثر عفونت ریه مرد. علاوه برآن رشد تومورها در آن به سرعت انجام می شود و کوچک ترین بیماری برای این نوع حیوانات، می تواند منجر به مرگ شود. اکثر این حیوانات رشد غیرطبیعی دارند و گاه به دلایل نامشخص به یک باره می میرند. از میان حیواناتی که تاکنون شبیه سازی شده اند، می توان به گوسفندها، موش ها، گاوها و حیوانات خانگی از قبیل گربه اشاره کرد. اما یکی از وسوسه انگیزترین شبیه سازی ها، شبیه سازی حیوانات ماقبل تاریخ مانند دایناسورها است، بدین ترتیب که با استفاده از "دی ان ای" بازمانده از آن ها در سنگواره ها، آن ها را شبیه سازی کرد. هنگامی که این فرضیه مطرح شد، موافقت ها و مخالفت های زیادی با آن شد، اما این التهابات به زودی فروکش کرد، چون این موجودات بیش از 65 میلیون سال پیش از بین رفته اند و این در حالی ست که
"دی ان ای"، فقط 10 هزارسال عمر می کند. نظریه بعدی شبیه سازی ماموت ها بود که کمتر از 10 هزار سال پیش زندگی می کرده اند. با این حال پیدا کردن "دی ان ای" مناسب ماموت ها غیرممکن به نظر می رسد. با این تفاسیر شبیه سازی موجودات منقرض شده فعلا امکان ناپذیر است. البته شاید روزی فرزندان شبیه سازی شده دانشمندان امروزی بتوانند دایناسورها را هم اهلی کنند.
همانند سازی ژنتیکی
به روند ساخته شدن مولکول DNA از روی الگوی آن در هسته سلول را همانند سازی ژنتیکی یا همانند سازی DNA گفته می شود. که یکی از مراحل تقسیم میتوز است. طی این همانند سازی ، مولکول DNA بدون تغییر به نسل بعد سلولها منتقل می شود.
مقدمه
پیشرفتهایی که در سده اخیر نصیب علم ژنتیک شده است، تا حدود زیادی مرهون مطالعه و بررسی وراثت در باکتریها است. امروزه ثابت شده است که مکانیسمها ژنتیکی در باکتریها از نظر واکنشهای شیمیایی مشابه یاخته های یوکاریوت است. پروکاریوتها موجودات ساده و مناسبی برای بررسیهای ژنتیکی هستند. زیرا در آنها تنها یک مولکول DNA در هر یاخته وجود دارد و این DNA دارای ساختار کروموزمی پیچیده ای نیست. استفاده از میکروارگانیسمها به عنوان ابزار مطالعه ژنتیکی دارای نقاط ضعفی نیز است.
اول آنکه کوچکی اندازه این موجودات بررسی ویژگیهای ظاهری هر یاخته را دشوار می سازد. دوم آنکه تولید مثل جنسی در این موجودات وجود ندارد و یا بطور ناقص دیده می شود. پس از اینکه ساختار مولکولی DNA که نخستین بار بوسیله واتسون و کریک معرفی و ارائه شد، نحوه بیوسنتز آن را نیز در یاخته مشخص کردند. در اواخر سالهای 1950 ، کریک اصل بنیادی را مطرح کرد. این اصل بیان کننده چگونگی انتقال اطلاعات ژنتیکی از مولکول DNA به RNA و ترجمه آن در پروتئینها است.
همانندسازی DNA
در مطالعات اولیه برای همانندسازی سه الگو مطرح شد که شامل الگوهای حفاظتی ، نیمه حفاظتی و پراکنده است. در الگوی حفاظتی از روی مارپیچ دو رشته ای DNA ، یک مولکول کامل DNA ساخته می شود. در الگوی نیمه حفاظتی ابتدا دو رشته DNA از هم باز شده و در مقابل هر یک از رشته ها ، رشته مکمل ساخته می شود. در الگوی پراکنده ابتدا مولکول DNA به قطعاتی تقسیم می گردد و هر یک از قطعه رشته مکمل خود را سنتز می کند. واتسون و کریک با پژوهشهای خود بر روی مولکول DNA ، الگوی نیمه حفاظتی را منطقی و تنها راه همانند سازی می دانستند. سپس مزلسون و استال با انجام آزمایشهای بسیار ظریف و مهم ، درستی چنین الگویی را به اثبات رساندند.
آزمایش مزلسون و استال
مزلسون و استال برای اثبات فرآیند همانند سازی آزمایشی انجام دادند که به شرح زیر می باشد. آنها ابتدا یاخته های باکتری اشرشیاکلی را در محیط کشت ویژه ای که نیتروژن آن از نوع سنگین (N15) بود، برای زمان معین کشت دادند و سپس یاخته ها را به محیط کشت عادی که نیتروژن آن از نوع سبک (N14) بود، انتقال دادند و در محدوده های زمانی معین از یاخته های نسلهای اول ، دوم و سوم حاصل از محیط کشت جدید ، نمونه برداری کرده و DNA آنها را به روشهای اختصاصی جدا ساختند. نمونه های DNA بر روی گرادیان (شیب) چگالی کلرور منیزیم سانتریفوژ شده و در این روش ترکیبات مختلف بر اساس چگالی آنها جدا سازی می شوند.
بدین ترتیب DNA واجد وزنهای متفاوت از یکدیگر جدا می شوند. DNA معمولی که N14 دارد (DNA سبک) به علت داشتن چگالی کمتر در بالای لوله قرار می گیرد. در حالی که مولکول DNA با (N15 سنگین) در محلی پایین تر از DNA سبک واقع می شود. DNA های واجد مقادیر متفاوت N15 و N14 نیز در بینابین این دو حد جای می گیرند.
با کشت یاخته های دارای DNA واجد نیتروژن سنگین در محیط کشت حاوی نیتروژن سبک مشاهده می شود که مولکول DNA ماهیت سبک – سنگین پیدا می کند. یعنی دو رشته DNA کاملا از هم باز شده و رشته هایی در تکمیل هر یک از دو رشته قبل ساخته می شود. این رشته های جدید همگی دارای نیتروژن سبک (محیط کشت جدید) هستند. با ادامه کشت در نسلهای دوم و سوم ملاحظه می شود که از میزان DNA سبک – سنگین کم شده و به DNA سبک افزوده می شود.
نتیجه آزمایش مزلسون و استال
مزلسون و استال با چنین مشاهداتی نتیجه گرفتند که همانند سازی در مولکول DNA به طریق نیمه حفاظتی صورت می گیرد که مستلزم باز شدن دو رشته از هم و سنتز مولکول DNA جدید در مقابل هر رشته قدیم است. این پدیده به نام همانند سازی مشهور است.
آنزیمهای لازم در همانند سازی
آنزیمهای پلیمراز
آنزیمهایی هستند که پلیمر شدن زنجیره های پلی نوکلئوتیدی را کاتالیز می کنند. تا کنون سه نوع آنزیم پلیمراز به نامهای Ι و ΙΙ و ΙΙΙ جداسازی و مشخصات آنها ارائه شده اند. از بین آنها آنزیم پلیمراز ΙΙΙ نقش اصلی را در سنتز DNA دارد. از خصوصیات مهم آن ، این است که منحصرا نوکلئوتیدها را در جهت '5 به '3 بهم متصل می کنند و در جهت عکس نمی تواند عمل کند. آنزیم پلیمراز ΙΙ نیز در مرحله ای از سنتز DNA وارد شده و سنتز را در جهت '3 به '5 پیش می برد. و آنزیم پلیمراز I عمل ترمیم همانند سازی را انجام می دهد.
آنزیم هلیکاز
این آنزیم به مولکول DNA دو رشته ای متصل شده و با عمل خود موجب باز شدن دو رشته از یکدیگر می شود.
آنزیم لیگاز
در مرحله ای از سنتز DNA وارد عمل شده و دو رشته DNA را بهم پیوند می دهد.
آنزیم پریماز
آنزیمی است که در ساختن قطعه کوچک RNA پرایمر ، هنگام همانند سازی وارد عمل شده و نوکلئوتیدهایی از نوع اسید ریبونوکلئوتید را به یکدیگر متصل می کند. تعدادی پروتئینهای ویژه وجود دارند که پس از باز شدن دو رشته DNA از یکدیگر به محلهای باز شده متصل شده و مانع اتصال مجدد دو رشته به یکدیگر می شوند.
همانند سازی متوالی
در روی مولکول DNA نقاطی وجود دارند که همانند سازی از آنها آغاز می شود. این نقاط مبدا همانند سازی خوانده می شوند. در DNA باکتریها ، یک مبدا همانند سازی و در DNA موجودات عالی ، تعدادی زیادی از این مبدا وجود دارند. هنگام همانند سازی ابتدا آنزیم هلیکاز به مارپیچ دو رشته ای DNA متصل شده و پیچش DNA را در آن نقطه باز می کند. پرتئینهای DBP به ناحیه باز شده هجوم آورده و با اتصال به DNA تک رشته ای مانع از جفت شدن بعدی DNA می شوند.
ناحیه ای را که هلیکاز به آن متصل می شود، چنگال همانند سازی می نامند. همانند سازی به صورت دو سویه است. آنزیم پلیمراز ΙΙΙ که اتصال نوکلئوتیدها را به یکدیگر به عهده دارد، فقط می تواند همانند سازی را در جهت 3 به 5 پیش ببرد. در این حالت دو رشته مولکول DNA در خلاف جهت یکدیگر هستند. در نتیحه رشته ای که در جهت '5 به '3 سنتز می شود، به راحتی سنتز DNA را آغاز کرده و پیش می برد. این رشته به نام رشته راهنما معروف است. در همانند سازی این رشته را متوالی می نامند.
همانند سازی نامتوالی
در مولکول DNA رشته ای که '5 آزاد دارد، سنتز DNA طبق آنچه درباره رشته راهنما ذکر شد، انجام نمی گیرد. دلیل آن این است که آنزیم پلیمراز ΙΙΙ نمی تواند نوکلئوتیدها را در جهت 3 به 5 کاتالیز کند. لذا می بایست مکانیسم دیگری برای سنتز این رشته از DNA وجود داشته باشد. این رشته DNA به نام رشته عمل کننده یا پیرو معروف است. در این حالت ابتدا دو رشته DNA در فواصل معینی از یکدیگر باز شده و آنزیم پریماز در آن محل قرار می گیرد و با استفاده از ریبونوکلئوتیدها ، RNA کوچکی ساخته می شود که RNA پرایمر نام دارد.
انتهای 3 این RNA کوچک که از روی الگوی DNA ساخته شده است، می تواند به آنزیم پلیمراز III امکان دهد تا دزاکسی ریبونوکلئوتیدها را به انتهای آن متصل کند. لذا در این رشته از مولکول DNA قطعاتی از DNA سنتز می شوند که قطعات اوکازاکی نام دارد. (اوکازاکی نخستین کسی بود که این قطعات سنتز شده DNA را با میکروسکوپ الکترونی مشاهده کرد).
در این حالت آنزیم پلیمراز I وارد عمل شده و به ترتیب یکی یکی ریبونوکلئوتیدها را در جهت 5 به 3 برداشته و به جای آنها نوکلئوتیدهای از انواع دزاکسی جایگزین می کند تا این که قطعات همه از نوع دزاوکسی شوند. سپس انتهای قطعات ساخته شده بوسیله آنزیم لیگاز به هم متصل شده و یک رشته ممتد DNA حاصل می شود. اندازه هر قطعه اوکازاکی حدود 1000 تا 2000 نوکلئوتید است
کلونینگ یعنی همانند سازی
در مورد کلونینگ افسانه های زیادی وجود دارد و بخش زیادی از آنها به خاطر ندانستن مفهوم واقعی کلونینگ است.
کلون ( clone )کلمه ای در اصل یونانی است به معنی مشابه و همانند. کلونینگ هم یعنی مشابه و همانند چیزی را ساختن. در زیست شناسی کلونینگ یا همانند سازی یعنی اینکه از یک ارگانیسم، ارگانیسمی مشابه بسازند. اولین بار در سال 1903 یک گیاه شناس آلمانی به نام هربرت وبر واژه کلون را برای مجموعه ای از جانداران مانند میکروب ها که از طریق تولید مثل غیرجنسی تولید مثل می کنند به کار برد.
گیاهان زیادی بدون نیاز به یک گیاه دیگر برای بارور کردن تخمشان و از طریق تولید مثل غیرجنسی تکثیر می شوند. بعضی جانوران ساده مانند بعضی کرم ها و قورباغه ها و زنبورها هم می توانند چنین کاری بکنند. یک مثال دیگر برای کلونینگ طبیعی، دوقلوهای همسان است. همه سلول های پیکر یک جاندار از تقسیم سلول تخم به وجود میِ آیند. این سلول ها در مراحل بعدی برای انجام کارهای ویژه ای تخصص پیدا می کنند. در واقع از سلول های پایه ای که از تخم به وجود می آید، سلول های تخصصی مانند سلول های بینایی، پوست و … پدید می آید. این موضوع که چگونه از سلول های پایه، سلولهای تخصص یافته به وجود می آیند یکی از مشکلات حل نشده دانشمندان است.
ایده اصلی کلونینگ این است که می توان اطلاعات ژنتیکی یک سلول را که در ژن های هسته اش قرار دارد، به سلولی که از این اطلاعات تهی شده منتقل کرد و سلولی پدید آورد که بتوان آن را رشد و کشت داد. اگر سلول ها ژن های یکسانی داشته باشند، باید همه آنها بالقوه توان ایجاد یک جاندار کامل جدید را داشته باشند، همانطور که سلول تخم این قابلیت را دارد. بنابراین اگر هسته سلول تخم را که جایگاه ژن هاست از آن خارج کنیم و هسته یک سلول ( پوست، عصبی یا پیاز مو ) را درون آن بکاریم باید جاندار کاملی به وجود بیاید. جانداری که فقط از یک سلول درست شده است.
جان گاردن در سال 1970 اولین تلاش در این زمینه را انجام داد و چیزی نمانده بود قورباغه ای بسازد! سلول یکی از بافت های تخصصی قورباغه "الف" برداشت و هسته اش را ( که مرکز اطلاعات ژنتیکی هر موجودی است )، خارج کرد سپس این هسته را وارد یک سلول تخم قورباغه "ب" کرد که هسته اش را با اشعه ماوراء بنفش از بین برده بودند. نتیجه یک نوزاد قورباغه مشابه قورباغه "الف" بود. البته این نوزاد آنقدر زنده نماند که قورباغه ای کامل شود، اما این روش انتقال هسته اساسی ترین روش کلونینگ شد.
پس کلونینگ اساساً با لقاح مصنوعی که در آن گامت های نر را به طور مصنوعی با تخمک در هم مِی آمیزند فرق می کند. در همانندسازی از احتمالات ژنتیک خبری نیست. موجود کلون شده دقیقا مشابه تک والدش است. این می تواند نقص کلونینگ هم باشد. دانشمندان می گویند در طبیعت که تولید مثل جنسی طبیعی ترین شیوه تکثیر است، کارت های بازی ژنتیک مدام بُر می خورد و نژاد خود به خود اصلاح می شود، اما موجودات کلون شده ممکن است نارسایی های ژنتیک را با خود به نسل بعد منتقل کنند.
دالی، اولین پستاندار همانند سازی شده
تا قبل از تولد دالی، گوسفندها به طور طبیعی از پدر و مادر به دنیا می آمدند. دالی اولین پستانداری بود که فقط با داشتن یک هسته سلول از گوسفندی دیگر ساخته بودند.
گروهی از دانشمندان موسسه رازلین در شهر ادینبورگ اسکاتلند به دنبال راهی برای اصلاح نژاد حیوانات اهلی بودند. آنها در اولین تلاش توانستند از سلول های پایه، دو گوسفند به نام های مگا و مورگان به وجود بیاورند که چند هفته در آزمایشگاه زنده ماندند و رسانه ها هم چندان از آنها باخبر نشدند. سرانجام تلاش های آنها در 5 ژولای 1996 به ثمر رسید و دالی، اولین پستاندار همانند سازی شده، به دنیا آمد. دالی اولین موجودی بود که از یک سلول بالغ به وجود می آمد، نه یک سلول جنین. تولد دالی کلونینگ را به بحث پای میز صبحانه پدربزرگ ها و مادربزرگ ها کشاند.
وقتی شما دستتان را می برید پوست دستتان سلول های جدیدی می سازد تا زخم شما خوب شود. این سلول ها اینگونه برنامه ریزی شده اند. به این سلول ها، سلول های تخصصی (differentiated) می گویند. در برابر این سلول ها، جنین در مراحل اولیه اش سلول های پایه ای دارد که می توانند به هر بافتی تغییر شکل بدهند، مثلا ماهیچه شوند یا پوست یا یک بافت دیگر. برای ساختن دالی، یک سلول کاملا بالغ را که سلولی تخصصی بود برداشتند . باید این سلول را به شکل اولیه اش در می آوردند.
هسته سلول را در آوردند و هسته سلول گوسفند والد دالی را واردش کردند و جنین حاصل را در رحم گوسفندی دیگر پرورش دادند. نتیجه، دالی بود که کاملا مشابه گوسفند دهنده هسته سلول بود. دالی تا سال ها گوسفندی طبیعی بود که چهار بره هم به دنیا آورد. اما بعد از مدتی نگاه دارندگان دالی در موسسه رازلین اسکاتلند فاش کردند که گوسفند آرتروز دارد. در سال 2003 دالی در 7 سالگی مرد. در حالیکه گوسفندها به طور طبیعی 12 سال عمر می کنند. بعضی ها می گویند دالی به این خاطر زود مرد که گوسفند دهنده هسته سلول 6 ساله بود یعنی دالی که خصوصیات ژنتیکی او را به ارث برده بود از همان اول تولد 6 ساله بوده است. وقتی دالی مرد سوال های زیادی مطرح شد. مثلاً اینکه آیا پیری زودرس ویژگی تمام موجودات کلون شده خواهد بود؟ دالی بعد از مرگ در موزه شهر ادینبورگ به نمایش گذاشته شد. بعد از مرگ دالی نسل جدیدی از حیوانات همانند سازی شده به وجود آمدند: سگ، گربه، حتی اسب و گاو. ولی همه اینها هنوز در مراحل آزمایشگاهی قرار دارد. تمام این ها، کلونینگ را به یک پدیده ی آزمون و خطا تبدیل می کند. "آن قدر بکش تا زنده متولد شود"
ژپتوی دلسوز کلونینگ
یان ویلموت، همان کسی است که دالی را شبیه سازی کرد. او اولین دانشمندی است که یک پستاندار را همانندسازی کرده و در همین حال مخالف سرسخت و دل نگران کلون انسان است. همه اینها کافی به نظر می رسد تا او را اینشتین کلونینگ بنامیم. شاید تلخ ترین لحظه برای او وقتی بود که به خبرنگاران گفت: "بله درست است. به خاطر ایرادات فرایند کلونینگ، دالی به ورم مفاصل مبتلا است ". درست مثل پدری که از فرزند بیمارش حرف می زند، ویلموت، لحظه ای از هشدار دادن دست بر نمی دارد. او گفته است: "این تکنولوژی هنوز در مراحل اولیه است و حدود 98 درصد تلاش ها شکست می خورد. شبیه سازی انسان غیر مسئولانه و جنایتکارانه است" و قصد دارد تحقیقاتش را پیرامون کلونینگ درمانی متمرکز کند.
کلونینگ انسان: دروغ رسانه ها یا واقعیتی محرمانه
شرکت آمریکایی کلوناید در سال 2002 اعلام کرد که نخستین انسان شبیه سازی شده را درست کرده است. بریژیت بواسلیه، مدیر این شرکت گفت که انسان شبیه سازی شده دختری سالم است که با استفاده از سلول پوست یک زن آمریکایی خلق شده و با روش رستمینه سالم به دنیا آمده است. اما تلاش رسانه ها برای دیدن این اولین انسان کلون شده به جایی نرسید و معلوم شد که موضوع بیشتر جنبه تبلیغاتی داشته تا واقعیت. بد نیست این را هم بدانید که بنیان گزار این شرکت کلود واریلون است که فرقه ای به نام رائیلیان درست کرده و مدعی ارتباط با موجودات فضایی است که به او گفته اند دارند به زمین مِی آیند و باید برایشان یک سفارتخانه بسازد. این شرکت فایده این کار را کمک به زوج های بی فرزند و یا کسانی که مایل به زندگی دوباره عزیزانشان هستند اعلام کرده و گفته است که با این روش می توان حتی قربانیان ۱۱ سپتامبر را دوباره زنده کرد!
هدف کلونینگ همانند سازی صرف نیست. چه فایده ای دارد گوسفندی را که اینقدر راحت می تواند به دنیا بیاید، با روش های پیچیده آزمایشگاهی بسازیم؟ از هیاهوی رسانه ها که بگذریم دانشمندان در کلونینگ انسان به دنبال راهی برای درمان بیماری ها و نقص عضوهای موجود هستند. سلول های بنیادین جنین های چند روزه این توانایی را دارند که هر بافتی را به وجود آورند و دانشمندان می کوشند از آنها برای درمان انواع بیماری ها از دیابت و سرطان گرفته تا ام ان دی استفاده کنند یا اعضای مختلف انسان را درست کنند تا به کسانی که عضوی از دست داده اند پیوند بزنند. یا ارگانیسمی را وادار کنند که کار جدیدی انجام دهد. مثلا گوسفندی که بتواند انسولین انسانی ترشح کند. اما مخالفان کلونینگ می گویند که استفاده از جنین انسان برای تحقیق و حتی درمان، غیر اخلاقی است. اغلب قوانین اجازه نمی دهند چنین جنینی به رحم یک زن انتقال یابد. با وجود این، منتقدان می گویند که علم حد و مرزی نمی شناسد و مادامی که ممنوعیتی جهانی وضع نشده است، تهدید همانند سازی انسان وجود دارد. در سال 2004 دانشمندان کره جنوبی اعلام کرده اند که موفق شده اند 30 سلول پایه انسان به وجود بیاورند و آنها را تکثیر کنند. به هر حال قوانین اکثر دولت ها مخالف همانند سازی سلول های انسانی است.
برخی ساده دلان گمان می کنند کلونینگ دخالت در کار خالق است. اما آنچه تن آدمی را شریف می کند جان اوست که در او می دمند و روح را نمی توان کلون کرد. در واقع کلونینگ که در پاسخ به یکی از سوالات اساسی زیست شناسی یعنی نحوه تمایز سلول ها پدید آمده، جدا از هیاهوی رسانه ها می تواند راه گشای بسیاری از مشکلات دانش پزشکی امروز باشد.
18