AlegsaOnline.com

Kloonimine: definitsioon, liigid ja bioloogilised mõjud

Kloonimine: selge definitsioon, kloonimise liigid ning teaduslikud ja eetilised bioloogilised mõjud. Loe Dolly-st, rakukloonidest ja kaasaegsetest meetoditest.

Autor: Leandro Alegsa

20-10-2025

Kloon on mis tahes rakk või indiviid, mis on identne teise rakuga.

Bioloogias on kloonimine ühe või mitme geneetiliselt identse indiviidi tootmine. Tervete isendite puhul tähendab see tavaliselt identse koopia tahtlikku tootmist. Esimesena saavutati see imetajate puhul kuulsa Dolly-lamba puhul. Inimese identsed kaksikud on loomulikud kloonid. Sama kehtib ka mittesugulise paljunemise ja mis tahes parthenogeneetilise paljunemise kohta, mis ei hõlma meioosi.

Kloonimine on mõnedele loomadele loomulik, kuid imetajatel on see haruldane. Erandiks on üheksakandiline vööthuul, kes sünnitab tavaliselt identsed neljakandilised lapsed.

Geneetikas ja rakubioloogias viitab kloonimine eelkõige DNA järjestusele ja seeläbi ka kõigile teiste makromolekulidele.

Kloonid rakuliinides esinevad, kuid on mõned ilmsed reservatsioonid. Muutused DNA-s mis tahes kujul tähendavad, et tütarrakud ei ole identsed emarakkudega. Tavaliselt lülitatakse arengu käigus geenid sisse ja välja ning tütarrakud diferentseeruvad järk-järgult küpseteks koerakkudeks. Need ei ole identsed algsete tüvirakkudega, seega on nad kloonid ainult selles mõttes, et nad on saadud samast emarakust.

Molekuli laboratoorset kopeerimist täpsete koopiate valmistamiseks nimetatakse ka kloonimiseks.

Kloonimise peamised liigid

Suguluslik (loomulik) kloonimine: tekib loomulikul teel, näiteks identsed kaksikud, vegetatiivne paljunemine taimedel ja parthenogenees mõnel loomarajal.
Reproduktsiooniline kloonimine: eesmärk on luua täiesti uus organism, mis on geneetiliselt identne emaisendiga (näide: Dolly, kasutades somaatilise raku tuuma siirdamist).
Terapeutiline kloonimine: kasutatakse tüvirakkude saamiseks patsiendile sobivate kudede loomiseks, et taastada kahjustatud kudesid või uurida haigusi—see ei tähenda tavaolukorras terve indiviidi sündi.
Molekulaarne kloonimine: laboratoorne DNA-kloonimine, kus konkreetne geen või DNA-jupp kopeeritakse ja paljundatakse vektorite (nt plasmidide) abil.
Rakuline kloonimine: hõlmab rakuliinide paljundamist ja säilitamist, et saada homogeenseid rakukogumeid uurimiseks või tootmiseks (nt meditsiinilistes uuringutes).

Peamised tehnoloogiad ja meetodid

Somatic cell nuclear transfer (SCNT): somaatilise raku tuum siirdatakse munaraku tuumast tühjendatud ootsütti; sellest saab arenduda embrüo, mis on geneetiliselt identne tuumi doonorile (meetod, mida kasutati Dolly loomiseks).
Zigosoonide ja embrüote jagamine: varajase embrüo jagamine laboritingimustes võib tekitada mitmeid identselt geneetilisi isendeid.
Rekombinantne DNA ja vektorid: molekulaarse kloonimise puhul kasutatakse restriktsiooniensüüme, ligase ja vektoreid (nt plasmidid), et kopeerida ja ekspresseerida geene.
CRISPR ja muud geenitehnoloogiad: võimaldavad kloonimisega kombineeritult täpsustada geneetilist sisu (nt parandada defekte enne rakku kloonimist), kuid tõstatavad ka täiendavaid eetilisi ja ohutusprobleeme.

Bioloogilised piirangud ja mõjud

Epigeneetilised erinevused: kloonitud isendid ei ole alati täpsed koopiad: geenide avaldumine sõltub epigeneetilisest märgistusest (metüleerimine, histoonimuutused), mis võib SCNT või muude protsesside käigus muutuda.
Mitochondriaalne DNA: kuna ootsüüt annab sageli oma mitochondrid, võib kloonil olla doonoriraku genoomist erinev mitochondriaalne DNA, mis mõjutab ainevahetust ja tervist.
Mutatsioonid ja mosaiiksus: rakkude jagunemisel tekivad spontaanseid mutatsioone; ajapikku võivad kloonid kogeda divergentsi algsest genoomist.
Tervise- ja elueaerinevused: varasematel kloonimistel (nt Dolly) täheldati terviseprobleeme ja lühemat eluiga mõnel kloonil; põhjuseks võivad olla telomeeride pikkus, imprintingute häired või teised rakulised defektid.

Rakendused

Põllumajandus: väärtuslike loomade ja taimede identsete paljundamine tootlikkuse ja kvaliteedi säilitamiseks.
Mõõduka ja ärilise biotehnoloogia vallas: transgeensete loomade kloonimine, mis toodavad meditsiinilisi valguaineid (nt antikehad) piimas.
Konservatsioon: ohustatud liikide kloonimine võib teoreetiliselt aidata populatsiooni taastada, kuid praktikas on see keeruline ja ebaeetiline ilma elupaiga ja geneetilise mitmekesisuse tagamiseta.
Meditsiin ja uurimistöö: terapeutiline kloonimine ja patsiendipõhised tüvirakud pakuvad võimalusi rakusiseseks modelleerimiseks, haiguste uurimiseks ja isikustatud raviks.

Eetika, õigus ja ühiskondlikud küsimused

Kloonimine, eriti inimese reprodutseeriv kloonimine, tekitab tugevaid eetilisi, religioosseid ja juriidilisi küsimusi. Paljud riigid on kehtestanud piiranguid või keelud inimkloonimisele. Arutlused hõlmavad isikuidentiteeti, õigusi, loomade heaolu, geneetilise mitmekesisuse vähenemise riske ning riskide ja kasude tasakaalu meditsiinilistes rakendustes.

Kokkuvõte

Kloonimine hõlmab laia valikut bioloogilisi protsesse alates molekulaarsest DNA paljundamisest kuni terve organismi identse koopia loomiseni. Kui molekulaarne ja rakuline kloonimine on igapäevane töö biotehnoloogias ja teadusuuringutes, siis terveid imetajaid puudutav reprodutseeriv kloonimine on tehniliselt keeruline, ebaefektiivne ja eetiliselt vastuoluline. Oluline on mõista nii bioloogilisi piiranguid (epigeneetika, mitochondriaalne DNA, mutatsioonid) kui ka ühiskondlikke ja moraalseid kaalutlusi, enne kui edasisteks sammudeks otsuseid tehakse.

Mitte päris nii identne

Kuigi kloonid algavad identselt, ei pruugi nad selleks jääda. Identsetel kaksikutel on alati veidi erinev fenotüüp.

Kuigi monotsügootilised kaksikud on geneetiliselt peaaegu identsed, leiti 2012. aastal 92 paari monotsügootiliste kaksikute uuringus, et monotsügootilised kaksikud omandavad mitusada geneetilist erinevust juba varakult loote arengus. Selle põhjuseks on mutatsioonid (ehk koopiavead), mis toimuvad mõlema kaksiku DNAs pärast embrüo jagunemist. Hinnanguliselt on monosügootiliste kaksikute paaril keskmiselt umbes 360 geneetilist erinevust, mis on tekkinud loote arengu alguses. Nendel muutustel võib siiski olla vähe praktilist mõju. Praktikas näevad identsed kaksikud välja ja käituvad väga sarnaselt.

Teine põhjus, mis põhjustab erinevusi monotsügootiliste kaksikute vahel, on epigeneetiline modifikatsioon. Need on põhjustatud erinevatest keskkonnamõjudest kogu elu jooksul, mis mõjutavad, millised geenid on sisse või välja lülitatud. Uuring, milles osales 80 paari monosügootilisi kaksikuid vanuses kolm kuni 74 aastat, näitas, et noorimatel kaksikutel on suhteliselt vähe epigeneetilisi erinevusi. Epigeneetiliste erinevuste arv suureneb vanusega. Viiekümneaastastel kaksikutel oli üle kolme korra rohkem epigeneetilisi erinevusi kui kolmeaastastel kaksikutel. Kõige suuremad erinevused olid kaksikutel, kes olid oma elu elanud lahus (näiteks need, kelle kaks erinevat vanemat olid sünnihetkel lapsendanud). Teatud omadused muutuvad aga kaksikute vananedes sarnasemaks, näiteks IQ ja isiksus. See nähtus illustreerib geneetika mõju paljudele inimomaduste ja käitumise aspektidele.

Kloonitud liigid

Karpkala: (1963) Hiinas tootis embrüoloog Tong Dizhou maailma esimese kloonitud kala, sisestades DNA isase karpkala rakust emase karpkala munasse. Ta avaldas tulemused Hiina teadusajakirjas.
Hiired: (1986) Hiir oli esimene imetajatest edukalt kloonitud varajasest embrüorakust pärit hiir. Nõukogude teadlased Tšailakhjan, Veprenjev, Sviridova ja Nikitin kloonisid hiire "Masha". Uuringud avaldati ajakirjas "Biofizika" köide ХХХII, number 5, 1987. aasta.
Lambad: (1996) Varajastest embrüonaalsetest rakkudest, Steen Willadsen. Megan ja Morag[19] kloonisid diferentseeritud embrüorakkudest 1995. aasta juunis ja Dolly lammast somaatilisest rakust 1997. aastal.
Ahv: (2000) Tetra, embrüo jagunemisest.
Gaur: (2001) oli esimene ohustatud liik, mida klooniti.
Veised: 2001 ja 2005, Brasiilia.
Kass: CopyCat "CC" (emane, 2001. aasta lõpus), Little Nicky, 2004, oli esimene ärilistel eesmärkidel kloonitud kass.
Koer: (2005) Snuppy, isane afgaani koer, oli esimene kloonitud koer.
Rott: (2003) Ralph, esimene kloonitud rott.
Muuli: (2003) Idaho Gem, John Muuli, oli esimene hobuse perekonna kloon.
Hobune: (2003) Prometea, emane haflinger, oli esimene hobuse kloon.
Veepühvlid: (2009) Samrupa oli esimene kloonitud vesipühvel. Ta sündis India Karnali riiklikus päevakujundusuuringute instituudis, kuid suri viis päeva hiljem kopsupõletikku.
Kaamel: (2009) Esimene kloonitud kaamel.
Krabisööja makakas: (2018) Esimest korda kloonisid teadlased ühegi ahvi või ahvi, kasutades embrüost vanema doonori rakke.

Küsimused ja vastused

K: Mis on kloonimine?

V: Kloonimine on ühe või mitme geneetiliselt identse indiviidi tootmine. See võib viidata identsete koopiate tahtlikule tootmisele, nagu näiteks lammas Dolly puhul, või võib viidata looduslikele kloonidele, nagu inimese identsed kaksikud või suguta paljunemisel saadud järeltulijad.

K: Kuidas toimib kloonimine geneetikas ja rakubioloogias?

V: Geneetikas ja rakubioloogias viitab kloonimine eelkõige DNA järjestusele ja kaudselt kõigile teistele makromolekulidele. Muutused DNA-s mis tahes kujul tähendavad, et tütarrakud ei ole emarakkudega identsed. Tavaliselt lülitatakse arengu käigus geenid sisse ja välja, mis põhjustab tütarrakkude diferentseerumise küpseteks koerakkudeks, mis ei ole identsed algsete tüvirakkudega.

K: Kas kloonimine on imetajate seas tavaline?

V: Kloonimine on mõnedele loomadele loomulik, kuid imetajatel on see haruldane. Erandiks on üheksakandiline vööthuul, kes sünnitab tavaliselt identsed nelikud.

K: Kas molekulide kloonimiseks on olemas laboratoorsed meetodid?

V: Jah, molekuli laboratoorset kopeerimist täpsete koopiate valmistamiseks nimetatakse ka kloonimiseks.

K: Kas kõik kloonid on üksteise täpsed koopiad?

V: Ei, DNA-s tehtud muudatused tähendavad, et tütarrakud ei ole alati oma emaraku täpsed koopiad, isegi kui nad on algselt sellest pärit. Arengu käigus lülitatakse geenid sisse ja välja, mis põhjustab tütarrakkude ja algsete tüvirakkude diferentseerumist, nii et need ei pruugi enam olla üksteise täpsed koopiad.

K: Kas lammas Dolly on näide kloonimisest?

V: Jah, Dolly klooniti tuntud viisil, mida nimetatakse somaatilise raku tuumaülekandeks (SCNT). See oli üks esimesi edukaid näiteid imetajate kloonimise kohta ajaloos.