Mity i mamuty

Sklonowanie 10 lat temu owcy Dolly przez Iana Wilmuta z Roslin Institute w Szkocji można śmiało uznać za największy hit naukowy końca XX w. Wilmut obalił dogmat o nieodwracalności procesu rozwoju zarodkowego u ssaków. Okazało się bowiem, że podobnie jak np. u płazów, o czym wiadomo od co najmniej 40 lat, można zmusić wyspecjalizowane komórki organizmu do przeprowadzenia na nowo pełnego rozwoju zarodkowego.

Gdzie jest Ewa?

Powtórzenie doświadczenia Wilmuta na wielu innych ssakach – myszy, szczurze, świni, mule, kocie, psie, a ostatnio fretce – nie pozostawia wątpliwości, że klonowanie chyba wszystkich gatunków, z człowiekiem włącznie, jest możliwe. Wprawdzie klonowanie małp i ludzi ciągle napotyka wiele trudności, ale wygląda na to, że są to jedynie kłopoty techniczne – małpę udało się sklonować jedynie z użyciem komórek zarodkowych, a nie somatycznych. Nie ma więc chyba żadnych wątpliwości, iż odkrycie Wilmuta wcześniej czy później nagrodzone zostanie Nagrodą Nobla. Komitet zwleka jednak ciągle z jej przyznaniem, czekając zapewne na pojawienie się wyników badań potwierdzających pozytywne dla ludzi zastosowanie klonowania (np. uzyskanie ze sklonowanych ludzkich zarodków komórek służących jako przeszczepy).

Odkrycie możliwości klonowania ssaków z komórek dorosłych organizmów jest jednym z tych wielkich odkryć, które pobudzają wyobraźnię. Pozwala marzyć o uzyskaniu nadludzkich możliwości kreowania życia. Marzenia takie stymulują postęp nauki i cywilizacji, ale i wywołują strach oraz obawy o przyszłość ludzkości. Często przy tym wykorzystywana jest ludzka naiwność i ignorancja. Najlepszym przykładem są powtarzające się raz po raz doniesienia sekty raelian o sklonowaniu człowieka. Już w grudniu 2002 r. media podały, że pierwszą taką istotą miała być dziewczynka o imieniu Ewa (choć oczywiście o jej dalszych losach ciągle nic nie wiemy). Możliwość klonowania ludzi ma być według realian dowodem, że taki był właśnie początek rodzaju ludzkiego sprowadzonego na Ziemię przez kosmitów. Wspieranie bajkowych wierzeń naukowymi dowodami potwierdza, że każdy może zaszokować opinię publiczną odpowiednio nagłośnioną inscenizacją i tylko od naszej naiwności zależy, czy damy jej wiarę.

Klonowanie żadnym cudem nie jest. U ssaków proces ten (z użyciem jąder komórek dorosłego organizmu jako źródła DNA) udaje się jednak w jednej na kilkadziesiąt, a nawet kilkaset prób – w zależności od gatunku, na którym prowadzone są doświadczenia. Bardziej wydajne jest klonowanie organizmów z użyciem komórek zarodkowych. Nie pozwala ono jednak uzyskać kopii znanego uprzednio organizmu i dla masowej wyobraźni jest o wiele mniej spektakularne. Czymś zupełnie innym jest perspektywa sklonowania Jezusa z krwinek znalezionych na całunie turyńskim (jeśli jest autentyczny, w co wątpi sam Kościół), a czym innym uzyskanie klonu anonimowych kilkukomórkowych zarodków ludzkich. Niska wydajność klonowania świadczy o komplikacji procesów rozwojowych. Nie wiadomo ciągle, jak dochodzi do odwrócenia biegu wydarzeń podczas tego zabiegu. Uzyskanie tym sposobem zdrowego zwierzęcia jest dziś wyjątkiem, a nie regułą. Na każdym etapie mogą wystąpić anomalie przejawiające się zaburzeniami w rozwoju – nawet u narodzonego już
osobnika. U zarodków, płodów i nawet szczęśliwie urodzonych klonów mają one bardzo różny charakter. Nie wiadomo, co groziłoby ewentualnym klonom ludzkim i lepiej byłoby, abyśmy tego nigdy nie sprawdzili.

U myszy i świń obserwuje się ich stosunkowo niewiele. U bydła zaś często występuje nadmierny przyrost masy ciała, będący zagrożeniem tak dla płodu jak i noszącej go samicy. Często obserwuje się deformacje głowy, kończyn, narządów wewnętrznych, a co za tym idzie – również kłopoty z funkcjonowaniem, przykładowo, płuc i serca. Owca Dolly przedwcześnie zakończyła żywot właśnie z powodu niewydolności płuc. Bardzo wiele sklonowanych cieląt nie przeżywa pierwszych chwil po narodzeniu. Takie problemy nie pojawiają się jednak u potomstwa sklonowanych zwierząt, którym udało się dożyć dorosłości.

Randy Prather z University of Missouri-Columbia w USA twierdzi, że dzięki temu można będzie skutecznie zastosować klonowanie do ratowania ginących gatunków ssaków. Cóż nam bowiem z namnożenia metodą klonowania najbardziej nawet rzadkich zwierząt, np. pandy wielkiej czy nosorożca sumatrzańskiego, jeśli byłyby one stadkiem upośledzonych zwierząt przekazujących swoje anomalie potomstwu? Gdyby jednak ich skrzyżowanie ze zdrowymi osobnikami rzeczywiście dawało zdrowe potomstwo, to wówczas zabieg taki nabiera sensu.

Panda za pomocą królika

Center of Reproduction of Endangered Species w San Diego dysponuje bankiem zamrożonych tkanek i komórek wielu ginących gatunków zwierząt. Problemów z ich klonowaniem jest jednak wiele i nie wystarczą do tego jedynie komórki somatyczne. Trzeba jeszcze uzyskać dostatecznie dużo jajeczek (oocytów), do których można by przeszczepić jądra komórek somatycznych. A jak uzyskać niezbędną do klonowania liczbę komórek jajowych pantery śnieżnej czy tygrysa bengalskiego? W dodatku naukowcy nie wiedzą nic, lub bardzo niewiele, o hodowli zarodków tych gatunków w laboratorium. Jakiej pożywki należałoby użyć? Jak długo hodować zarodki przed przeszczepieniem ich do dróg rodnych samicy? Skąd wziąć odpowiednią liczbę samic, np. wspomnianej już pandy wielkiej, i jak przygotować je hormonalnie do podtrzymania ciąży, skoro nasza wiedza na ten temat jest niezwykle skąpa? Jedynym jej źródłem mogą być doświadczenia wykonane właśnie na tych zwierzętach. A jak eksperymentować na kilku zaledwie osobnikach żyjących jeszcze na Ziemi? Tak
koło się zamyka.

Niektóre z tych problemów można obejść, używając zamiast oocytów ratowanego gatunku komórek jajowych innych, pokrewnych i lepiej znanych nauce ssaków. Dlatego prowadzi się badania nad tzw. klonowaniem międzygatunkowym. Aby ratować na przykład ginącego dzikiego kota afrykańskiego, przeszczepia się jądra jego komórek do oocytów zwykłego kota domowego. Tak też sklonowano zagrożone wymarciem dzikie bawoły – gaura i bentanga. Jądra komórkowe pobrane ze skóry lub z krwi bawołów przeszczepiono do oocytów zwykłej krowy. Udało się też uzyskać klon muflona wykorzystując do tego oocyty owcy, a koziorożca pirenejskiego – komórki jajowe kozy. Jednak taki klon gaura padł szybko po urodzeniu, co potwierdza, że również klonowanie międzygatunkowe wywołuje anomalie podobne do obserwowanych u zwykłych klonów. W Chinach prowadzi się badania nad klonowaniem pandy wielkiej przy użyciu oocytów królika. Mamut kiepskiej jakości

Media zasypywane są sensacyjnymi zapowiedziami wskrzeszenia wymarłych zwierząt. Przepowiada się klonowanie mamuta znalezionego w syberyjskiej wiecznej zmarzlinie czy workowatego wilka tasmańskiego zakonserwowanego w formalinie. Próby klonowania wymarłych gatunków przysparzają jednak jeszcze więcej problemów niż klonowanie wymierających, choć ciągle żyjących choćby w ogrodach zoologicznych.

Główny problem to jakość DNA. Nawet u leżącego w lodzie od tysiącleci mamuta (najmłodszy przeleżał na Wyspie Wrangla 3750 lat) ani nosorożca włochatego nie przetrwa – mimo niskiej temperatury – nieuszkodzony materiał genetyczny. Mrożenie komórek używanych do klonowania w laboratorium odbywa się w szczególny sposób – chodzi o to, by uniknąć powstawania kryształów wody obecnej w każdej komórce. Dlatego mrozi się je w ciekłym azocie nasączając uprzednio odpowiednimi roztworami – próbka powinna być jak najmniejsza (najlepiej mikroskopijnych rozmiarów). Bezpieczne dla DNA zamrożenie całego zwierzęcia, w dodatku wielkości mamuta, jest mrzonką. A mamuty znalezione w wiecznej zmarzlinie zamarzały powoli. Ich DNA jest więc poszarpane na kawałki przez kryształki wody, w dodatku nic nie jest w stanie uchronić zamrożonego przez całe tysiąclecia DNA przed innymi uszkodzeniami. To samo dotyczy wilka tasmańskiego umieszczonego w formalinie czy alkoholu. Takie DNA, choć w laboratorium można odczytać zawartą w nim
informację, traci swą użyteczność jako biologiczna instrukcja obsługi klonowanego zarodka.

Można jednak wyobrazić sobie, że odczytując zachowane fragmenty DNA wielu odnalezionych w wiecznej zmarzlinie zwierząt uda się jednak odtworzyć całą sekwencję ich genomu. Popuśćmy więc wodze fantazji i wyobraźmy sobie, że syntetyzując brakujące fragmenty genomu mamuta – lub też zastępując je odpowiednimi fragmentami pobranymi od żyjących obecnie pokrewnych gatunków, np. słonia indyjskiego, jego najbliższego krewniaka – uda się zrekonstruować DNA całego genomu. Jednak do odtworzenia samego tylko DNA – a od tego do uzyskania klonu droga jeszcze niezwykle daleka – konieczne byłoby odczytanie zarówno genomu mamuta jak i słonia. Przedsięwzięcie takie kosztowałoby miliardy dolarów, a szanse narodzin małego mamutka można by pewnie porównać do udanego lądowania ludzi na Marsie.

Prędzej chyba spełni się to drugie. Dlatego lepiej pogodzić się z myślą, że Park Plejstoceński pozostanie jedynie marzeniem, które, jeśli się urzeczywistni, to raczej tylko w kinie.

Jacek Kubiak

Autor kieruje laboratorium biologii rozwoju w CNRS/Uniwersytet Rennes 1 we Francji.