Данил Шабаев
октябрь 2018.
115

Можно ли из клетки взрослого организма вырастить новый самостоятельный организм ? А у сложных животных ?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
1
3 ответа
Поделиться

Существует огромное множество способов выращивания самостоятельных организмов из отдельных клеток. Большинство этих способов — естественные, сформировавшиеся в ходе эволюции, но есть и изобретённые человеком усовершенствования естественных процессов, не предназначенных для воспроизводства организмов.

К способам воспроизводства живых организмов относятся:

  1. Бесполое размножение — воспроизведение организма без участия половых клеток, с использованием соматических. Свойственно всем прокариотам (археям и бактериям), одноклеточным и некоторым многоклеточным эукариотам.
  2. Половое размножение — воспроизведение организма из одной–двух половых клеток. Свойственно немногим одноклеточным и всем многоклеточным эукариотам.
  3. Искусственное размножение, не относящееся к первым двум типам. Несвойственно никому. Скорее всего, именно это автора вопроса и интересует.

...тем не менее, по традиции начну издалека.

1) К бесполому размножению относятся:

  • Простое деление.

Свойственно одноклеточным организмам. Клетка делится надвое или на большее количество клеток. По сути простое деление — это клонирование: каждая клетка идентична родителю, пока не произойдёт спонтанная мутация. Быстро и однообразно.

Отдельно стоит отметить, что простое деление в естественных условиях используется также не с целью размножения, но с целью наращения клеточной массы всеми многоклеточными организмами. Кроме того, деление лежит в основе всех способов размножения у клеточных форм жизни.

  • Спорогенез.

Свойственнен некоторым бактериям, грибам и растениям:

а) Бактерии используют споры не для размножения, а для расселения и защиты: бактериальная спора — это бактерия с укреплённой клеточной стенкой; в таком случае простому делению предшествует спорогенез: за расселением следует размножение. Быстро и эффективно, но однообразно.

б) Грибы и растения образуют споры митотически, причём иногда эти споры могут быть подвижны и называются бродяжками. Споры грибов и растений при прорастании полностью копируют материнский организм.

  • Вегетативное размножение.

Свойственно растениям и по сути являет собой форму регенерации. Дело в том, что каллусные клетки растений способны давать начало любым необходимым клеткам, но об этом позже.

  • Почкование.

Свойственно грибам, мхам, животным (жгутиковые, губки и другие). При почковании на теле образуется нарост, из которого развивается новый организм и затем отделяется от тела родителя.

  • Фрагментация, или стробиляция.

Тело родителя на неком этапе своего развития начинает перегруппировываться в иную форму того же организма (например, превращение полипа в медуз или ленточного червя в проглоттиды с яйцами). При этом тело состоит из структурных единиц — стробил, — каждая из которых и образует новую форму.

2) К половому размножению относятся:

  • Собственно половое размножение:

а) В многоклеточных эукариотических организмах образуются половые клетки (не важно, однополый или обоеполый организм), которые сливаются и образуют зародыш.

б) Инфузориям характерна особая форма полового процесса: поскольку они являются одноклеточными и не способны производить половые клетки, они занимаются конъюгацией — обменом половых ядер (которые существуют попутно вегетативным ядрам, свойственным большинству эукариот), — и лишь обменявшись частью генетической информации, делятся, таким образом давая новое потомство; кроме того, возможна автогамия — то же, что и конъюгация, но внутри одной клетки.

в) У комодских варанов гамета полярная и представляет собой одновременно яйцеклетку и сперматозоид.

  • Девственное половое размножение, или однополое размножение, или партеногенез/апомиксис:

В некоторых многоклеточных эукариотических организмах (как правило, свойственно социальным насекомым: пчёлам, муравьям, термитам, а также некоторым ящерицам) образующиеся яйцеклетки могут формировать зародыш без оплодотворения. Естественный партеногенез свойственен многим группам животных. При этом из неоплодотворённой яйцеклетки могут образовываться либо самки, либо самцы, в зависимости от вида. Образование самок позволяет ускорять размножения, а образование самцов — регулировать половое соотношение в популяции.

3) К искусственному размножению относятся:

  • Размножение стволовых клеток.

Стволовые клетки — это недифференцированные клетки, то есть не обретшие своей специализации. Являются полипотентными, то есть могут дать начало любой клетке, ткани, органу организма, спектр которых задан генетически. Свойственны большинству видов многоклеточных организмов, развитие которых начинается с первичной стволовой клетки — зиготы. Благодаря их наличию организмы способы расти и регенерировать. У большинства организмов их количество конечно и уменьшается с возрастом, что является одной из причин старения и смерти.

Голый землекоп в этом смысле уникален, поскольку потенциально вечно молод и бессмертен (а ещё не чувствует боли, устойчив к удушью, не подвержен онкологиям и просто замечательное существо, о котором стоит почитать отдельно).

Стволовые клетки активно используют в медицине для трансплантации в терапевтических целях и в биологии для изучения регенерации, старения, бессмертия и — редко — выращивания организмов.

  • Размножение каллусных клеток.

Каллусные клетки — это дедифференцированные клетки, то есть потерявшие свою специализацию. Полипотентны, как и стволовые клетки. Образуются на раневой поверхности растений и свойственны только им.

Каллусные клетки активно используются в биотехнологии для выращивания нужных частей растения с заданными генетическими свойствами.

  • Размножение протопластов.

Протопласты — это утратившие вследствие воздействия извне клеточную стенку (не мембрану) клетки растений, бактерий и грибов. Лишение клеточной стенки упрощает генетическую модификацию, что позволяет выращивать потомство с заданным геномом. Это используется, как правило, в биотехнологии для получения пищевых и лекарственных продуктов из генетически модифицированных организмов.

  • Размножение индуцированных стволовых клеток, или дедифференцированных клеток.

Дедифференцированные клетки — это так называемые индуцированные стволовые клетки — полученные из клеток, не являющихся стволовыми: соматических, репродуктивных, промежуточных между стволовыми и соматическими при помощи эпигенетического перепрограммирования, то есть изменения экспрессии генов. Для тех, кто в танке, поясню: все клетки многоклеточных организмов имеют идентичный геном, то есть являлись бы клонами, если бы не одно но: геном каждой клетки по-разному экспрессируется благодаря воздействию механизмов, непосредственно не влияющих на ДНК. Дедифференцировать клетки можно такими путями:

а) Пересадка соматических ядер в обезъядерненную оплодотворённую яйцеклетку,

б) Слияние соматических клеток с промежуточными,

в) Модификация стволовых клеток при помощи различных молекулярных инструментов.

Интересно отметить, что и в естественных условиях у некоторых организмов возможна дедифференцировка.

То, что перечислено выше, это только вершки всех способов. Более подробная классификация имела бы объём диссертации. Увы, времени на это я не имею.

Тем, кого этот список заинтересовал, крайне рекомендую открыть как минимум статью на википедии по каждому выделенному полужирным пункту.

В общем списке размножение таких групп как вирусы и прионы, чей статус считается спорным, не рассматривается потому, что они неклеточные, а вопрос стоял именно про клетки.

7
-1
Прокомментировать

 Конечно можно-млекопитающие так и делают-нужна яйцеклетка, сперматозоид и специальные условия выращивания. Формируется вполне себе новый организм. 

5
-2
Прокомментировать

Буквально из клетки - вряд ли. ДНК во всех клетках одинаковое, а клетки разные, потому что одни и те же гены в разных клетках по разному активируются. И если мы возьмем клетку кожи, то будет сложно заставить ее превратиться в клетку печени в процессе деления. Есть неспециализированные клетки, стволовые, которые могут превратиться в любую другую, но даже из нее вы не сможете при текущих технологиях сделать новый организм, ведь вам надо будет запустить весь процесс разметки частей организма, как он протекает внутри утробы.

Но не буквально - клонирование так и работает, берем из клетки ДНК, подсаживаем его в зиготу, подсаживаем зиготу в утробу и все эти процессы нужного деления и разметки запускаются сами собой.

Работает пока не всегда, но работает. 

Nikita K.отвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
2
0
Прокомментировать
Ответить