Klonen (biologie)
Een kloon is elke cel of individu die identiek is aan een andere.
In de biologie is klonen het proces van het produceren van een of meer genetisch identieke individuen. Bij hele individuen betekent het meestal de bewuste productie van een identieke kopie. Dit werd voor het eerst bereikt bij zoogdieren met de beroemde Dolly het schaap. Menselijke identieke tweelingen zijn natuurlijke klonen. Dat geldt ook voor de nakomelingen van de aseksuele voortplanting, en voor elke parthenogenetische voortplanting waarbij geen sprake is van meiose.
Klonen is natuurlijk voor sommige dieren, maar zeldzaam bij zoogdieren. Een uitzondering is het negenbandige gordeldier, dat normaal gesproken identieke viervoeters voortbrengt.
In de genetica en de celbiologie verwijst het klonen vooral naar de DNA-sequentie, en daarmee naar alle andere macromoleculen.
Klonen in cellijnen komen voor, maar er zijn enkele duidelijke voorwaarden. Veranderingen in het DNA in welke vorm dan ook betekent dat de dochtercellen niet identiek zijn aan de moedercellen. Meestal worden tijdens de ontwikkeling de genen aan- en uitgeschakeld en worden de dochtercellen geleidelijk aan gedifferentieerd tot rijpe weefselcellen. Deze zijn niet identiek aan de oorspronkelijke stamcellen, dus het zijn slechts klonen in de zin dat ze afkomstig zijn van dezelfde moedercel.
Het in het laboratorium kopiëren van een molecuul om exacte kopieën te maken wordt ook wel klonen genoemd.
Niet zo identiek
Hoewel klonen identiek beginnen, kunnen ze niet zo blijven. Identieke tweelingen hebben altijd iets andere fenotypen.
Hoewel monozygotische tweelingen genetisch bijna identiek zijn, bleek uit een studie van 2012 van 92 paren monozygotische tweelingen dat ze al vroeg in de foetale ontwikkeling enkele honderden genetische verschillen krijgen. Dit wordt veroorzaakt door mutaties (of kopieerfouten) in het DNA van elke tweeling na de splitsing van het embryo. Er wordt geschat dat een set van monozygotische tweelingen gemiddeld ongeveer 360 genetische verschillen heeft die vroeg in de foetale ontwikkeling zijn opgetreden. Deze veranderingen kunnen echter weinig praktisch effect hebben. In de praktijk lijken identieke tweelingen erg op elkaar.
Een andere oorzaak van het verschil tussen monozygotische tweelingen is epigenetische modificatie. Deze worden veroorzaakt door verschillende omgevingsinvloeden gedurende hun leven, wat invloed heeft op welke genen worden in- of uitgeschakeld. Een studie van 80 paar monozygotische tweelingen, variërend in leeftijd van drie tot 74 jaar, toonde aan dat de jongste tweeling relatief weinig epigenetische verschillen heeft. Het aantal epigenetische verschillen neemt toe met de leeftijd. Vijftigjarige tweelingen hadden meer dan drie keer het epigenetische verschil van een driejarige tweeling. Tweelingen die hun leven apart hadden doorgebracht (zoals de tweeling die bij de geboorte door twee verschillende ouders is geadopteerd) hadden het grootste verschil. Bepaalde kenmerken lijken echter meer op elkaar naarmate de tweeling ouder wordt, zoals het IQ en de persoonlijkheid. Dit fenomeen illustreert de invloed van de genetica op vele aspecten van menselijke kenmerken en gedrag.
Gekloonde soorten
- Karper: (1963) In China produceerde embryoloog Tong Dizhou 's werelds eerste gekloonde vis door het DNA van een cel van een mannelijke karper in een eitje van een vrouwelijke karper in te brengen. Hij publiceerde de bevindingen in een Chinees wetenschappelijk tijdschrift.
- Muizen: (1986) Een muis was het eerste zoogdier dat met succes gekloond werd uit een vroege embryonale cel. Sovjet-wetenschappers Chaylakhyan, Veprencev, Sviridova en Nikitin lieten de muis "Masha" klonen. Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift "Biofizika" deel ХХII, nummer 5 van 1987.
- Schapen: (1996) Van vroege embryonale cellen door Steen Willadsen. Megan en Morag[19] gekloond uit gedifferentieerde embryonale cellen in juni 1995 en Dolly het schaap uit een somatische cel in 1997.
- Aap: (2000) Tetra, van embryosplitsing.
- Gaur: (2001) was de eerste met uitsterven bedreigde soort die gekloond werd.
- Vee: Alfa- en bèta mannetjes 2001 en 2005, Brazilië.
- Kat: CopyCat "CC" (vrouwtje, eind 2001), Little Nicky, 2004, was de eerste kat die om commerciële redenen werd gekloond.
- Hond: (2005) Snuppy, een mannelijke Afghaanse hond was de eerste gekloonde hond.
- Rat: (2003) Ralph, de eerste gekloonde rat.
- Muilezel: (2003) Idaho Gem, een john muilezel, was de eerste kloon van de paardenfamilie.
- Paard: (2003) Prometea, een Haflinger vrouwtje, was de eerste paardenkloon.
- Waterbuffels: (2009) Samrupa was de eerste gekloonde waterbuffel. Hij werd geboren in het Karnal National Diary Research Institute in India, maar stierf vijf dagen later aan een longinfectie.
- Kameel: (2009) De eerste gekloonde kameel.
- Krab-etende makaak: (2018) De eerste keer dat wetenschappers een aap of aap kloonden met cellen van een donor die ouder is dan een embryo.
Vragen en antwoorden
V: Wat is klonen?
A: Klonen is het proces van het produceren van een of meer genetisch identieke individuen. Het kan verwijzen naar de opzettelijke productie van een identieke kopie, zoals bij het schaap Dolly, of het kan verwijzen naar natuurlijke klonen zoals menselijke eeneiige tweelingen of nakomelingen uit ongeslachtelijke voortplanting.
V: Hoe werkt klonen in de genetica en de celbiologie?
A: In de genetica en de celbiologie heeft klonen vooral betrekking op de DNA-sequentie, en bijgevolg op alle andere macromoleculen. Veranderingen in het DNA in welke vorm dan ook betekenen dat dochtercellen niet identiek zijn aan de moedercellen. Gewoonlijk worden tijdens de ontwikkeling genen in- en uitgeschakeld, waardoor dochtercellen gedifferentieerd worden tot volwassen weefselcellen die niet identiek zijn aan de oorspronkelijke stamcellen.
V: Komt klonen veel voor bij zoogdieren?
A: Klonen komt bij sommige dieren van nature voor, maar bij zoogdieren zelden. Een uitzondering is het negenbandgordeldier dat normaliter identieke vierlingen baart.
V: Bestaan er laboratoriumtechnieken voor het klonen van moleculen?
A: Ja, het in het laboratorium kopiëren van een molecuul om exacte kopieën te maken wordt ook wel klonen genoemd.
V: Zijn alle klonen exacte kopieën van elkaar?
A: Nee, door veranderingen in het DNA zijn dochtercellen niet altijd exacte kopieën van hun moedercel, ook al zijn ze daar oorspronkelijk van afgeleid. Tijdens de ontwikkeling worden genen in- en uitgeschakeld, waardoor differentiatie optreedt tussen de dochtercellen en de oorspronkelijke stamcellen.
V: Is het schaap Dolly een voorbeeld van klonen?
A: Ja, Dolly werd gekloond met behulp van een techniek die somatische celkernoverdracht (SCNT) wordt genoemd. Dit was een van de eerste succesvolle voorbeelden van het klonen van zoogdieren in de geschiedenis.
