Klonen

Autor: Leandro Alegsa Erstellungsdatum: 3. November 2020

Ein Klon ist jede Zelle oder jedes Individuum, das mit einer anderen identisch ist.

In der Biologie ist Klonen der Prozess der Erzeugung eines oder mehrerer genetisch identischer Individuen. Bei ganzen Individuen bedeutet es in der Regel die absichtliche Herstellung einer identischen Kopie. Dies wurde erstmals bei Säugetieren mit dem berühmten Dolly, dem Schaf, erreicht. Menschliche eineiige Zwillinge sind natürliche Klone. Ebenso wie die Nachkommen der ungeschlechtlichen Fortpflanzung und jede parthenogenetische Fortpflanzung, die keine Meiose beinhaltet.

Das Klonen ist bei einigen Tieren natürlich, bei Säugetieren jedoch selten. Eine Ausnahme bildet das Neunbindengürteltier, das normalerweise identische Vierlinge zur Welt bringt.

In der Genetik und Zellbiologie bezieht sich das Klonen insbesondere auf die DNA-Sequenz und implizit auf alle anderen Makromoleküle.

Klone in Zelllinien kommen vor, aber es gibt einige offensichtliche Vorbehalte. Veränderungen der DNA in irgendeiner Form oder Gestalt bedeuten, dass die Tochterzellen nicht mit den Mutterzellen identisch sind. Typischerweise werden während der Entwicklung Gene an- und abgeschaltet, und die Tochterzellen differenzieren sich allmählich zu reifen Gewebezellen. Diese sind nicht identisch mit den ursprünglichen Stammzellen, so dass sie Klone nur in dem Sinne sind, dass sie von derselben Mutterzelle abstammen.

Das Kopieren eines Moleküls im Labor zur Herstellung exakter Kopien wird auch als Klonen bezeichnet.

Nicht ganz so identisch

Obwohl Klone anfangs identisch sind, bleiben sie es vielleicht nicht. Eineiige Zwillinge haben immer leicht unterschiedliche Phänotypen.

Obwohl eineiige Zwillinge genetisch fast eineiige Zwillinge sind, ergab eine 2012 durchgeführte Studie mit 92 Paaren eineiiger Zwillinge, dass eineiige Zwillinge mehrere hundert genetische Unterschiede früh in der fötalen Entwicklung erwerben. Dies wird durch Mutationen (oder Kopierfehler) verursacht, die in der DNA jedes Zwillings nach der Spaltung des Embryos auftreten. Es wird geschätzt, dass ein Satz eineiiger Zwillinge im Durchschnitt etwa 360 genetische Unterschiede aufweist, die früh in der fötalen Entwicklung auftraten. Diese Veränderungen können jedoch kaum praktische Auswirkungen haben. In der Praxis sehen eineiige Zwillinge sehr ähnlich aus und verhalten sich auch so.

Eine weitere Ursache für den Unterschied zwischen eineiigen Zwillingen ist die epigenetische Modifikation. Diese werden durch unterschiedliche Umwelteinflüsse im Laufe ihres Lebens verursacht, die sich darauf auswirken, welche Gene an- oder abgeschaltet werden. Eine Studie an 80 eineiigen Zwillingspaaren im Alter von drei bis 74 Jahren zeigte, dass die jüngsten Zwillinge relativ wenige epigenetische Unterschiede aufweisen. Die Anzahl der epigenetischen Unterschiede nimmt mit dem Alter zu. Fünfzigjährige Zwillinge wiesen mehr als dreimal so viele epigenetische Unterschiede auf wie dreijährige Zwillinge. Zwillinge, die ihr Leben getrennt verbracht hatten (wie diejenigen, die bei der Geburt von zwei verschiedenen Elternpaaren adoptiert worden waren), wiesen den größten Unterschied auf. Allerdings gleichen sich bestimmte Merkmale mit zunehmendem Alter der Zwillinge immer mehr an, wie zum Beispiel der IQ und die Persönlichkeit. Dieses Phänomen veranschaulicht den Einfluss der Genetik auf viele Aspekte menschlicher Eigenschaften und Verhaltensweisen.

Geklonte Arten

Karpfen: (1963) In China stellte der Embryologe Tong Dizhou den weltweit ersten geklonten Fisch her, indem er die DNA aus einer Zelle eines männlichen Karpfens in ein Ei eines weiblichen Karpfens einpflanzte. Die Ergebnisse veröffentlichte er in einer chinesischen Wissenschaftszeitschrift.
Mäuse: (1986) Eine Maus war das erste Säugetier, das erfolgreich aus einer frühen embryonalen Zelle geklont wurde. Sowjetische Wissenschaftler Chaylakhyan, Veprencev, Sviridova und Nikitin ließen die Maus "Masha" klonen. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift "Biofizika", Band ХХХII, Ausgabe 5 von 1987, veröffentlicht.
Schafe: (1996) Aus frühen embryonalen Zellen von Steen Willadsen. Megan und Morag[19] klonten im Juni 1995 aus differenzierten embryonalen Zellen und Dolly, das Schaf, 1997 aus einer somatischen Zelle.
Affe: (2000) Tetra, aus der Embryonenspaltung.
Gaur: (2001) war die erste vom Aussterben bedrohte Art, die geklont wurde.
Rinder: Alpha- und Beta-Männchen 2001 und 2005, Brasilien.
Katze: CopyCat "CC" (weiblich, Ende 2001), Little Nicky, 2004, war die erste Katze, die aus kommerziellen Gründen geklont wurde.
Hund: (2005) Snuppy, ein afghanischer Rüde, war der erste geklonte Hund.
Ratte: (2003) Ralph, die erste geklonte Ratte.
Maultier: (2003) Idaho Gem, ein John-Mule, war der erste Klon einer Pferdefamilie.
Pferd: (2003) Prometea, ein Haflinger-Weibchen, war der erste Pferdeklon.
Wasserbüffel: (2009) Samrupa war der erste geklonte Wasserbüffel. Er wurde am indischen Karnal National Diary Research Institute geboren, starb aber fünf Tage später an einer Lungeninfektion.
Kamel: (2009) Das erste geklonte Kamel.
Krebsfressender Makak: (2018) Zum ersten Mal klonten Wissenschaftler einen Menschenaffen oder Affen mit Zellen eines Spenders, der älter als ein Embryo war.

Fragen und Antworten

F: Was ist Klonen?

A: Klonen ist der Prozess der Herstellung eines oder mehrerer genetisch identischer Individuen. Es kann sich auf die absichtliche Herstellung einer identischen Kopie beziehen, wie bei Dolly, dem Schaf, oder es kann sich auf natürliche Klone beziehen, wie menschliche eineiige Zwillinge oder Nachkommen aus ungeschlechtlicher Fortpflanzung.

F: Wie funktioniert das Klonen in der Genetik und Zellbiologie?

A: In der Genetik und Zellbiologie bezieht sich das Klonen insbesondere auf die DNA-Sequenz und damit auf alle anderen Makromoleküle. Veränderungen an der DNA in jeglicher Form bedeuten, dass die Tochterzellen nicht mit den Mutterzellen identisch sind. Typischerweise werden während der Entwicklung Gene ein- und ausgeschaltet, was dazu führt, dass sich die Tochterzellen in reife Gewebezellen differenzieren, die nicht mit den ursprünglichen Stammzellen identisch sind.

F: Ist das Klonen bei Säugetieren üblich?

A: Das Klonen ist bei einigen Tieren natürlich, aber bei Säugetieren selten. Eine Ausnahme ist das Neunbinden-Gürteltier, das normalerweise identische Vierlinge zur Welt bringt.

F: Gibt es Labortechniken zum Klonen von Molekülen?

A: Ja, das Kopieren eines Moleküls im Labor zur Herstellung exakter Kopien wird auch Klonen genannt.

F: Sind alle Klone exakte Kopien voneinander?

A: Nein, Veränderungen an der DNA bedeuten, dass die Tochterzellen nicht immer exakte Kopien ihrer Mutterzellen sind, auch wenn sie ursprünglich von ihnen abstammen. Während der Entwicklung werden Gene ein- und ausgeschaltet, was zu einer Differenzierung zwischen den Tochterzellen und den ursprünglichen Stammzellen führt, so dass sie möglicherweise keine exakten Kopien mehr sind.

F: Ist Dolly das Schaf ein Beispiel für das Klonen?

A: Ja, Dolly wurde bekanntlich mit einer Technik namens somatischer Zellkerntransfer (SCNT) geklont. Dies war eines der ersten erfolgreichen Beispiele für das Klonen von Säugetieren in der Geschichte.