Genetik
Gentechnik - Anwendungen und Methoden
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Klonen beschreibt die Herstellung genetisch identischer Lebewesen. Was genau du dir darunter vorstellen kannst und wie es funktioniert, erfährst du in diesem Artikel! Du kannst mit einem Video besser lernen? Dann schau dir doch einfach unser kurzes Video zum Thema an!

Was ist Klonen?

Dolly ist vielleicht das berühmteste Schaf der Welt. Denn es war eine genetisch identische Kopie eines anderen Schafes. Es ist aber nicht auf natürliche Weise entstanden, sondern war das erste Säugetier, dass Wissenschaftler künstlich geklont haben. Vom Klonen sprichst du bei der Erzeugung von Lebewesen mit identischem Erbgut (Gene ). Du kannst dabei einzelne Zellen oder ganze Organismen „kopieren“. Alle genetisch identischen Nachkommen eines Lebewesens nennst du Klone.  

Klone können sowohl auf natürliche Weise entstehen, als auch künstlich erschaffen werden. Einen Klon wie das Klonschaf Dolly kannst du nur künstlich im Labor erzeugen. Entsteht dabei ein ganzer Organismus, so wie Dolly, nennst du das reproduktives Klonen.

Du kannst das Verfahren des Klonens aber auch zur Gewinnung genetisch identischer Zellen nutzen. Dazu entnimmst du dem Embryo am Anfang der Entwicklung einzelne Zellen und verhinderst so die Entstehung eines Lebewesens. Solche Zellen kannst du in der medizinischen Therapie einsetzen. Der Vorgang heißt daher therapeutisches Klonen

Es gibt aber auch natürliche Klone. Dazu gehören Pflanzen, die sich ungeschlechtlich vermehren, wie beispielsweise die Erdbeere. Beim Menschen stellen eineiige Zwillinge einen natürlichen Klon dar. 

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Klonen Einteilung
Klonen Definition

Der Begriff Klonen (Altgriechisch für „Zweig“, „Schössling“) bezeichnet die Erzeugung genetisch identischer Lebewesen. Der Nachkomme, der dabei entsteht, ist erbgleich und heißt Klon.

Klonen in der Gentechnik

Schauen wir uns jetzt an wie das Klonen im Labor funktioniert. Es gibt zwei Wege, wie du künstlich erbgleiche Nachkommen erzeugen kannst. 

Die erste Möglichkeit ist die Teilung eines Embryos in einem frühen Stadium. Ein Embryo entsteht aus einer befruchteten Eizelle und ist ein Lebewesen in einer sehr frühen Entwicklungsphase. Seine Teilung bezeichnest du als Embryonensplitting. Bei der Entwicklung der einzelnen embryonalen Zellen entstehen dann genetisch identische Zwillinge oder Mehrlinge. Das funktioniert, da die Zellen zu diesem Zeitpunkt noch nicht spezialisiert sind und die Fähigkeit haben einen vollständigen Organismus zu bilden. Diese Methode wird zum Beispiel beim Klonen von Nutztieren wie Kühen eingesetzt. 

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Embryonensplitting

Die zweite Möglichkeit ist die künstliche Erzeugung eines Embryos. Aus der Körperzelle eines Spenders entsteht dabei eine zum Spender identische Kopie. Alle wichtigen genetischen Informationen einer Zelle sind im Erbgut im Zellkern gespeichert. Deshalb isolierst du zunächst den Zellkern der Körperzelle. Dann setzt du den Zellkern in eine unbefruchtete, entkernte Eizelle ein. Du regst die Eizelle zur Teilung an und ein Klon beginnt sich zu entwickeln. Diese Methode nennst du auch somatischen Zellkerntransfer oder Dollyverfahren.

Bis zu diesem Punkt ist das Verfahren für reproduktives und therapeutisches Klonen das Gleiche. Danach unterscheidet sich das weitere Vorgehen je nach Zielsetzung. 

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Klonen Ablauf

Reproduktives Klonen

Beim reproduktiven Klonen wird der geklonte Embryo in die Gebärmutter einer Leihmutter eingesetzt. Dann entwickelt sich daraus ein zum Spender identischer Nachkomme

So sind bereits einige geklonte Tiere entstanden. Zum Beispiel ist es Wissenschaftlern gelungen Mäuse, Schweine oder Affen zu klonen. Das bekannteste Beispiel ist das erste jemals geklonte Säugetier: ein geklontes Schaf namens Dolly. Dafür wurden einem Spenderschaf Zellkerne aus Euterzellen entnommen und in eine Eizelle eingepflanzt. 

Das Verfahren kann vor allem in der Landwirtschaft zur Nutztierzucht eingesetzt werden. So kannst du besonders leistungsfähige oder gegen Krankheiten resistente Tiere züchten. Ein weiteres Ziel ist zum Beispiel die Zucht von genetisch veränderten Schweinen. Sie sollen in Zukunft Organe für den Menschen liefern können. Durch die genetische Veränderung soll eine Abstoßung der Organe bei einer Transplantation verhindert werden. 

Wissenschaftler haben auch schon darüber diskutiert, Klone bedrohter Tierarten zu erzeugen, um sie vor dem Aussterben zu bewahren. Es gab sogar die Idee,  ausgestorbene Arten wiederzubeleben und beispielsweise ein Mammut zu klonen. 

Das Problem ist allerdings, dass die Fehlerquote des reproduktiven Klonens zur Herstellung identischer Nachkommen sehr hoch ist. Das bedeutet, Wissenschaftler brauchen viele Eizellen. Nur bei wenigen klappt das Einsetzen in die Gebärmutter und nur selten wird wirklich ein neues Lebewesen geboren. Geklonte Tiere scheinen schneller zu altern und haben ein höheres Risiko für Fehlbildungen. 

Therapeutisches Klonen

Das Ziel beim therapeutischen Klonen ist die Gewinnung verschiedener geklonter Zellen oder Gewebe für die Therapie von Erkrankungen. Für die Gewinnung der sogenannten embryonalen Stammzellen muss der Embryo zerstört werden. Der Besondere an diesen Zellen ist, dass sie noch nicht spezialisiert sind. Das bedeutet, dass sie sich noch jede Art von Gewebe ausbilden können. So kannst du viele verschiedene Zelltypen, wie Herz-, Nieren- oder Hautzellen herstellen. Das könnte bei der Behandlung von Krankheiten helfen, bei denen es zum Verlust oder der Verletzung bestimmter Gewebe kommt. Beispielsweise könnte nach einem Herzinfarkt das betroffene Herzmuskelgewebe ersetzt oder neue Haut zur Behandlung von Verbrennungen transplantiert werden.

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Therapeutisches Klonen

In Zukunft könnte es auch möglich sein, bei Nierenversagen ganze Nieren durch Gezüchtete zu ersetzen. Durch eine Organtransplantation kann den Patienten dann geholfen werden. Der große Vorteil ist, dass die geklonten Stammzellen genetisch identisch zum Patienten sind. Das liegt daran, dass ein Zellkern mit seiner Erbinformation in die Eizelle eingepflanzt wurde. Das verringert das Risiko einer Abstoßung des Transplantats. Wenn du dich für das therapeutische Klonen interessierst, kannst du hier noch mehr zu dem Thema erfahren!

Zum Video: Therapeutisches Klonen
Zum Video: Therapeutisches Klonen

Klonen in der Natur

Die Idee des Klonens hat nicht der Mensch erfunden. Es gibt in der Natur viele natürlich vorkommende Klone. Alle Organismen, die sich asexuell (ungeschlechtlich) vermehren, bilden identische Nachkommen. Das passiert zum Beispiel bei Bakterien oder Einzellern wie der Amöbe . Indem die Zellen sich teilen, erhält jede Tochterzelle die gleichen Erbinformationen. Auch die Vermehrung mancher Pflanzen findet ungeschlechtlich statt. Pflanzt du zum Beispiel die Ausläufer einer Erdbeere im Garten neu ein, stellst du selber Pflanzenklone her. 

In der Landwirtschaft hat das Klonen eine große Bedeutung. Durch die Herstellung immer gleicher Pflanzen sollen die Eigenschaften, die durch Züchtung gewonnen wurden, erhalten bleiben. So sind zum Beispiel die meisten Apfel-, Wein- oder Kartoffelpflanzen durch ungeschlechtliche Vermehrung geklont. 

Aber auch bei uns Menschen kommen Klone auf natürliche Weise vor. Eineiige Zwillinge sind nämlich genetisch identisch. Sie entstehen, wenn sich die befruchtete Eizelle teilt und zwei Embryonen entstehen. Das ist sozusagen das natürliche Embryonensplitting. Da die Zwillinge aus derselben Eizelle hervorgehen, tragen sie die gleichen Erbinformationen (DNA ). Wenn du wissen auch noch wissen musst, wie die Erbinformation in unseren Zellen eigentlich gespeichert wird, dann schau dir doch dieses Video an!

Zum Video: Genom
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