Ну что сказать… Десять тысяч лет назад предки современных ученых и нефтяников убили последнего мохнатого сибирского мамонта. Выведение пушистой северной коровы, невосприимчивой к морозам и гнусу, несколько загладит вину наших неразумных предков перед природой.
Коровочеловек
Однако самый фантастический пример издевательства генных инженеров над природой в лице беззащитных коров предложили ученые из университета Ньюкасла, которые создали гибридный эмбрион человека и коровы. Агентство «Би-Би-Си»9 сообщило, что первые в Великобритании гибриды человека и животного прожили трое суток. Информация взбудоражила: мы сразу же представили выращенный из эмбриона ночной кошмар некоторых мужей — человека с большими рогами. А как они это сделали? Вот так: ученые взяли яйцеклетку коровы, убрали из нее «родное» ядро и вместо него ввели ядро человеческое, из клетки кожи. Так что полученная клетка-химера — это еще и клон того, у кого взяли кожу.
Причина экстравагантных манипуляций лежит на поверхности — получить женские яйцеклетки сложно и дорого, к тому же против этого яростно выступают верующие и многие политики. Но чтобы изучить деление эмбриона на ранних стадиях и получить стволовые клетки, на которые медицина возлагает столько надежд, и химеры вполне достаточно. Созданные гибриды предназначены исключительно для науки, и мы никогда не будем пытаться вырастить из них полноценные существа, заверил руководитель исследований доктор Джон Берн.
В полученной англичанами химере 99 процентов наследственного материала пришли от человека и лишь один процент — от коровы. Это ДНК из внутриклеточных органелл-митохондрий, которые отвечают за выработку энергии в клетках. Мутации в них происходят гораздо чаще, чем в ядерной ДНК, но это не меняет их роли, а может лишь вызывать особые «митохондриальные» болезни. Никакие другие признаки митохондриальная ДНК не кодирует. Но не стоит забывать и того, что мутация в человеке всего лишь одного гена (а это намного меньше одного процента) приводит, например, к рождению альбиноса.
В принципе, возможно вырастить «ков-боя» или «ков-герл», а также «человекомышь» или «свиночеловека» — такие химеры уже создавали в лабораториях. Причем, создавая химеру человека и мыши, соединяли хромосомы обеих клеток, то есть полноценные ДНК обоих видов. И увидели, что при каждом последующем делении хромосомы человека в зародыше все терялись и терялись, пока их полностью не вытеснили мышиные.
На страже сохранности геномов всех живых организмов стоят особые гены — они так и называются «межвидовые», которые отвечают за характерные морфологические признаки вида. При скрещивании двух разных видов животных, — которое, кстати, случается и в природе, они либо не передаются возможному потомству от одного из видов, либо их передача вызывает стерильность. Так, получить мула от кобылы и осла можно, но родить «мулят» у него никогда не получится.
И тем не менее в природе есть примеры преодоления межвидового барьера. Так, из полутора тысяч вредоносных микробов, известных нам, около 800 прежде вызывали болезни только у животных и птиц, а потом сумели взломать защитную систему и у человека. Вот почему ученые и сами боятся скрещивать человека и животных даже в эксперименте. При выведении трансгенных свиней, чьи органы можно было бы пересаживать людям, самой большой опасностью считается возможность заноса такому человеку «свинских» вирусов, которые могут тихо-мирно скрываться в хрюшке, а потом в человеке выскочить из засады и вызвать невиданные эпидемии.
Эксперименты с химерами заставляют по-новому взглянуть и на проблему эволюции вообще. Теория Ламарка о наследовании приобретенных признаков давно отвергнута: даже если купировать хвосты у четырнадцати поколений крыс, пятнадцатое поколение рождается хвостатым. Согласно современной «синтетической» теории эволюции, образование новых видов происходит в результате мутаций. Например, оказавшаяся в районе повышенной радиации самка оленя рожает олененка с удлинившейся шеей. Это дает ему эволюционные преимущества — он может достать листья баобаба на большей высоте, лучше питается и дольше живет. И в результате по саванне бегают стада жирафов. Критики же утверждают, что образуется не новый вид — «жираф», а лишь подвид «длинношеий олень». То есть образования новых видов не происходит, и все они были созданы одновременно, скорее всего, Кем-то, сами знаете Кем.
Законы везде в мире запрещают выращивание «взрослых» химер. Однако истории не известны законы, которых не нарушали бы. Несомненно, кто-нибудь когда-нибудь не удержится и попробует вырастить Минотавра, русалку или сфинкса. И, возможно, подтвердит мифы античности и русского фольклора о том, что химеры жили-жили да просто вымерли. А царевич Тезей, убивший последнего представителя вида короволюдей Минотавра, ничуть не лучше пьяных матросов, изничтоживших морскую корову и умную птицу дронт.
Папа, мама и мамулька
Англичанин, как известно, мудрец и, чтоб работе помочь, изобрел за машиной машину. Это еще что — в палате общин Великобритании рассматривали законопроект о разрешении искусственного оплодотворения генетическим материалом, взятым от двух женщин и одного мужчины, — фактически это означает, что у ребенка будет не два, а три родителя.
При естественном оплодотворении происходит слияние наследственного материала (ДНК) одной женщины и одного мужчины путем проникновения ДНК сперматозоида в ядро яйцеклетки. Однако вне ядра в яйцеклетке, в отличие от сперматозоида, содержатся митохондрии — образования, отвечающие за энергетику клетки, о которых мы уже говорили. Понятно, что некоторые заболевания передаются только по материнской линии, через материнские митохондрии.
Со временем выяснилось, что митохондриальных болезней чуть ли не сотня. Развитие методик клонирования привело к идее замены «больных» митохондрий на «здоровые» и соответственно предотвращения заболеваний. Для этого была придумана процедура, которую и обсуждали британские законодатели.
А именно: вначале производится уже рутинная для современной медицины манипуляция — оплодотворение «в пробирке» яйцеклетки женщины, у которой обнаружено генетическое заболевание, сперматозоидом будущего отца. По традиционной методике оплодотворенная яйцеклетка затем была бы помещена в матку этой же будущей (нездоровой) мамы, однако сейчас все выглядит иначе. Из оплодотворенной яйцеклетки извлекают ядро (в котором находятся ядерные ДНК обоих родителей) и переносят его в донорскую яйцеклетку другой, здоровой женщины. Ядро донорской яйцеклетки, разумеется, предварительно удаляют.
Таким образом, получается здоровая оплодотворенная яйцеклетка, в которой ядро содержит ДНК папы и мамы, а митохондрии — ДНК донора, фактически еще одной мамы. Конечно, генетически будущий ребенок в наибольшей степени будет похож на папу и маму, но генетический материал второй (назовем ее так) мамульки также сыграет некоторую роль в формировании нового организма. Прежде всего, ему не передастся мамина митохондриальная болезнь. Но могут передаться и какие-то другие свойства мамульки.
Конечно, это вмешательство в дела Божьи. И разумеется, католические и прочие церковные организации — против. Однако рождение ребенка без таких заболеваний, как «митохондриальная энцефаломиопатия», стоит того, чтобы пренебречь мнением последователей ближневосточной мифологии двухтысячелетней давности. Перечислим симптомы этого заболевания: непереносимость физических нагрузок, головная боль, головокружения, повышение температуры, судороги, эпилептические приступы. Да, по сути, производится пересадка «химерных» эмбрионов, однако это намного лучше, чем рождение вполне богоугодных, но эпилептиков.
Непорочная акула
Итак, кроме обычных двоих, бывают и три родителя. А меньше можно? Оказывается, да, и не только у делящихся надвое микробов. Недавно была исследована ДНК детеныша одной удивительной акулы — рыбы-молота. Оказалось, что мы имеем дело со случаем партеногенеза у крупных позвоночных — малышка появилась в результате «непорочного зачатия», то есть без участия самца. Такой способ размножения известен, например, у насекомых — муравьев и пчел. В результате партеногенеза пчелы рождают трутней. У позвоночных непорочное зачатие наблюдается крайне редко, причем, поскольку у ребенка, родившегося в результате этого процесса, отсутствуют хромосомы мужчины, ребенок просто обязан быть девочкой.
Биологи из Юго-Восточного университета Флориды, Королевского университета Белфаста и Зоопарка имени Генри Дурли в Омахе (штат Небраска) установили, что в наследственном материале детеныша акулы полностью отсутствуют даже следы отцовской ДНК. Малышка родилась еще в 2001 году, и уже тогда ее появление на свет стало загадкой для сотрудников зоопарка — мамаша никогда не общалась с акулами противоположного пола, в аквариуме их просто не было. Было даже выдвинуто экзотическое предположение, что еще до поимки в море акула вступила с кем-то в интимные отношения и в течение трех лет сохраняла мужские половые клетки в своем организме. Возникли также подозрения в отношении самца тигровой акулы, резвившегося в соседнем аквариуме, но и они были отвергнуты по причине невозможности контакта.
К сожалению, с малышкой рыбой-молотом случилось несчастье. Содержавшийся вместе с мамашей электрический скат убил чудо партеногенеза вскоре после ее рождения. Однако ученые догадались сохранить тушку и вот теперь, когда методы исследования ДНК стали практически рутинными, доказали факт непорочного зачатия.
Партеногенез — невыгодное с точки зрения существования вида занятие. Половое размножение придумано природой (или Кем-то еще) для генетического разнообразия и снижения количества генетических заболеваний. Новый генетический материал, появляющийся в результате объединения хромосом двух родителей, способствует повышению приспособляемости вида к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.
Клон друга человека
В этой книге уже упоминалось о клонировании. Стоит сказать, как это делается. При клонировании из яйцеклетки самки животного (а в будущем — и женщины) удаляют ядро, содержащее только материнский генетический материал (материнские хромосомы с ДНК). На место этого ядра в клетку внедряют ядро обычной, неполовой клетки другого животного с полным набором хромосом и ДНК обоих родителей. Эту яйцеклетку с «чужим» набором заставляют делиться, а затем многоклеточный эмбрион донашивается в организме суррогатной матери. Новорожденное существо — клон — оказывается полностью идентичным близнецом второго животного, но только с генетической точки зрения. Признаки, формируемые средой, воспитанием, образованием и прочими факторами, будут у клона, разумеется, совсем другими, — поэтому из клеток мумии Рамзеса II Великого вырастет лишь невзрачный древнеегипетский паренек, а не могущественный фараон.
Однако наследуемые признаки, в том числе нежелательные, полностью перейдут к клону, который будет болеть теми же наследственными болезнями или же унаследует от единственного родителя буйный темперамент. Кроме того, суррогатную мать при вынашивании часто накачивают гормонами, которые в принципе могут перейти в организм клона. А у клонов ослаблен иммунитет, и их накачивают антибиотиками. Именно поэтому многие общественные организации выступают против продажи мяса и молока клонов животных (хотя при выращивании обычного молодняка также используют и гормоны, и антибиотики).
С другой стороны, при использовании для клонирования элитных животных можно получить целые элитные стада от одного элитного производителя, что при обычном искусственном осеменении невозможно. Однако стоимость клонирования пока составляет десятки тысяч долларов, и массовая продажа клонированной говядины и молока от клонированных животных — вопрос будущего.
А вот клон лучшего друга человека — собаки — уже создан в Южной Корее. Читатель помнит, что первым клонированным животным была овца Долли, родившаяся в результате микроманипуляций с соматической (неполовой) клеткой в 1996 году. Клетку взрослой овцы, взятую из ее вымени, соединили с яйцеклеткой другой овцы, предварительно удалив из этой клетки ядро с хромосомами. При этом цитоплазма яйцеклетки и ядро первой овцы образовали некое подобие оплодотворенной яйцеклетки; из нее вырастили эмбрион, который имплантировали в третье животное. Впрочем, это лишь повтор того, что я уже писал ранее. Рожденная овечка стала точной генетической копией первой овцы.
Южнокорейские ученые использовали клетки уха трехлетнего кобеля афганской борзой, а суррогатной матерью стала сука лабрадора, которая и выносила щенка. Получить клон собаки оказалось методически гораздо сложнее, чем клоны других животных, — а к настоящему времени уже созданы клоны овцы, кошки, крысы, свиньи, мула, лошади, белохвостого оленя, буйвола и других млекопитающих. Ведутся работы по клонированию редких и вымирающих животных, например китайской панды. Японские ученые собираются клонировать мамонта, а сообщения о клонировании человека, по-видимому, оказались уткой.
Руководитель работы по клонированию афганской борзой профессор By Сук Хван сначала сообщил, что им удалось добиться лишь трех нормальных беременностей на тысячу эмбрионов. При этом создание клона собаки открывает большие перспективы для исследований: во-первых, некоторые заболевания собак и человека почти идентичны, а во-вторых, собака — классический объект для экспериментов в духе академика Павлова.
Щенка назвали Снуппи. Точно так же звали несчастную собачку из повести Артура Конана Дойла, съеденную другой собакой — Баскервильской. Такая судьба Снуппи XXI века, разумеется, не грозит, хотя клонирование именно собаки учеными из Южной Кореи, где друзей человека используют еще и в кулинарных целях, наводит на некоторые неприятные размышления.
Однако на первых порах неприятности поджидали самого By Сук Хвана. Очень скоро после опубликования своих результатов по клонированию афганских борзых ученый был вынужден признаться, что он слегка приврал. На самом деле и клона собаки они тогда не получили, и денег затратили намного больше, чем следовало. Бедняга подвергся остракизму в его худшем варианте: он был уволен и чуть ли не посажен в тюрьму.
А может, и не чуть ли, а просто посажен, но это совершенно не важно. Потому не важно, что после увольнения Хвана его лаборатория продолжила работу и вскоре получила-таки сразу несколько клонов собачек. Одну из них снова назвали Снуппи. Сейчас собачки уже выросли и стали пригодны как для охраны овечьих стад, так и в пищу.
Светящаяся киска
Поскольку корейским генетикам прямо неймется, после собачек они набросились на кошек. На этот раз они вывели новую породу кошек, которые светятся при облучении их ультрафиолетом. Зачем? Эти кошки помогут исправить некоторые генетические нарушения человека. Как известно, в часах со светящимся циферблатом используется явление люминесценции — свечение краски после выдерживания ее на свету. Иные вещества светятся только во время их облучения, например, ультрафиолетовой лампой. Таким свойством обладают белки ангорских кошек, которых клонировали ученые Университета Кёнсан. Для этого они ввели в ДНК ангорки ген, отвечающий за выработку светящегося белка.
Один из родившихся котят не выжил, хотя тоже послужил науке — во всех тканях бедняжки был обнаружен светящийся белок, что свидетельствовало об успехе модификации. Изучение генетических нарушений человека на светящихся кошках, а у нас с мурками до 250 общих заболеваний, чрезвычайно удобно — изменение интенсивности свечения позволяет выделить «вредные» гены.
Таких светящихся кошек наверняка заведут себе модные дискотеки, на которых используется ультрафиолет, — постиранная современными порошками одежда также эффектно светится в темноте.
Историческая мышка
От кошек естественно перейти к мышкам. Оказывается, генетические исследования наследственного материала домашних мышей помогли определить пути проникновения норвежских викингов на Британские острова. Митохондриальная ДНК оказалась полезной не только генетикам, но и историкам. Работа была выполнена в Университете города Йорк (Великобритания) коллективом ученых из Англии, Италии, Турции, Канады и Южной Африки. В качестве объекта исследований генетики выбрали домашних мышей вида Mus musculus domesticus.
Как и тараканы, мышки предпочитают жить рядом с человеком, причем в наших поселениях они размножаются особенно активно — мышей привлекают запасы и остатки пищи. Недаром одним из первых прирученных человеком животных стали кошки, извечные враги грызунов. А для генетиков эти существа — одни из самых любимых. На лабораторных мышках были осуществлены десятки тысяч исследований, многие из которых (не мыши, а исследования) были удостоены Нобелевских премий. Однако в данном случае изучались не лабораторные, а самые обычные домашние мыши из почти 130 районов Великобритании.