Если раньше о бесполом размножении млекопитающих биологи говорили только гипотетически, то в 2022 году появились результаты шанхайского эксперимента на мышах, который продемонстрировал успешность новых технологий. Почему женщины в одиночку смогут продолжить род, а мужчины нет? Какие способы бесполого размножения существуют в настоящее время? Будут ли девочки, рожденные от одной только матери, как две капли воды на нее похожи? Наступит ли эпоха, когда для того, чтобы забеременеть, нужно будет просто выпить таблетку? Об этом – в материале «Газеты.Ru».
Поколение ХХ
Бесполое размножение ученые называют партеногенезом — это греческое слово, означающее буквально «девственное творение» (от греческого: parthenos — девственный, genesis – творение). Партеногенез встречается у самых разных организмов, включая растения, насекомых, рыб, рептилий и даже птиц.
До самого последнего времени научно подтвержденных случаев партеногенеза у млекопитающих, в том числе человека, задокументировано не было. Хотя гипотетически женщины вполне способны начать воспроизводить себе подобных без участия мужчин, так как у них в организме для этого есть все.
Женщины имеют две половые Х-хромосомы — одну от папы, другую от мамы. Мужчины получают от мамы Х, а от папы маленький довесок Y, в котором почти отсутствуют гены. Но главное – у мужчин отсутствуют репродуктивные структуры для вынашивания ребенка.
С развитием генетических технологий, в том числе редактирования генома, ученые стали разрабатывать методы искусственного партеногенеза. В 2022 году шанхайские ученые достигли успеха, разместив в авторитетном научном журнале PNAS результаты своих экспериментов с мышами. Мыши-самки смогли не только непорочно забеременеть, но и родить полноценное потомство. Несколько самок, «зачатых» с помощью искусственного партеногенеза, в свою очередь, тоже успешно стали мамами, что убедило научное сообщество в возможности бесполого размножения у млекопитающих.
«Участие сперматозоида в размножении млекопитающих необходимо не только потому, что он несет недостающую половину генома. Он несет факторы, инициирующие нормальное развитие эмбриона, — объяснил «Газете.Ru» профессор, ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, профессор кафедры геномики и биоинформатики и руководитель Научно-образовательного центра геномных исследований Сибирского федерального университета Константин Крутовский. – Со спермием должны прийти не просто гены, некоторые из них должны быть в особом состоянии. Эти инициирующие факторы необходимы для запуска деления и развития клетки, превращения ее в эмбрион».
Что сделали шанхайские ученые? Они отредактировали «женские» гены, придав им нужное состояние в незрелых яйцеклетках (ооцитах), чей гаплоидный (половинный) материнский геном был дополнен до диплоидного (полного) набора хромосом с помощью инъекции другой половины материнского генома — так было имитировано оплодотворение. Другая половина генома была взята из так называемого полярного тельца, образующегося при мейозе (делении ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза) в процессе формирования яйцеклеток мыши. Именно это позволило запустить процесс превращения клетки в эмбрион.
Главный вывод, который можно сделать после этого успешного эксперимента: таким явлением, как партеногенез, можно управлять.
Если им можно управлять у мышей, то следующий шаг — попробовать применить технологию на обезьянах. Потом же попробовать ее и на клетках человека в тех странах, где разрешено работать со стволовыми клетками людей на самых ранних этапах развития эмбриона.
«Но если это получилось на мышах, то 100% получится и на человеке, — считает Крутовский. – Другое дело, что нужно будет отработать эту методику».
Как две капли?
Понятно, что женщины с помощью технологий искусственного партеногенеза смогут рожать только девочек. А те — вынашивать и рожать новых девочек, продолжая женский род.
Будет ли девочка, рожденная от матери с помощью метода «непорочного зачатия», представленного в работе шанхайских ученых, абсолютно на нее похожа?
Ответ: нет. Так как для этого берется половина генома из одного ооцита (незрелая яйцеклетка), а другая половина — из полярного тельца другого ооцита. В образованной таким образом клетке с полным набором хромосом будет уже несколько другая комбинация генов, но сходство с матерью будет очень большим.
«Вместо использования полярного тельца, можно, наверное, осуществить слияние ядерных геномов двух яйцеклеток, или инъецировать одно из них в ядро другой яйцеклетки, — рассказал Крутовский. — Но и тогда точной копии мамы не получится, потому что в процессе мейоза идет рекомбинация генов. Разные яйцеклетки несут разные наборы аллелей (различных форм) генов. Аллели, полученные от матери и отца, различаются. Рожденная после слияния двух яйцеклеток девочка будет похожа как на маму, так и на ее родственников».
Однако существует еще один механизм, с помощью которого возможно рождение девочки от матери, без участия отца.
«Нарушая мейоз при формировании яйцеклеток (который, как известно, у млекопитающих происходит у женского плода при внутриутробном развитии), можно добиться формирования нередуцированных яйцеклеток с полным набором хромосом, и затем уже у половозрелой девушки инициировать овуляцию с дальнейшим эпигенетическим репрограммированием яйцеклетки и инициацией развития плода, — заявил профессор Крутовский. – В таком случае развившийся ребенок будет точной копией матери. Но таких работ в научной литературе я не видел».
О чем рассказали опухоли
О том, что в организме женщины могут существовать яйцеклетки с полным набором хромосом, стало известно после того, как ученые разобрались в составе зрелых тератом – опухолей яичников.
Как оказалось, они развиваются как раз из нередуцированных яйцеклеток, несущих полный или частично полный набор хромосом матери вследствие нарушения мейоза. А потом из этих тератом формируются эмбрионы.
«Эта опухоль иногда вообще выглядит как эмбрион. Там встречаются и череп, и зубы, и волосы, и разные органы, но в недоразвитом состоянии.
То есть это хотя и неполноценное, но развитие эмбриона с тканями и органами. Можно предположить, что если такая яйцеклетка попала бы в матку и прикрепилась к ее стенке, сформировав плаценту, то из такой яйцеклетки мог бы сформироваться полноценный плод», — сказал профессор Крутовский.
По словам ученого, в литературе, обычно в ненаучной или околонаучной, регулярно встречаются случаи описания «непорочного зачатия» с рождением девочки. Вполне возможно, что это случаи недоисследованного партеногенеза. Другое дело, когда говорят (и это уже точно не в научной литературе) о непорочном зачатии с рождением мальчика. Вот это действительно невозможно, так как неоткуда взяться Y-хромосоме.
Без принца, но и без нервов
С точки зрения эффективности расходования энергии в социальной жизни, партеногенез дает несомненные среднесрочные адаптивные преимущества для женщин, поскольку он не требует поиска партнера, связанных с этим рисков и «энергетических трат».
Перспективным кажется также и то, что с помощью искусственного партеногенеза женщина получает возможность родить собственную копию — девочку, «такую же хорошую, как она сама».
По мнению Крутовского, вполне возможно, технологии разовьются до такой степени, что получить «инициирующий фактор» для превращения яйцеклетки в эмбрион можно будет с помощью таблетки или инъекции. Выпила таблетку или сделала укол – и забеременела.
Руководитель лаборатории геномной инженерии МФТИ Павел Волчков считает, что до таблетки еще далеко, а вот возможность с помощью экстракорпорального оплодотворения ввести подредактированную яйцеклетку, которая начала превращаться в эмбрион, существует уже на данном этапе развития технологий. Но требуется сначала провести опыты на приматах, а потом на человеческих клетках.
«Процедура ЭКО отработана, поэтому я не понимаю, для чего придумывать другие способы доставки субстанции. Можно просто добавить дополнительную опцию к ЭКО: вот, пожалуйста, возможно еще и партеногенетическое размножение», — сообщил «Газете.Ru» Волчков.
По мнению ученого, раз это уже получилось сделать на мышах, то вероятность успешного переноса технологии на любых других млекопитающих, включая человека, составляет 99%.
Возможно, введение этой технологии в клиническую практику будет означать постепенный уход от полового размножения.
В этом случае мир постепенно освободится от мужчин. И 8 Марта будущего станет праздником одной и той же женщины в разных возрастах, которая будет смотреть на своих дочерей и внучек, как в зеркало, а потом показывать в учебниках истории исчезнувший вид человека из прошлого — мужчин.
Comments are closed.