Секретные результаты опытов клонирования. Сколько их среди нас?

Данная схема прошла государственные испытания в ряде стран с высоким уровнем развития шелководства и рекомендована для практического применения, поскольку дает возможность увеличения выхода шелка-сырца более чем на 30 %. Следует также отметить, что метод повышения гетерозиса является очень эффективным не только в отношении животных, но и растений. Например, данный метод был успешно использован селекционером В. Д. Наволоцким при выведении нового сорта ячменя.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что клонирование оказалось достаточно эффективным в шелководстве. Не вызывает сомнений тот факт, что следует разрабатывать совершенные методы клонирования других сельскохозяйственных животных.

Возможно, описанная схема использования не самих клонированных животных, а их потомства была бы эффективной применительно к крупным сельскохозяйственным животным. В настоящее время сперма многих племенных быков заморожена на долгие годы. Если в результате осеменения этой спермой коров получится хорошее потомство, то с целью его воспроизводства в ряде поколений следует клонировать только коров. Если их генетические копии будут неполноценными в каком-либо отношении, при хороших условиях содержания животных и использования их для гибридизации это не будет иметь принципиального значения.

Как говорилось выше, клонировать млекопитающих можно и другим – хирургическим – способом. Хирургический способ основан на замене гаплоидного ядра в яйцеклетке на диплоидное ядро, полученное из клеток эмбрионов. Эти клетки еще не являются дифференцированными, то есть закладка органов еще не началась, поэтому их ядра могут заменить функцию диплоидного ядра только что оплодотворенной яйцеклетки.

Именно таким методом У. Р. Бриггс и Т. Дж. Кинг (США, 1952 г.), Д. Б. Гордон (Англия, 1960 г.) получили генетические копии лягушки, а ученый из Швейцарии К. Ильмензее – клон мыши. Наконец, в XX в. шотландец Я. Вильмут с помощью хирургического метода создал всемирно известную овцу Долли, являющуюся генетический копией своей матери.

Успех был обусловлен тем, что вместо инъецирования нового ядра использовалось воздействие, способствующее слиянию лишенной ядра яйцеклетки с обычной неполовой клеткой. После этой операции яйцеклетка с оплодотворенным ядром развивалась, как оплодотворенная. Разумеется, судить о преимуществах и недостатках клонирования по одной овце рано. Однако несомненно является важным то, что хирургический метод позволяет взять ядро клонируемой особи в зрелом возрасте, когда уже известны важнейшие для человека хозяйственные признаки.

Таким образом, проблема клонирования становится все ближе к человеку. Это насторожило общественность и спровоцировало острые противоречия о правомерности такого радикального вмешательства в природу человека. Разумеется, для решения проблемы клонирования человека предстоит пройти труднопреодолимые препятствия. Достаточно вспомнить сложности и разнообразие методов при получении жизнеспособных клонов тутового шелкопряда.

И все таки мысль клонировать гениев человечества остается весьма заманчивой. Человечество уже давно не подвержено ни естественному, ни искусственному отбору. Последний не представляется возможным по ряду биологических и этических причин. Можно предположить, что искусственный отбор по интеллектуальным способностям привел бы к поразительным результатам. Однако нет гарантии, что индивидуумы со сверхинтеллектом не будут неполноценными в каком-либо другом отношении, как это часто происходит при клонировании животных. Дело в том, что переразвитие какого-либо одного признака практически всегда снижает другие жизненно важные показатели, например жизнеспособность.

Воспроизводство генетических копий человека стало бы в один ряд с величайшими достижениями науки, однако разработка методов клонирования на человеке должна быть запрещена до тех пор, пока на животных не будет доказано, что хирургический метод клонирования не ведет к пагубным последствиям, влияющим на здоровье генетический копии. Любые отклонения от нормы со знаком минус будут трагедией для человека-копии, которого не выбракуешь, как это делается с сельскохозяйственными животными.

Даже если будет разработан уникальный во всех отношениях метод получения идентичныой копии, проблема клонирования не будет решена. В данном случае следует задуматься над вопросом: повторит ли копия гениальность оригинала. В соответствии с законами двух основных разделов генетики – наследственности и изменчивости – становление любого наследственного признака происходит под воздействием двух факторов – генов и среды. Роль данных факторов не одинакова, поскольку в развитии качественных признаков среда играет менее важную роль, чем при формировании количественных. В последнем случае процент участия среды устанавливается статистически.

Интеллект является особым свойством, и в данном случае статистика и математика не помогут. Поэтому причинно-следственная зависимость уровня интеллекта до сих пор остается предметом дискуссий. Некоторые исследователи придерживаются мнения, что роль наследственности при формировании интеллекта не имеет существенного значения.

В данном случае имеет смысл вспомнить слова великого русского писателя А. П. Чехова, которые он сказал в повести «Степь» устами старика Пантелея: «Ум хорошо, а два лучше. Одному человеку Бог один ум дает, а другому два ума, а иному и три… Один ум, с каким мать родила, другой от учения, а третий от хорошей жизни».

Первый ум, о котором говорил писатель, – наследственные факторы, полностью повторяющиеся в генетической копии. Обучение является двигателем для развития интеллекта, поскольку без него даже самые гениальные задатки останутся нереализованными. Различное влияние среды на оригинал дает основание предположить, что гениальность человека не повторится в копии по причине различных условий жизни оригинала и его копии.

Разумеется, данное предположение можно опровергнуть, ведь известно, что влияние среды, напротив, оказывается положительным. Кроме того, заранее зная направленность одаренности гения, можно создать такие жизненные условия, чтобы они с раннего детства способствовали полной реализации задатков.

Европарламент планирует ввести запрет на эксперименты с полученными из человеческих эмбрионов клетками, несмотря на то, что первые результаты данных экспериментов оказались многообещающими в плане лечения сложных заболеваний. На данный момент подобные эксперименты разрешены только в Великобритании. Что касается других стран Евро-союза, эксперименты с человеческими эмбрионами либо запрещены, либо законодательство в данной области отсутствует.

На основании вышеизложенного, можно надеяться не только на полную неповторимость таланта копии, но даже на некоторую степень превосходства над оригиналом при нужном воспитании. Однако данный прогноз не был оправдан экспериментальными данными ученых.

Проводя исследования на целом ряде резко отличающихся между собой особей клонов, ученые выяснили, что, несмотря на одинаковые генотипы и условия разведения, члены одного клона сильно различаются по ряду признаков (величина, продуктивность, плодовитость). В случаях с клонами это разнообразие больше, чем при работе с генетически разнородными популяциями.

В соответствии с анализом, эта ранее неизвестная изменчивость является следствием ошибок в построении отдельных органов и в итоге всего организма. Копии не всегда соответствуют оригиналу, то есть генотипу. Ошибки в построении органов являются случайными, но их общее число определяется жизнеспособностью организма, которая, в свою очередь, обусловлена качеством наследственности, способом размножения (естественный или искусственный) и условиями обитания. Чем эти факторы лучше, тем меньше вероятность ошибки.

В силу случайности в генетически идентичных организмах может быть найдено различное количество ошибок, и это является источником разнообразия. Данный тип изменчивости ученые называют дефекто-онтогенетической. Она существенна не только в клонируемом потомстве, но и в потомстве, полученном в результате полового размножения.

Если учитывать эту особенность в аналитических и экспериментальных исследованиях, целый ряд явлений может быть более верно истолкован. На данный момент ученые пытаются разобраться в том, насколько велико влияние этой изменчивости на повторяемость родительских свойств в их генетических копиях.

По теории вероятности у большинства родителей и их копий накапливается среднее число ошибок. По этой причине копии, как правило, являются достаточно точным повторением своих оригиналов. В том случае, если у оригинала, от которого был выведен клон, в процессе онтогенеза (развития) возникло относительно большое количество ошибок, депрессированные ими свойства у потомков окажутся лучше, чем у родителя. При этом от тех оригиналов, где наблюдается меньшее количество ошибок, получаются худшие копии.

Как и при вегетативном размножении, так и при клонировании гены не распределяются по потомкам (как это бывает при половом размножении), а сохраняются в исходном составе в течение многих поколений. Все организмы, входящие в состав определенного клона, характеризуются одинаковым набором генов и фенотпически не различаются между собой.

В свою очередь, ошибками будет сопровождаться онтогенез клонированных потомков. Число этих ошибок и степень их пагубности сформируют среди копий разнообразие по тем или иным признакам. Таким образом, отдельные особи в большей или меньшей степени будут отличаться от оригинала. Сложно сказать о максимальной величине данных различий, поскольку еще не установлена степень чувствительности мозга к ошибкам в формировании как его самого, так и организма в целом.

Разумеется, ответ на этот вопрос не может быть получен опытным путем на животных. Однако оптимальным для человека решением проблемы являются сравнительные исследования однояйцевых близнецов. Для этого должны быть привлечены уже имеющиеся данные и заново определена степень интеллектуального сходства с помощью тестов.

В том случае, если разница между близнецами окажется значительной, копии гениальных людей также должны отличаться от своих оригиналов. Следует отметить, что данные исследования целесообразно проводить на близнецах-детях, когда еще не отложились отпечатки различных влияний среды.

Выдающиеся природные задатки обнаруживаются уже у маленьких детей, когда учеба и воспитание еще не успели на них сказаться. Данное утверждение подтверждается многими фактами. Например, практически все выдающиеся шахматисты добивались успеха в данной области еще в пятилетнем возрасте, а повзрослев, только доводили свой талант до совершенства.

Линии на коже на подушечках пальцев и ладоней однояйцевых близнецов одинаковы – неадаптивный признак, а в строении мозга сходство является полным – адаптивный признак. Таким образом, при рождении близнецы равны по интеллектуальным способностям. Так, не используя запрещенные эксперименты на человеке, можно получить ответ о возможности воспроизводства его в виде клонов.

Следует отметить, что пока нет опытов по клонированию млекопитающих мужского пола. Для этого подходит только хирургический метод. Для получения мужских копий необходимо подобрать ткань, ядра клеток которой, будучи пересаженными в яйцеклетку, развились бы в организм.

Можно предположить, что, если на пути клонирования не возникнет сложностей биологического характера, то проблема будет заключаться в возражениях этического и юридического характера. Однако не так давно такие же возражения высказывались против искусственного осеменения. В некоторых странах оно и сейчас запрещено, в то время как в других уже изменило жизнь множества бесплодных людей.

По своей сути и принципам клонирование мало чем отличается от искусственного осеменения. Однояйцевые близнецы являются прототипом будущих генетических копий человека с той лишь разницей, что близнецы появляются на свет один за другим, а копии – через 20 лет после оригинала.

Партеногенез

В данном разделе мы расскажем о партеногенезе у животных. Размножение растений путем партеногенеза меркнет перед их способностью регенерировать генетически идентичный растительный организм из практически любой клетки собственного тела. Это является примером соматического клонирования и бесполой репродукции (если для регенерации взята не половая клетка). В данном случае нередко возникает путаница, поскольку партеногенез часто относят к бесполому размножению.

Даже в старой русской литературе по зоологии партеногенез был отнесен к половой репродукции. И это неудивительно, поскольку развитие в данном случае происходит из яйца, являющегося специализированной женской половой клеткой. Все так же, как и в случае нормального полового размножения, с той лишь разницей, что исключается участие мужской гаметы-сперматозоида.

Общие представления о партеногенезе

Итак, чем же интересно в настоящее время партеногенетическое развитие? Должно быть тем, что данный метод предусматривает развитие яйца без оплодотворения, то есть слияния женского и мужского ядер, ведущего к образованию зиготы. Для начала рассмотрим процессы, происходящие в яйце, и определим суть партеногенеза.

Запуск процессов в яйце называется активацией. Активация может быть спровоцирована различными агентами. Один из них, наиболее привычный для нас – сперматозоид. Без активации яйца не происходит развития, без сперматозоида оно возможно как в естественных, так и в искусственно созданных условиях.

Сложность в данном вопросе возникает в основном по той причине, что мужская гамета считается неотъемлемым пусковым агентом развития. На практике участие сперматозоида в запуске развития связано со многими другими факторами. Без них сперматозоид не может выполнить свою функцию даже будучи помещенным внутрь яйца, например, с помощью микропипетки.

Активация яйца представляет собой сложный процесс со множеством нюансов и тонкостей. Он сложен не только потому, что состоит из множества биохимических процессов. Основная сложность заключается в его протекании во времени и пространстве, больше очевидном при нормальной активации посредством оплодотворения. Сперматозоид до встречи с яйцом должен пройти так называемую ступенчатую активацию. Это необходимо для того, чтобы мог произойти контакт с рецепторами плазматической мембраны яйца. Следствием данного взаимодействия является множество реакций внутри яйца, завершающихся слиянием яйца со сперматозоидом и образованием ядра зиготы.

В случае отсутствия оплодотворения сперматозоиду вместе с вышеописанной ступенчатой активацией в процессе взаимодействия с яйцом остается только его активирующая функция. В данном случае речь идет о типе партеногенеза, который называется гиногенезом. Суть процесса можно объяснить на примере серебристого карася. Его икринки могут быть осеменены самцами других видов рыб. Чужие сперматозоиды проникают в яйцо карася, активизируют его, но вскоре резорбируются, не принося в женское ядро наследственного материала. Осеменение, то есть процесс проникновения спермия в яйцо, и активация клетки имеют место, однако оплодотворение в данном случае не происодит, поскольку нет слияния женского и мужского ядер.

Его нет и при другом варианте партеногенетического осеменения – андрогенезе. Его можно наблюдать в тех случаях, когда развитие протекает на основе ядра сперматозоида, а женское ядро выведено из развития тем или иным образом. Если та же операция выполняется с фрагментом яйца, развитие называется мерогенезом (мерогонией).

Всемирно известные создатели овцы Долли первыми в Великобритании получили официальное разрешение на создание стволовых клеток из оплодотворенных яйцеклеток человека. Созданные исследователями клетки планируется использовать для изучения врожденных заболеваний и испытаний новых лекарственных препаратов. Метод получения стволовых клеток теоретически может быть использован для клонирования человека, однако это запрещено законами Великобритании.

Следует затронуть вопрос о том, что происходит в случае перехода какого-либо вида животных от обоеполого к однополому размножению в отсутствие осеменения. Не вызывает сомнений, что потомство оставят лишь одиночные женские особи, у которых имеется в силу изменчивости способность к полному партеногенезу. Неотъемлемым моментом нового способа полового размножения станет активация яйца отличным от сперматозоида фактором. Это может быть один из компонентов предактивационного процесса, который обеспечивает эффективность активации яйца сперматозоидом до внезапного исчезновения самцов из окружающей среды.

Однако перечисленных моментов недостаточно для дальнейшего развития. В активированной яйцеклетке с ядерного аппарата снимается блок, который устанавливается на заключительном этапе оогенеза в процессе созревания. В большинстве случаев деблокирование ядерного аппарата отождествляют с процессом активации.

Однако оно составляет только малую часть всех изменений, происходящих в процессе активации. Происходит возобновление процесса мейоза, остановленного в результате блокирования на определенной, характерной для данного вида стадии. Мейоз приводит к образованию женского пронуклеуса, вмещающего половину хромосомного набора генетического материала матери.

В случае нормального оплодотворения сразу после этого начинается сближение женского и мужского пронуклеусов, которое возможно только в активированном яйце. Оно завершается их слиянием и образованием ядра зиготы.

В случае отсутствия сперматозоида активация яйца может произойти с помощью другого агента. Активационные процессы в яйце, скорее всего, будут отличаться от тех, которые были вызваны мужской гаметой своего вида. Однако развитие может дойти до формирования женского пронуклеуса, который без участия мужского пронуклеуса не способен обеспечить нормальное развитие. В силу этого партеногенетический эмбрион обречен на гибель.

В результате у одних форм женский пронуклеус оказался способным поддерживать все морфогенетические процессы развития с половинным количеством наследственно материала, а в других случаях (они более многочисленны) были обнаружены отклонения в ходе мейоза, приводящие к восстановлению нормального количества хромосом в ядре, с которого начинается дробление, например слияние женского пронуклеуса с одним из полярных телец, образующихся в ходе мейоза.

Следует учитывать функции сперматозоида в естественном варианте оплодотворения. Кроме того, проникая в зрелое яйцо, сперматозоид запускает в нем процесс активации.

Сперматозоид доставляет в яйцо материал, из которого он построен, точнее, его плазматическая мембрана включается в плазматическую мембрану яйца, его ядро преобразуется в мужской пронуклеус. Следует отметить, что центриолярно-аксонемный аппарат и митохондрии могут принимать активное участие в процессе активации.

Таким образом, первая функция сперматозоида независима от второй, в то время как вторая не может начаться и завершиться в случае отсутствия первой. По этой причине развитие может осуществляться без оплодотворения, однако никакое развитие не представляется возможным без активации живой системы.