Ген. Очень личная история

Летом 1958 года аспирант Оксфордского университета Джон Гёрдон приступил к изучению развития лягушки. Гёрдон никогда не был особенно перспективным студентом – по результатам одного научного экзамена он как-то оказался на 250-м месте из 250, – зато он обладал, по собственному выражению, «способностью работать с малыми масштабами»[1038]. В своем главном эксперименте он оперировал масштабом мельчайшим. В начале 1950-х два ученых из Филадельфии освободили неоплодотворенную икринку лягушки от всех генов, изъяв из нее ядро и сохранив клеточную оболочку, а затем внесли в нее геном лягушачьей соматической клетки. В первом приближении это соответствовало плану разорить гнездо, подсунуть туда чужого птенца и следить, нормально ли он развивается. Содержит ли «гнездо» – то есть безъядерная яйцеклетка – все необходимые факторы для формирования эмбриона по внесенному геному другой клетки? Да, содержит. Исследователям из Филадельфии порой удавалось-таки вывести головастика из икринки с впрыснутым лягушачьим геномом. Ситуация соответствовала крайней форме паразитизма: яйцеклетка играла роль хозяина, простого сосуда для генома соматической клетки, причем позволяла этому геному развиваться в совершенно нормальное взрослое животное. Ученые назвали свой метод переносом ядер, однако из-за крайней неэффективности его в конце концов забросили.

Гёрдон, вдохновленный этими редкими успехами, раздвинул границы эксперимента. Команда из Филадельфии переносила ядра из клеток эмбрионов в безъядерные яйцеклетки. В 1961-м Гёрдон начал постепенно двигаться[1039] к проверке, получится ли головастик, если переносить геном из клетки кишечника взрослой лягушки. Технически это было неимоверно сложно. Первым делом он научился использовать тонюсенький пучок ультрафиолетовых лучей так, чтобы поражать им ядро неоплодотворенной яйцеклетки, не затрагивая цитоплазму. Затем, подобно дайверу, пронзающему водную гладь, он прокалывал мембрану яйцеклетки острейшей иглой, едва побеспокоив поверхность, и впрыскивал крохотную каплю жидкости с клеточным ядром взрослой лягушки.

Перенос ядра взрослой лягушки (то есть всех ее генов) в «пустую» яйцеклетку работал: выводились абсолютно функциональные головастики, и каждый из этих головастиков обладал полной копией генома той взрослой лягушки. Перенеси Гёрдон ядра множества зрелых клеток, взятых у одной и той же лягушки, в множество безъядерных яйцеклеток, он получил бы головастиков – идеальных клонов друг друга и той лягушки-донора. Процесс можно было бы повторять до бесконечности: клоны, полученные из клонов клонов, и все с абсолютно одинаковым генотипом – этакие репродукции без репродукции.

Опыты Гёрдона воспламенили воображение биологов – и не в последнюю очередь потому, что все это походило на претворенный в жизнь научно-фантастический сюжет. В одном эксперименте Гёрдон как-то раз произвел 18 клонов из клеток кишечника одной-единственной лягушки. Помещенные в 18 идентичных камер, они казались 18 двойниками, населяющими 18 параллельных вселенных. Базовый научный принцип работы тоже был провокационным: геном взрослой клетки, достигшей полной зрелости, принимал короткую ванну в эликсире яйцеклетки и выходил абсолютно обновленным в виде эмбриона. В сухом остатке это означало, что яйцеклетка обладает всем необходимым – всеми регуляторными факторами, нужными для направления генома в онтогенетическое прошлое, на этап образования функционального зародыша. Со временем появятся модификации метода Гёрдона и для других животных. Это приведет к знаменитому клонированию овечки Долли[1040], единственному на тот момент млекопитающему, воспроизведенному без размножения (биолог Джон Мейнард Смит позже заметит, что другой «известный случай появления на свет[1041] млекопитающего без помощи секса не вполне убедителен». Конечно, он имел в виду Иисуса Христа). В 2012-м Гёрдон получит Нобелевскую премию в том числе и за разработку технологий переноса ядер[1042].

Но столь же явной, как все достоинства эксперимента Гёрдона, была и его низкая результативность. Дифференцированные клетки кишечника определенно могли дать начало головастику, но, невзирая на все трудоемкие технические изощрения ученого, делали они это весьма неохотно: процент успешных превращений зрелых клеток в головастиков был ничтожным. Классическая генетика не могла дать этому объяснения. Последовательность ДНК в геноме взрослой лягушки, вообще-то, идентична последовательности ДНК и эмбриона, и головастика. Разве фундаментальный принцип генетики не гласит, что все клетки содержат одинаковый геном, а развитие эмбриона во взрослую особь контролируется лишь тем, как гены проявляют себя в разных клетках, включаясь и выключаясь определенными сигналами?