Кошки и гены

Что представляет собой яйцеклетка мыши вскоре после оплодотворения? Внутри нее находится два ядра: гаплоидное ядро яйцеклетки, или материнский пронуклеус, и гаплоидное ядро сперматозоида, или отцовский пронуклеус. В тот момент, когда пронуклеусы лежат отдельно и не слились пока друг с другом, есть возможность тонкой пипеткой удалить один из них и заставить второй удвоиться. После всех этих процедур мы получаем оплодотворенную и тем самым индуцированную к развитию яйцеклетку, имеющую полный диплоидный набор хромосом (каждая хромосома, как и положено, присутствует в двух экземплярах). Но в отличие от нормальной оплодотворенной яйцеклетки, эта содержит хромосомы, полученные только от одного из родителей: только материнские, если мы удалили отцовский пронуклеус, или только отцовские. То есть, как видите, мы повторяем опыт Маркерта, о котором я вспоминал за рождественским столом.

Допустим, мы провели все эти процедуры корректно, ничего не повредив. Что будет с такой яйцеклеткой, если ее поместить в матку приемной матери? Она начинает развиваться. И на первых шагах это развитие будет протекать вполне нормально: эмбрион благополучно минует ранние стадии развития, успешно имплантируется в стенку матки. А вот когда уже половина эмбриогенезабудетпозади, такой однородительский

партеногенетический зародыш погибнет. Отчего? Чего ему не хватает для нормального развития до конца? Ведь он имеет полный набор хромосом, весь набор генов, тех же генов, что и зародыш, возникший нормальным путем. Может быть, это сказываются отдаленные последствия тех манипуляций, которые мы над ним проделывали: вынимали один пронуклеус, удваивали другой? Нет. Яйцеклетки, из которых сначала удалили, а потом вставили удаленный пронуклеус, развиваются до конца, из них получаются живые и нормальные во всех отношениях мыши. Чего же не хватает однородительским зародышам?

Кому чего. Одноматеринским зародышам не хватает для нормального развития внезародышевых образований: желточного мешка, амниона, трофобласта — тех самых эмбриональных структур, которые создают нормальный зародыш и которые обеспечивают его питание и связь с материнским организмом. Одноотцовские же эмбрионы, напротив, строят почти нормальные внезародышевые структуры, но не способны построить собственное тело. Естественно, и те, и другие гибнут.

Доктор Серани задался вопросом, нельзя ли попытаться скомпенсировать эти дефекты, создав комбинированный зародыш, который содержит как одноматеринские, так и одноотцовские клетки. Он получил однородительские яйцеклетки обоих типов. Дал им пройти одно-два деления в пробирке, затем разделил образовавшиеся клетки и перемешал их вместе. В результате всех этих манипуляций образовались мозаичные, или химерные зародыши, состоящие из смеси одноотцовских и одноматеринских клеток. Какова была судьба этих зародышей?

Все они дожили до 10-го дня, после чего были взяты в анализ. Оказалось, что сами эмбрионы состоят почти исключительно из одноматеринских клеток, их желточные мешки — из одноотцовских, а трофобласт состоит из смеси клеток обоих типов. То есть на 10-й день такие химерные зародыши вполне полноценны.

Однако, как оказалось дальше, полной компенсации дефектов клеток однородительского происхождения у таких зародышей не получается. Несмотря на то, что они вроде бы имеют все, что положено, пусть и с четким пространственным разделением клеток в зависимости от происхождения, завершения развития не происходит. Комбинированные эмбрионы гибнут.

В то же время плоды комбинирования нормальных клеток не имеют подобных проблем: их клетки располагаются в зародыше произвольно, вне зависимости от происхождения, развитие их идет совершенно нормально, они дают плодовитое потомство и благополучно доживают до глубокой старости.

Итак, что же выясняется в результате всех этих манипуляций с мышиными яйцеклетками? Для нормального развития мало иметь полный диплоидный набор хромосом, нужно получить один набор от отца, а другой от матери: однородительские партеногенетические эмбрионы нежизнеспособны. Мало иметь оба набора — отцовский и материнский: комбинированные эмбрионы, имеющие оба набора, но в разных клетках, также неспособны к нормальному развитию. Нужно иметь оба набора в каждой клетке организма. Таким образом, возможность непорочного зачатия и партеногенетического — однородительского — развития для млекопитающих полностью исключается.

Дело-то, в конце концов, не в непорочном зачатии, это не такая уж важная проблема, а в пересмотре одного из фундаментальнейших принципов генетики.

Этот великий принцип состоит в том, что гены, не меняясь, проходят через женский и мужской зародышевый путь. Для проявления гена не важно, от кого из родителей он получен. И основная масса генетических экспериментов и на дрозофиле [«Что верно для дрозофилы, то верно и для слона»), и на других объектах убедительно свидетельствовала в пользу этого постулата.