Может ли женщина зачать ребенка без мужчины? Современная наука говорит, что нет. Однако в будущем такое не исключено. «Лента.ру» рассказывает о первом шаге, совершенном в этом направлении английскими учеными, которые оплодотворили делящиеся клетки эмбрионов.
Для чего нужны сперматозоиды? Они несут в себе биологическую информацию, необходимую для развития зародыша. Эти клетки представляют собой своеобразное живое воспоминание того, как выглядели далекие предки человека — одноклеточные, передвигающиеся с помощью жгутиков. Попадая внутрь яйцеклетки — женской половой клетки, — сперматозоиды запускают процессы развития организма. Считалось, что только яйцеклетка способна принять информацию от спермы. Однако в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, ученые продемонстрировали, что это не так.
Оказывается, для развития зародыша яйцеклетка не очень-то и нужна. Тут же заговорили о том, что открытие позволит однополым парам обзаводиться биологическим потомством или даже позволит мужчинам и женщинам самооплодотворяться. Однако это не совсем корректно. Разберемся, что же произошло на самом деле.
Исследователи из Университета Бата (Англия) ввели сперматозоиды в партеногеноту мыши. Так называется модифицированный эмбрион, развивающийся из неоплодотворенного яйца (то есть партеногенетически). Обычно такие зародыши нежизнеспособны, поскольку для правильного развития организма необходима генетическая информация из мужской половой клетки. Однако ученые смогли внедрить сперматозоиды в клетки на стадии дробления (когда яйцеклетка разделяется на множество меньших по размеру клеток). Ранее считалось, что это слишком поздно для оплодотворения. Именно в этом и заключается прорывной характер исследования.
Основоположник эмбриологии и сравнительной анатомии Карл Эрнст фон Бэр (Karl Ernst von Baer) установил, что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки. С тех пор еще никому не удавалось показать, что потомство можно получить из какой-то другой клетки, соединив ее со сперматозоидом. Хотя попытки были. Например, биологи смогли обмануть яйцеклетку, заставив ее следовать программе развития многоклеточного организма. К сожалению, каждый раз, как уже отмечено, возникали фатальные ошибки.
Фото: Laboratory of Mammalian Molecular Embryology / Department of Biology and Biochemistry / University of Bath
Вообще-то, есть животные, способные производить здоровое «девственное» потомство. Это некоторые виды насекомых, ящериц и птиц. Иногда (у комодских варанов) яйцеклетка содержит двойное количество ДНК, часть которой заменяет собой сперму. Однако ни одного случая партеногенеза у млекопитающих (включая человека) еще не было. В этом классе животных два генома (от матери и отца) критически важны для правильно сбалансированной экспрессии генов (преобразования наследственной информации в аминокислотную последовательность белка).
Биологи сумели предотвратить гибель партеногенетического зародыша мыши, однако нельзя сказать, что его развитие было в полной мере «непорочным». Сперма все равно потребовалась.
В ходе эксперимента ооциты (яйцеклетки) грызунов погружали в химическую ванну с хлоридом стронция (SrCl2). Ученые заранее установили, что это соединение предотвращает прерывание развития эмбрионов. Фактически оно обманывает яйцеклетку, подавляя определенные биохимические реакции. Затем на стадии дробления в зародыш вводили ядро сперматозоидов, запуская перепрограммирование процесса развития. Полученные эмбрионы были введены в организм суррогатных матерей.
Мыши родились здоровыми, без каких-либо нарушений. Продолжительность их жизни, по словам ученых, была такой же (или даже выше), как и у обычных грызунов. Кроме того, животные успешно размножались и производили нормальное потомство.
Фото: Laboratory of Mammalian Molecular Embryology / Department of Biology and Biochemistry / University of Bath
Исследователи пока не в полной мере понимают, как именно происходит генетическое перепрограммирование ядер сперматозоидов, однако предварительные результаты показывают, что это происходит иначе, чем обычное оплодотворение. Кроме того, еще неизвестно, возможен ли подобный процесс у людей. Впрочем, ученые полагают, что это более чем вероятно. Хотя биологи экспериментировали над специфическими клетками, которые входили в состав партеногеноты, не исключено, что в будущем удастся оплодотворить обычную клетку, размножающуюся митотическим делением (другим типом деления — мейотическим — размножаются половые клетки). Тогда бы и могла отпасть необходимость в ооцитах.
Однако однополые и страдающие бесплодием пары не смогут воспроизводиться с помощью такого метода, если не решить ряд технических проблем. Дело в том, что для успешного развития зародыша в качестве ооцита должна выступать гаплоидная клетка с одним набором хромосом. Любые клетки, кроме половых, являются диплоидными, то есть содержат два набора хромосом. Если соединить гаплоидную клетку с диплоидной, каждая хромосома будет представлена в трех копиях. В результате нарушится генетический баланс, и зародыш окажется нежизнеспособным. Поэтому необходимо придумать способ отключения или уничтожения лишних копий.