Клоны среди нас: как ученые объясняют "непорочное зачатие" у позвоночных
В 1958 году советский биолог Илья Даревский описал род ящериц, который состоял только из особей женского пола. Это было серьезным мировым открытием. До этого было ясно, что такое явление, как партеногенез ("девственное размножение", при котором женские половые клетки развиваются во взрослом организме без оплодотворения), - существует. Данный процесс был описан у насекомых. Но никто не предполагал, что женские особи позвоночных также могут обходиться без самцов.
Как ни странно, партеногенез признается биологами половым размножением, так как потомок развивается из половой клетки. Так почему же рядом с родом ящериц, которые размножаются обычным для позвоночных способом - через слияние мужских и женских хромосом, существует род, который состоит из одних только самовоспроизводящихся "женщин"?
Поясняет заведующий лабораторией организации генома Института биологии гена РАН, доктор биологических наук Алексей Рысков: "Партеногенез до сих пор остается загадочным явлением для ученых, существует много фундаментальных вопросов. Когда-то считалось, что варианты встречи с "детьми партеногенеза" очень редки, они должны быть нежизнеспособными. Потом мы поняли, что существуют целые роды женских особей ящериц и змей, которые клонируют сами себя тысячелетиями. Такое природное клонирование предполагает, что на определенном этапе возникла какая-то самка с измененными свойствами, ставшая однополой в результате сложных превращений. Такие однополые самки являются потомками особей двуполых видов. На данный момент мы знаем, что среди позвоночных партеногенез распространен только у рептилий - это ящерицы и змеи".
Главный вопрос относится к теме накопления мутаций. Если процесс вырождения, то есть ухудшения фенотипических характеристик потомства, наблюдается даже при близкородственном скрещивании, то как же быть с клонированием самого себя?
На протяжении жизни организм накапливает мутации, которые он передает "по прямой" своему потомку. Получается, что потомок должен быть менее жизнеспособным по отношению к родителю, и линия, таким образом, рискует быстро сойти на нет. Однако партеногенетические ящерицы, как было доказано, существуют на протяжении тысячелетий.
Российские ученые из Института биологии гена РАН при поддержке Российского научного фонда решили выяснить, чем отличаются партеногенетические мамы и их дочери на уровне генома. Также была поставлена задача разобраться в устройствах геномов однополых самок и сравнить их с геномами двуполых. Для сравнения были взяты геномные данные "исторических родителей" однополой ящерицы.
"Два двуполых вида прародителей нам известны, - объясняет Алексей Рысков. - Также ясно, какой из них отцовский, какой - материнский. В результате гибридного скрещивания порядка 10 тысяч лет назад образовалась измененная самка, которая стала однополой. Так она и живет, самоклонируясь. Сейчас отсеквенированы все три генома, мы находимся на стадии их сравнения".
Понятно, что геномы "исторических родителей" мутировали в течение тысячелетий. Даже при изучении клонов ученые уже находят мутационные события. Другой вопрос - насколько мутации существенны и как долго они сохраняются.
Вопрос с возникновением механизма партеногенеза и его целесообразности пока остается открытым. Почему в одном случае гибридизации возникает нежизнеспособное потомство, а в другом - целый род клонов, существующий тысячелетия?
Существуют гипотезы, которые описывают возможность превращения двуполой особи в однополую. Например, балансная гипотеза Моритца (С. Moritz) предполагает, что при скрещивании материнский и отцовский вид должны быть достаточно близки, чтобы могла получиться жизнеспособная особь, но при этом далеки, чтобы могли произойти какие-то сильные изменения в процессе функционирования клеток. Однако как только ученые в лаборатории пытаются добиться возникновения первой матери, которая способна на "непорочное зачатие", сразу возникают мысли о неучтенных деталях. Возможно, эти тонкости запрятаны во взаимодействии двух геномов: ядерного и митохондриального.
Предполагается, что на все эти фундаментальные вопросы должно ответить исследование ученых из Института биологии гена РАН.
