Усилиями ученых на свет появились мыши – «дети» однополых родителей, «двух мам» и «двух пап»
Для размножения большинства высших организмов необходим союз двух разнополых особей. И хотя среди более низкоорганизованных животных, таких как рептилии, земноводные и рыбы, встречаются виды, у которых самки могут размножаться партеногенетически (без участия самцов), для млекопитающих таких исключений не обнаружено. Но с помощью современных молекулярно-генетических технологий это правило, похоже, рано или поздно удастся обойти
Клетки всех млекопитающих диплоидны, т.е. несут два набора хромосом – от отца и от матери. Другими словами, каждый ген представлен двумя копиями (аллелями) – отцовской и материнской, потенциально одинаково «рабочими». Однако в процессе развития эмбриона включается эпигенетический (надгеномный) механизм, который «выключает» копии определенных генов в зависимости от их происхождения. Для некоторых генов активной может быть только копия, унаследованная от матери, для других – только от отца. Это явление, затрагивающее очень небольшую, но очень важную часть генома, названо геномным импринтингом.
То, что для нормального развития зародышей необходим и женский, и мужской генетический материал, стало ясно еще в 1980-х гг. благодаря экспериментам на мышах. В 2004 г. ученым удалось получить живых мышат, имеющих полностью «женский» по происхождению геном. Для этого экспериментаторы «выключили» в геноме одной из матерей ген H19, кодирующий важную для развития эмбриона регуляторную РНК. Так как в норме у зародыша активируется именно материнская копия H19, то активизация сразу двух копий гена могла приводить к нарушениям эмбрионального развития.
Но «выключения» только одного гена оказалось недостаточно. Успех эксперимента оказался относительным: из более чем 300 таких эмбрионов, которые имплантировали 26 суррогатным матерям, «получилось» всего два (!) мышонка. Одна мышь выросла и сама принесла потомство, но этот случай стал исключением из правила.
Сейчас исследователи из Китайской академии наук создали мышей, родителями которых являются не только «две мамы», но и «два папы». Для этого они получили женские и мужские эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) с одинарным набором хромосом, как у половых клеток, для чего побудили к делению обычные неоплодотворенные яйцеклетки, либо яйцеклетки, ядро которых заменили на ядро сперматозоидов.
В геноме этих клеток с помощью метода редактирования генома CRISPR/Cas9 был удален уже не один, а несколько фрагментов, после чего женские ЭСК с одним набором хромосом ввели в яйцеклетки другой самки, а соответствующие мужские – в яйцеклетки с ядром сперматозоида.
Из 210 экспериментальных эмбрионов с двумя «мамами» на свет появилось 29 мышат, которые успешно выросли и дали потомство. А вот с чисто «мужскими» эмбрионами ситуация оказалась много хуже: никто из более чем тысячи зародышей не выжил. Как показали исследования, они сильно отставали в развитии и, главное, у них не формировалась нормальная плацента, связывающая организмы плода и матери. Тогда исследователи пошли дальше и сконструировали зародыши, содержащие не двойной, а учетверенный набор мужских хромосом! Но и в этом случае из тысячи попыток успешными оказались только двенадцать, и эти мышата погибли вскоре после рождения.
Интересно, что детеныши от двух матерей получались меньшего размера, чем обычные мышата женского пола, а от двух отцов – большего, чем такие же мужского. По-видимому, это наблюдение подтверждает гипотезу «противостояния» родительских генов: отцовские гены «стараются» сделать плод более крупным, увеличивая будущую конкурентоспособность потомка, а материнские – «стремятся» уменьшить размер плода, чтобы снизить риски по его вынашиванию для матери.
Результаты этих работ наглядно свидетельствуют, что проблем с созданием эмбриона из генетического материала однополых особей много, и появление хотя бы относительно здоровых животных в таких экспериментах – большая редкость. Но не стоит думать, что ученые занимаются такими экспериментами для того, чтобы в будущем детей могли заводить однополые пары. Такие исследования носят скорее фундаментальный характер, позволяя нам лучше понять, как идет геномный импринтинг и сам процесс эмбрионального развития млекопитающих, который еще во многом остается «черным ящиком».
Наука | Научпоп
7.7K поста78.6K подписчиков
Правила сообщества
Основные условия публикации
- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.
- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.
- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.
- Видеоматериалы должны иметь описание.
- Названия должны отражать суть исследования.
- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.
Не принимаются к публикации
- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.
- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.
- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.
Наказывается баном
- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.
- Попытки использовать сообщество для рекламы.
- Фальсификация фактов.
- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.
- Троллинг, флейм.
- Нарушение правил сайта в целом.
Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает@SupportComunity и общество Пикабу.