Разлученные в раннем детстве сестры-близнецы Тамара и Саша не знали о существовании друг друга. Потеряв Тамару во время войны, мать разыскала ее только спустя тридцать лет. Девочку удочерила крестьянская семья, она воспитывалась в деревне, окончила семь классов и работала дояркой. Саша, которая росла с матерью, после школы стала сначала студенткой Института имени Репина, а потом с успехом работала архитектором. Когда молодые женщины встретились, выяснилось, что неграмотная Тамара тоже имеет пристрастие к изобразительному искусству. С гордостью она привела свою настоящую мать и сестру в сарайчик, где хранилась ее «коллекция» – выдолбленные из дерева ложки, блюда, украшенные грубой, но самобытной резьбой. На досуге Тамара любила помечтать, как она украсит новый дом, который несколько лет уже строил ее муж. Кстати, мужа Тамары звали Егор, а мужа Саши – Георгий.
Жила-была овечка…
Но вернемся непосредственно к нашей теме. Все споры и страхи, связанные с клонированием, появились после удачного эксперимента Йена Вилмута, которому удалось клонировать безвестную шотландскую овечку по кличке Долли. До этого умели уже проделывать подобный фокус с лягушками. У нас тогда еще – в Советском Союзе – группа ученых клонировала мышку Машку.
Почему же именно клонирование Долли вызвало такой шум? В чем-то этот шум вызван искусственно, ведь технология клонирования во всех трех случаях отличается только деталями. А факт остается: да, это создание рукотворной жизни, да, это вмешательство в основу всего живого – генный аппарат. Но почему общество «проглотило» крысу и лягушку, не поперхнувшись? Почему клонирование овцы заставило серьезных политических мужей предвещать конец света? Я думаю, ответ простой. Ни лягушка, ни крыса не представляют для людей, далеких от науки, большого интереса или ценности. Лягушкой больше, лягушкой меньше… А овца – животное сельскохозяйственное, полезное, крупное к тому же. После овцы на очереди и сам венец природы.
Чтобы вы поняли суть эксперимента Вилмута, я попытаюсь объяснить, как вообще происходит процесс клонирования. С растениями человек проделывал эту операцию не менее четырех тысячелетий. И ни у кого это не вызывало ни малейшего протеста. Клонирование растений называется в сельском хозяйстве разведением отводками, глазками, почками, черенками. Если у вас есть садовый участок, вы и сами много раз клонировали растения. А если вы пробовали прививать свои яблони или груши, плотно прибинтовывая черенок одной ветки к другой, так вы занимались еще и селекцией, или гибридизацией, иначе – улучшением свойств дерева. Но растения устроены гораздо проще животных. У животных размножение происходит половым путем, то есть, чтобы получить кролика, нужно иметь женскую и мужскую хромосомы, яйцеклетку и сперматозоид. Если нет двух носителей информации – процесс не пойдет.
Чтобы создать малютку Долли, Йен Вилмут взял эмбриональную яйцеклетку овцы одной породы и донорское ядро клетки молочной железы другой взрослой (шестилетней) овцы. Академик РАМН Геннадий Сухих и член-корреспондент РАМН Вадим Репин в книге «Медицинская клеточная биология» пишут: «Схема эксперимента выглядела следующим образом. Донорские клетки выделяли из эпителия молочной железы сукотной шестилетней овцы породы Finn Dorset. Клетки эпителия молочной железы выращивали в „бедной“ питательной среде (содержащей в пять раз меньше концентрации всех компонентов). В этих неблагоприятных условиях ядра дифференцированных клеток полностью переходили в неактивное состояние. Этот способ репрограммирования ДНК соматических клеток в дефицитной питательной среде был первым важным открытием шотландских ученых. С помощью суперовуляции получали десятки неоплодотворенных яйцеклеток овцы породы Scottish Blackface. Из яйцеклеток с помощью микроманипулятора удаляли пронуклеус. Яйцеклетку без ядра и эпителиальную „голодную“ клетку присасывали к концу микропипетки. Когда две клетки образовывали плотный контакт, пропускали электрический разряд. Первый электроразряд применялся для слияния двух клеток, второй был необходим для запуска дробления клетки. Использование электрического разряда для слияния и запуска развития явилось вторым важным методическим новшеством лаборатории. (Авторы получили патент на метод слияния и клонирования химерных искусственных зародышевых клеток.)»
Долли была первой. Через четыре месяца после ее рождения появилось на свет еще пять овечек из выращенных искусственно половых клеток.
В июне 2000 года специалистам удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смогли осуществить клонирование, при котором генетический материал клона был «подправлен» в лучшую сторону. Так появилась на свет не то дочь, не то сестра, не то дублер Долли – овечка Полли, несущая в себе человеческий ген.
А в марте 2000 года удалось клонировать свиней. В научно-исследовательском центре появились на свет пятеро здоровых поросят. Считается, что клонировать свиней труднее, чем овечек или коров, потому что нужно иметь несколько здоровых эмбрионов (свиньи не рожают по одному поросенку). Но клонирование свиньи – очень важный факт для науки, ведь внутренние органы этого животного очень подходят для трансплантации людям. Нужно только генетически замаскировать «свиной подарок», чтобы организм человека его не отторгал. Работы в этом направлении уже ведутся: ученые изучают ген, который отвечает за непринятие чужеродных тканей иммунной системой человека. Одновременно делаются опыты по внедрению человеческих генов в хромосомы свиней-клонов. Аналогичные исследования проводят и с применением генной инженерии, пытаясь вырастить свинок без мешающего гена.
Сегодня существует несколько методик клонирования. Основные – близнецовое деление и пересадка клеточного ядра.
При близнецовом делении клетки первичного эмбриона разделяют на ранней стадии развития (когда существуют еще две, четыре или более клеток). В этот период эмбриональные клетки еще многофункциональны, и из них можно получить одинаковые копии существующего эмбриона. Этот способ клонирования почти идентичен естественному процессу образования однояйцевых близнецов, поэтому для ученых малоинтересен (хотя предельно прост).
Другой метод (именно он был использован в эксперименте Йена Вилмута) основан на пересадке клеточного ядра. Впервые подходы к такой процедуре были нащупаны ученым Уилладсеном, который получал эмбриональные клетки из восьми – и шестнадцатиклеточных зародышей телят и овец и вводил их в яйцеклетки с удаленным ядром. Затем «собранные» эмбрионы подсаживались в матку суррогатной матери-кормилицы. Но опыты показали, что метод имеет массу недостатков: генетический материал из «подсаженной» клетки не мог обеспечить полноценного развития зародыша.
Появились отрывочные сведения и о третьем методе, основанном на принципе замещения генетического кода. Теперь воспроизводства клонов животных можно добиться с помощью простой инъекции. В кровь взрослой особи, подлежащей клонированию, вводится так называемый «прыгающий ген» – биологический катализатор, который начинает регулировать построение всей цепочки ДНК вынашиваемого плода. По существующей методике модифицированный ген вводится в яйцеклетку. Новый метод проще и доступнее.
Естественные и неестественные мутации
Создатель первого клонированного животного доктор Вилмут считает, что, «весьма возможно, Долли проживет нормальную жизнь, ничем не отличающуюся от жизни других овец». Правда, если судить по состоянию хромосом, возраст Долли на шесть лет превышает реальный, то есть вместе с информацией о генетическом строении она получила и специальный «пакет данных», где хранится информация о возрасте. Это тот биологический возраст, который соответствует возрасту овцы, предоставившей клетку своего вымени. Ученые давно уже знают, что чем короче так называемые теломеры, тем старше животное или человек. С возрастом длина теломер сокращается – это соответствует началу процесса старения. Так что теломеры Долли точно отвечают возрасту овцы-матрицы. И этот факт вызывал особое беспокойство: укорочение теломер автоматически приводит к уязвимости клеток на генетическом уровне, к мутациям и раку. Но спустя несколько лет после эксперимента страсти немного улеглись, хотя до сих пор звучат встревоженные голоса.