А почему бы просто в качестве родителей не взять две клетки-донора разных видов растений и, не прибегая к посредничеству плазмид, слить их воедино? Такой способ гибридизации уже несколько десятков лет бытует в генетике животных клеток. А вот с растительными прежде не получалось: препятствием служила жесткая целлюлозно-пектиновая клеточная оболочка растений. Она полностью исключала возможность слияния.
Жаль! Какая замечательная идея: использовать не половые клетки (гаметы), а клетки тела (сомы), извлеченные из любой растительной ткани — листьев, стеблей, корней. И не создавать в клеточных оболочках проломов, а полностью уничтожить ограждения!
И эта цель в известной мере достигнута. С помощью обработки растительной ткани смесью пектолитических и целлюлитических ферментов можно полностью разрушить полисахаридные оболочки растительных клеток, оголить их. И они становятся податливыми для гибридизации: теперь удается сплавить воедино две, три и больше разнородных клеток.
Слипнуться две оголенные клетки заставляют, например, добавлением в раствор, где находятся клетки, различных химических веществ. Скажем, полиэтилен-гликоля… Это соединение усиливает взаимную адгезию — прилипание внешних клеточных оболочек-мембран.
Итак, две клетки соприкоснулись. Теперь необходимо, чтобы они слились в одно целое, стали единой клеткой. Для этого раствор отмывают от полиэтиленгликоля и добавляют в него ионы кальция Ca2+. Их высокая концентрация увеличивает текучесть клеточных мембран, они рвутся в местах соприкосновения клеток. И через эти прорехи навстречу друг другу устремляется содержимое двух прежде раздельных клеток. Клетки агрегируют, сливаются воедино.
Слияния клеток можно добиться и физическим путем, используя импульсы электрического тока. Слабые электрические разряды разрушают соприкасающиеся мембраны слипшихся клеток, и их прежде разделенный генетический материал становится общим достоянием.
Клеточная инженерия, соматическая (парасексуальная) гибридизация. Новый прием имеет разные названия. Можно говорить еще и о гибридах в пробирке, ибо мало оголить клетки, надо создать для слитых в одно клеток разных видов сносные условия развития.
И это сделано. Получены специальные питательные среды, где отдельная изолированная от растения клетка, или группа клеток, утратив признаки, характерные для ткани, из которой они взяты, начинают жить и размножаться как независимый одноклеточный организм. Как клетка, живущая, по примеру кошки из сказки Киплинга, сама по себе.
В ходе обычного развития растений из зародыша клетки дифференцируются: превращаются в клетки корня, стебля, листа. Выделенные же из организма они словно бы становятся безликими. Тут важна степень активности различных генов этой клетки. И можно сделать так, чтобы дремавшие до поры гены начали работать, другие же, наоборот, застопорились, перестали действовать. Вот тут-то и начинаются чудеса. Свободная клетка в отличие от заключенной в организме может овладеть и новой «специальностью». Взятая из корня, например, способна стать клеткой листа или стебля, цветка, а то и превратиться в зародыш и дать начало целому нормальному растению.
С помощью особых воздействий — важную роль здесь играют фитогормоны ауксины и цитокинины, влияющие на скорость деления клеток, их дифференциацию, и органогенез — удается активизировать в клетке гены, ответственные за выполнение всей программы развития. (Если концентрация ауксинов больше, чем цитокининов, то формируются только корни, в противоположном случае — образуются только побеги.) Так в пробирке из одной только клетки можно развить любой орган. Вероятно, в будущем так будут получать необходимые для пересадки больным искусственные «запасные части».
Пробирочная гибридизация. Комбинирование in vitro уже не кусков молекулы ДНК, а голых, каждая со своим наследственным материалом, клеток. Так можно решать задачи, которые не по силам для селекции обычной.
Как и во многих других отрядах науки, в отделе, вернемся в Институт ботаники АН УССР, торжествует примат узкой специализации, действует мануфактурное разделение труда. Бок о бок трудятся биохимики, культуральщики, электронные микроскописты, цитологи и другие специалисты. Они анализируют белки, растят ткани, делают микроснимки. Большая часть отдела так или иначе работает на анализ. И лишь крошечная группка из четырех человек, ею руководит сам Глеба, она не имеет четкого названия, занята собственно «синтезом», находится на передовой, на самом ответственном и решающем участке сражения за новое знание. Эти разведчики клеточной инженерии, истинные конструкторы клеток бросают вызов природе, хотят превзойти ее в умении и сноровке.