Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей - Александр Панчин

Ранее эксперименты на мышах показали, что без гена TRPV3 они не чувствуют высокую температуру, но холод воспринимают. Линч с коллегами внедрили такой ген в культуру клеток человека и продемонстрировали, что мутантный TRPV3 мамонта при высокой температуре работает менее активно, чем обычный вариант белка. Возможно, у мамонтов не было необходимости реагировать на жару, поскольку они редко с ней сталкивались. Любопытно, что этот же белок связан с развитием волос у мышей — некоторые изменения белка приводят к выпадению волос, а значит, мутациями в гене TRPV3 может объясняться и отсутствие волосяного покрова у современных слонов.

В «Парке юрского периода» есть еще несколько интересных, хоть и спорных биологических моментов. Чтобы динозавры не размножались, в парке клонировали только самок, но вскоре оказалось, что гигантские рептилии обошли эту проблему. Логично было бы предположить, что ученые не учли способность некоторых рептилий к партеногенезу, как у варанов. Мы не знаем, были ли динозавры способны к партеногенезу на самом деле, но представить это можно легко. В фильме был выбран иной сюжет, изложенный главным героем, палеонтологом Аланом Грантом. Для исправления генетических последовательностей динозавров использовали ДНК из роющей лягушки, способной к смене пола в условиях нехватки партнеров. Возможно, полученные динозавры унаследовали такую способность и некоторые самки стали самцами. По-видимому, именно для того, чтобы ввести эту версию, сценаристы решили, что нужно использовать ДНК лягушки, а не птиц, более близких родственников ископаемых динозавров.

Чтобы динозавры не «убежали» в природу, в фильме используется еще один биотехнологический подход — динозавров сделали неспособными производить аминокислоту лизин. Поэтому, согласно легенде фильма, динозавры зависели от пищевых добавок с лизином, которыми их подкармливали в парке. На самом деле большинство позвоночных и так не умеют производить лизин, и вряд ли динозавры были особенными. Лизин — незаменимая аминокислота, которую мы получаем из пищи. Ее много в сое, рыбе, мясе курицы, индюшки и ряде других продуктов, причем некоторые из них не так уж трудно найти в природе. В любом случае в последующих сериях фильма показано, что этот метод контроля не работает. Динозавры прекрасно размножались и жили без всяких пищевых добавок. В общем, несмотря на высокообразованность научных консультантов фильма, создавать реальный парк с динозаврами я бы им не доверил.

История искусственного клонирования началась в 1885 году, когда немецкий эмбриолог Ганс Дриш показал, что, если взять ранний эмбрион морского ежа, состоящий из двух клеток, и потрясти, он распадется на две отдельные клетки, каждая из которых впоследствии может развиться в целый организм. Таким образом, каждая клетка эмбриона содержит весь набор инструкций, необходимый для его дальнейшего развития.

В 1902 году другой немецкий эмбриолог Ганс Шпеман создал клоны саламандры. В эмбрионе саламандр клетки прилипают друг к другу лучше, чем у морских ежей, поэтому для их разделения пришлось использовать тонкий человеческий волос. Шпеман обнаружил, что, начиная с определенного этапа развития эмбриона, из отдельных его клеток становится гораздо сложнее вырастить саламандру. Кроме того, Шпеман показал, что именно клеточное ядро управляет развитием эмбриона. Если клетку перетянуть пополам, то часть клетки, которая содержит ядро, будет размножаться, а та часть, которая ядра не содержит, — не будет. Из опытов Шпемана следовало верное предположение, что наследственная информация находится в ядре.

В 1952 году Роберт Бриггс и Томас Кинг осуществили первый перенос ядра из одной клетки в другую, а именно из клетки эмбриона лягушки в ооцит (яйцеклетку). Ядро ооцита было предварительно удалено. Оказалось, что после пересадки ядра ооцит начинает развиваться как эмбрион. Это было первое клонирование позвоночного животного в лаборатории. Вероятность успеха клонирования была тем выше, чем более ранним был этап развития эмбриона, из которого брали перенесенное ядро.

В 1958 году Джон Гордон показал, что возможно клонирование головастиков, даже если использовать клетку взрослого организма, а не эмбриональную. Было совсем не очевидно, что эксперимент даст именно такой результат, ведь существовал и противоположный сценарий: ядро клетки взрослого организма могло превратить ооцит во взрослую клетку, а не в эмбриональную. В этом случае клонирование оказалось бы сильно затруднено.

В 1975 году Дерек Бромхолл использовал стеклянную пипетку, чтобы впервые перенести ядро в безъядерную яйцеклетку млекопитающего. Ядро было взято из эмбриона кролика. Яйцеклетки у млекопитающих меньше, чем у лягушек и саламандр, поэтому работать с ними значительно сложнее. Однако Бромхолл не переносил делящийся эмбрион в матку кролика, где он получил бы возможность продолжить развитие и стать взрослой особью. Клонирование млекопитающего тогда не было завершено — клонировать кролика удалось лишь в 2002 году[394].

В 1996 году Иэн Уилмут и Кэйт Кемпбелл клонировали овечку Долли. В качестве источника ядра они использовали клетки взрослого организма[395]. Клонировать овечку было достаточно сложно: из 277 попыток создать здоровый эмбрион успехом увенчалась только одна. Долли часто называют первым клонированным млекопитающим, но на самом деле это не совсем так. Первым клоном млекопитающего была домовая мышка Машка, полученная советскими учеными еще в 1987 году[396]. Клонирование осуществили биологи из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института проблем передачи информации РАН Левон Чайлахян, Борис Вепринцев, Татьяна Свиридова и Владимир Никитин. Они опубликовали свою статью на русском языке, интернета в те времена не было, а общение с западными коллегами было затруднено по экономическим, техническим и политическим причинам. Кроме того, статья имела довольно скромное название «Электростимулируемое слияние клеток в клеточной инженерии». В результате это научное достижение не получило широкой известности.

Как упомянуто в названии статьи, исследователи применили метод электрослияния клеток, при котором для облегчения доставки ядра в яйцеклетку используется электрический разряд, создающий пробой в клеточной мембране. Тридцать яйцеклеток с новым ядром были имплантированы по нескольку штук восьми домовым мышам, и три мыши родили здоровых клонов. Впрочем, стоит отметить, что если у Чайлахяна и его соавторов ядра для пересадки брались из эмбриональных клеток, то Долли была клонирована из клеток взрослого организма, что несколько сложнее.