Пределы клонирования

Клон – это организм, в точности повторяющий «исходник», то есть тот, который клонировали. Клоны появляются при бесполом размножении, например, при простом клеточном делении (самый простой вариант такого размножения). Потомок получает от предка полную копию генетического материала, и хотя в будущем окружающая среда может оставить на клоне неповторимые отметки, изначально клон идентичен родителю. При половом размножении, которое практикуют звери, птицы, вообще позвоночные и многие другие животные, потомки получаются при слиянии генетического материала двух родителей. Две половые клетки объединяются в одну, и получившийся одноклеточный зародыш становится всё более и более многоклеточным, объединяя в себе признаки отца и матери.

В какой-то момент биологи задумались о том, можно ли сделать клон животного, размножающегося половым путём. Оказалось – можно; самый известный пример – овечка Долли. Метод, с помощью которого она и  множество других клонов разных видов появились на свет, называется соматическим клонированием. Суть его в том, что из клетки взрослого организма, например, из клетки кожи, берут ДНК и пересаживают в яйцеклетку; собственную же ДНК яйцеклетки из неё предварительно удаляют. ДНК содержится в ядре, и на практике все сводится к удалению яйцеклеточного ядра и замене его ядром из другой клетки (в яйцеклетке есть ещё митохондриальная ДНК, но ей в данном случае пренебрегают). Пересаживают ядро неполовой, то есть соматической, клетки, откуда и название метода.

Как известно, в яйцеклетке исходно находится одинарный, или гаплоидный, набор хромосом. При оплодотворении в неё приходит второй набор хромосом от сперматозоида, что даёт начало развитию зародыша. Пересаживая в яйцеклетку чужое ядро, мы сразу даем ей двойной набор хромосом, необходимый для полноценного развития, и остается только слегка подтолкнуть яйцеклетку с помощью специальных молекулярных сигналов, пересадить суррогатной матери и ждать результата.

Процедуру клонирования можно повторить многократно, беря и соматические клетки, и яйцеклетки (если мы клонируем самку) у самих клонов. Но оказалось, что этот процесс не бесконечен. Много лет назад сотрудники Университета Яманаси начали эксперимент с мышами, цель которого была в том, чтобы увидеть пределы клонирования, если они есть. В 2013 году они сообщили о двадцать пятом поколении клонов и выражали надежду, что клонирование потенциально бесконечно. Но на днях в Nature Communications исследователи опубликовали новую статью, в которой пишут, что после двадцать седьмого поколения с клонами начались проблемы, в частности, далеко не все добирались до появления на свет. (Очевидно, что в одном поколении клонов может быть столько, сколько яйцеклеток мы сможем нашпиговать ядрами от соматических клеток.) И пятьдесят восьмое поколение стало последним.

У клонов возникало в три раза больше мутаций, а частота  крупных генетических изменений росла в последних поколениях. Под особенно крупными мутациями имеются в виду перестройки хромосом, когда целые их куски переносятся с одной хромосомы на другую, копируются, переворачиваются на месте или вообще исчезают. Исчезать могут даже целые хромосомы, как это случилось с одной из Х-хромосом. Такие серьёзные генетические аномалии делают развитие клона невозможным. Задействованные здесь молекулярные механизмы стоит изучить подробнее: крупные дефекты в ДНК возникают не только в связи с клонированием, и хотя исследуют их очень активно, многое остаётся непонятным. Возможно, наблюдения за клонами помогут прояснить некоторые фундаментальные вопросы.