Лечение

Что такое партеногенез? Определение, классификация и особенности. Партеногенез. Справка

Понятие партеногенеза

При оплодотворении сперматозоид выводит яйцеклетку из состояния покоя и она начинает развиваться. Но в природе известны случаи, когда организм развивался из неоплодотворенной яйцеклетки.

Определение 1

Явление развития организма из неоплодотворенной яйцеклетки называется партеногенезом .

В случае партеногенеза новой поколение имеет неизмененный родительский генотип. У некоторых видов могут существовать как партеногенетические, так и двуполые популяции (у ящериц). Для других видов партеногенез является единственным способом размножения (у насекомых-палочников). У жужелиц и дафний закономерно чередуются половые и партеногенетические поколения.

Некоторые ученые считают партеногенез отдельной формой бесполого размножения, так как здесь отсутствует половой процесс (копуляция). Другие считают его вариантом полового размножения, так как в нем принимают участие именно половые клетки.

Диплоидный партеногенез

Существует целый ряд видов животных, у которых на протяжении определенного периода происходит развитие неоплодотворенных яйцеклеток. В ядре яйцеклетки при этом происходит удвоение количества хромосом и они становятся диплоидными (или при формировании яйцеклетки не происходит мейоз).

Пример 1

Например, у уже упомянутых выше жужелиц и дафний на протяжении весны, лета, начала осени (то есть большую часть года) размножение происходит только партеногенетически. Из неоплодотворенных яиц развиваются только самки. Осенью появляются самцы и происходит процесс оплодотворения. Оплодотворенные яйца переносят зиму. Весной из них снова развиваются самки, способные к партеногенетическому размножению.

Диплоидный партеногенез способствует быстрому размножению популяций данных видов.

Гаплоидный партеногенез

У пчел и некоторых других насекомых из оплодотворенных яиц развиваются самки. Из них формируются рабочие особи (недоразвитые самки) и матки. Из неоплодотворенных яиц развиваются трутни (партеногенетические самцы). В клетках самцов гаплоидный набор хромосом. При формировании сперматозоидов мейоз не происходит и количество хромосом в сперматозоидах не уменьшается. Поэтому при оплодотворении организмы получают диплоидный набор хромосом.

Искусственный партеногенез

Ученые-эмбриологи в ходе исследований получил возможность стимулировать развитие яйцеклетки без оплодотворения. Они применяли в качестве стимулирующего фактора некоторые раздражители (химические, механические или кратковременные влияния высоких или низких температур и пр.). Влияние этих раздражителей способствовало возбуждению яйцеклетки и началу формирования оболочек оплодотворения.

Замечание 1

Явление искусственного партеногенеза активно используется, например, для регулировки пола тутового шелкопряда в шелководстве.

Андрогенез

В науке известны случаи, когда ядро яйцеклетки разрушалось. При этом сама яйцеклетка сохраняла способность к оплодотворению. Тогда ядро сперматозоида занимало центральное положение в яйцеклетке. Яйцеклетка развивалась дальше партеногенетически, но с ядром сперматозоида. Образовавшийся новый организм имел только отцовские признаки. Такое явление получило в науке название андрогенеза .

Явление партеногенеза возникло, вероятно, как реакция организма на резкие изменения условий среды. Эти изменения приводили к невозможности осуществления оплодотворения. Поэтому выживали особи. У которых яйцеклетка начинала развиваться самостоятельно. Такое приспособление позволило видам выжить в непривычных и изменяющихся условиях. Метод партеногенеза может оказаться очень полезным в селекционной работе.

Партеногенезом называется развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Встречается у ряда видов растений, беспозвоночных и позвоночных животных, кроме млекопитающих, у которых партеногенетические зародыши погибают на ранних стадиях эмбриогенеза. Партеногенез может быть искусственным и естественным.

Партеногенез чаще встречается у низших животных. У более высокоорганизованных его иногда удается вызвать искусственно, воздействием каких-либо факторов на неоплодотворенные яйцеклетки. Впервые его вызвал в 1885 г, русский зоолог А. А. Тихомиров у тутового шелкопряда

Искусственный партеногенез вызывается человеком путем активизации яйцеклетки воздействием на нее различными веществами, механическим раздражением, повышением температуры и т.д.

При естественном партеногенезе яйцо начинает дробиться и развиваться в эмбрион без участия сперматозоида, только под влиянием внутренних или внешних причин. Различают соматический и генеративный партеногенез. При генеративном, или гаплоидном, партеногенезе зародыш начинает развиваться из гаплоидной яйцеклетки (трутни пчел). При соматическом, или диплоидном партеногенезе зародыш начинает развиваться из диплоидной клетки: 1) или с диплоидного овоцита (мейоз не происходит), 2) или с клетки, образовавшейся в результате слияния двух гаплоидных ядер (мейоз происходит) (тли, дафнии, одуванчики).

Если развитие яйцеклетки происходит без участия ядра сперматозоида (некоторые рыбы, круглые черви), то такая разновидность партеногенеза называется гиногенезом . При гиногенезе яйцеклетка стимулируется к развитию сперматозоидом мужской особи, пусть даже другого вида. Потом сперматозоид бесследно рассасывается в цитоплазме яйцеклетки, которая начинает развитие. В результате появляются однополые популяции, состоящие из одних самок. Гиногенез описан у мелкой тропической рыбки моллиенезии, нашего серебряного карася (икра его развивается при стимуляции спермой карпа, гольяна и других, одновременно нерестящихся рыб, в этом случае при дроблении зиготы отцовская ДНК разрушается, не оказывая влияния на признаки потомства), а также у некоторых саламандр. Его можно вызвать искусственно, воздействуя на зрелые икринки спермой, убитой рентгеновским облучением. В потомстве, естественно, получаются точные генетические копии самок.Однако именно сперматозоид стимулирует начало дробления яйцеклетки, хотя и не оплодотворяет ее.

Если развитие яйца происходит только за счет генетического материала сперматозоидов и цитоплазмы яйцеклетки, то в этом случае говорят об андрогенезе . Этот тип развития может осуществляться в том случае, если ядро яйцеклетки погибает еще до оплодотворения, а в яйцеклетку попадает не один, а несколько сперматозоидов (тутовый шелкопряд) При андрогенезе, наоборот, ядро яйцеклетки не развивается. Развитие организма идет за счет двух слившихся ядер сперматозоидов, попавших в нее (естественно, в потомстве получаются только одни самцы). Советский ученый Л. Астауров получил андрогенетических самцов тутового шелкопряда, оплодотворив спермой нормального самца яйцеклетки, ядра в которых были убиты облучением или высокой температурой. Совместно с В. А. Струнниковым он разработал методы искусственного получения андрогенетического потомства у тутового шелкопряда, что имеет большое практическое значение, так как гусеницы-самцы дают при образовании коконов больше шелка, чем самки.

Все же у высших животных партеногенетическое развитие чаще всего не идет до конца и развивающийся зародыш в конце концов погибает. Но некоторые виды и породы позвоночных более способны к партеногенезу. Например, известны партеногенетические виды ящериц. В последнее время была выведена порода индеек, неоплодотворенные яйца которых с высокой вероятностью проходят развитие до конца. Любопытно, что при этом потомство получается мужского пола (обычно при партеногенезе получаются самки). Загадка разгадывается легко: если, например, у человека и дрозофилы набор половых хромосом у женского пола XX (две хромосомы X), а у мужского XУ (хромосомы X и У), у птиц наоборот - самец имеет две одинаковые хромосомы 22, а у самки хромосомы разные (ХУ2). Половина неоплодотворенных яиц имеет одну хромосому XУ, половина - 2. В развивающейся партеногенетической яйцеклетке число хромосом удваивается. Полово́й диморфи́зм (от др.-греч. δι- - два, μορφή - форма) - анатомические различия между самцами и самками одного и того же биологического вида, исключая различия в строении половых органов. Половой диморфизм может проявляться в различных физических признаках

Размер. У млекопитающих и многих видов птиц самцы более крупные и тяжёлые, чем самки. У земноводных и членистоногих самки, как правило, крупнее самцов.

Волосяной покров. Борода у мужчин, грива у львов или бабуинов.

Окраска. Цвет оперения у птиц, особенно у утиных.

Кожа. Характерные наросты или дополнительные образования, такие как рога у оленевых, гребешок у петухов.

Зубы. Бивни у самцов индийского слона, более крупные клыки у самцов моржей и кабанов.

Некоторые животные, прежде всего рыбы, демонстрируют половой диморфизм только во время спаривания. Согласно одной из теорий, половой диморфизм выражен тем больше, чем различнее являются вклады обоих полов в уход за потомством. Также он является показателем уровня полигамии

Признаки, по которым отличаются особи разных полов делятся на первичные и вторичные. Первичные половые признаки это те, которые обеспечивают образование гамет и соединение их в процессе оплодотворения. У всех млекопитающих, в том числе собак, это половые железы (гонады), половые пути и наружные половые органы (гениталии). К вторичным половым признакам относят признаки и свойства организма, не обеспечивающие непосредственно процессы образования половых клеток, спаривания и оплодотворения, но играющие важную роль в половом размножении

Под влиянием половых гормонов внешний вид самцов, а у некоторых видов – самок, заметно преображаетсяНекоторые рыбы приобретают необыкновенно яркую окраску, у самцов копытных отрастают рога, у некоторых обезьян – гривы, усы и борода. У птиц образуются совершенно невероятные наряды из перьев, отрастают гребни, набухают сережки. У некоторых видов эти изменения сохраняются в течение всей жизни, у других же подобные наряды служат признаки готовности к размножению и проявляются только в брачный сезон. Подобные ритуальные органы обнаруживаются у представителей любой другой группы животного мира. Таковы, в частности, броские, яркие отметины и экстравагантные, удлиненные, расширенные или причудливо вырезанные перья многих птиц, видоизмененные плавники рыб, меняющие окраску кожные «воротники» рептилий. Все эти «украшения» явно демонстрируются перед прочими особями своего вида, перед самкой или соперником за счет специфических форм демонстративного поведения. С приближением сезона размножения под воздействием половых гормонов, животные начинают демонстрировать свои половые признаки. Они поднимают и опускают хохлы, распускают хвосты, как, например, павлины, производят множество ритуальных движений, в общих чертах весьма похожих у представителей разных таксономических групп. Очевидно, в ходе эволюции и сами украшения, и способы их показа развивались параллельно. Демонстрирование этих сигнальных структур несет жизненно важную информацию, которая указывает другим особям на половую принадлежность демонстрирующего животного, на его возраст, силу, право собственности на данный участок местности и т. д.

Половой диморфизм - явление общебиологическое, широко распространенное среди раздельнополых форм животных и растений . В некоторых случаях половой диморфизм проявляется в развитии таких признаков, которые явно вредны для их обладателей и снижают их жизнеспособность. Таковы, например, украшения и яркая окраска самцов у многих птиц, длинные хвостовые перья самца райской птицы, птицы-лиры, мешающие полету. Громкие крики и пение, резкие запахи самцов или самок также могут привлечь внимание хищников и ставят их в опасное положение. Развитие таких признаков казалось необъяснимым с позиций естественного отбора. Для их объяснения в 1871 г. Дарвином была предложена теория полового отбора. Она вызывала споры ещё во времена Дарвина. Неоднократно высказывалось мнение, что это самое слабое место дарвиновского учения[

Наличие морфофизиологических различий между особями мужского и женского пола проявляется в широком спектре соматических, физиологических и поведенческих различий. Его сущность в особенностях процессов воспроизведения и собственно размножения. В нём отражается природная целесообразность - наиболее оптимальный механизм в воспроизведении, когда на генетическом уровне происходит не просто копировка, но создаётся возможность биологического контроля и выбраковывания невыгодных и отбор более выгодных видовых качеств. При этом женский пол олицетворяет устойчивость, через него действует стабилизирующий отбор, а мужской пол несёт функции подвижного начала и создаёт поле для эволюционной изменчивости. Современная биология объясняет наличие половых различий на всех уровнях развития и функционирования организма, но вместе с тем наряду с взаимоисключающими свойствами (один и тот же индивид не может в норме одновременно обладать мужскими и женскими гениталиями) существует множество бисексуальных качеств, присущих особям обоего пола. Это верно для соматических и поведенческих свойств, которые часто не совпадают. Понятие полового диморфизма первоначально не различало генетической, гормональной, морфологической, поведенческой и психологической дифференцировки индивидов. Предполагалось, что все эти измерения совпадают и детерминируются одними и теми же причинами, а по телосложению индивида можно судить и о его гормональной конституции, и о его ориентации психосексуалъной. На самом деле половые различия в психике не обязательно совпадают с морфологическими, соматическими признаками. Различают половую идентичность, то есть первичную идентификацию индивида с соответствующим полом, и полодиморфическое, т. е. связанное с полом, поведение. Мальчики, как правило, более активны, чаще участвуют в силовых играх, возне и т. д. Им свойственны драчливость, соревнования. В то же время девочки больше играют в куклы, "дом", семейные отношения, охотнее ухаживают за младшими детьми и т. д. Полодиморфическим является общение со сверстниками: предпочтение партнёров своего или другого пола, стиль взаимоотношений в группе и т. д. Существенные половые различия наблюдаются также в способах заботы о своей внешности, в украшениях и т. д.; определённые, хотя и не всегда строго фиксируемые, половые различия отмечаются в познавательных процессах, скорости психических реакций, обучаемости, специфических интеллектуальных способностях и т. д., в сексуальных ориентациях, эротическом влечении к представителям того или иного пола. следует рассматривать как взаимообусловленность и дополнительность мужских и женских качеств, которые генетически направлены на формирование физического и психологического взаимовлечения мужчины и женщины, что в свою очередь объективно выражает необходимость оптимального физического и духовного воспроизведения человека. , как и всё структурно-функциональное содержание половой любви, имеет определённую направленность - воспроизводство через поколения. Поэтому всё привносимое в половые отношения культурой может соответствовать или не соответствовать природной направленности и поэтому должно подвергаться анализу: насколько те или иные нормы полового поведения соответствуют природе сексуальности человека, так как всякое несоответствующее ведёт либо к болезненным отклонениям, либо к последствиям, отражающимся на состоянии здоровья и судьбе детей. Половая мораль должна строиться и отражать не только опыт поколений, но и прогнозировать и отметать всё непригодное и поощрять всё необходимое, полезное. Отсюда вытекает искусственная ограниченность единой морали (для оценки полового поведения мужчин и женщин), в то время как двойная мораль соответствует правилам полового диморфизма и нуждается в возрождении и развитии ^

Половой диморфизм в телосложении и гормональном статусе.

Общие размеры и пропорции тела. Следует отметить, что половой диморфизм проявляется, прежде всего, в общих размерах тела. В различных популяциях Земного шара разница в длине тела составляет в среднем 9-10 см. Примерно так же отличается и вес тела. Вообще о природе полового диморфизма в размерах тела человека нет единого мнения. Высказывалась гипотеза о полигинном (полигамном) происхождении этого явления (от греч. polys – многий, gyne – жена, т.е. многоженство). Как известно, у многих видов млекопитающих, в том числе и приматов, самцы крупнее самок. У человека половой диморфизм может быть отражением потенциально полигинного взаимоотношения полов, однако в сообществах людей с полигинной брачной системой половой диморфизм даже слабее, чем в моногамных, практикующих единобрачие. Согласно другой точки зрения, бóльшая величина тела мужчин объясняется их преимущественным занятием охотой в палеолите, которое требовало значительной силы, но такая тенденция не прослеживается при сравнении сообществ современных охотников и собирателей, да и мустьерские охотники – (рассмотренные нами) неандертальцы – характеризовались скорее сглаженным половым диморфизмом в телосложении при малом росте. Высказывается так же мнение, что половой диморфизм является прямой генетической функцией увеличения размеров тела. Еще возможно, что выраженность полового диморфизма человека зависит от условий жизни: известно, что мужчины сильнее, чем женщины реагируют на неблагоприятные факторы среды. Половой диморфизм в пропорциях тела можно выявить разными способами, например, сравнением мужчин и женщин одинакового роста (как низкорослых, так и высокорослых). Такие исследования показали, что при одинаковой длине тела у мужчин выше отношение длины рук и ног, у них больше обхват грудной клетки, а ширина таза больше у женщин

Партеногенез (Parthenogenesis - от греч. parthenos - девушка, девственница + genesis -зарождение) - форма полового размножения, при котором развитие организма происходит из женской половой клетки (яйцеклетки) без оплодотворения ее мужской (сперматозоид).

В тех случаях, когда партеногенетические виды представлены (всегда или периодически) только самками, одно из главных биологических преимуществ партеногенеза заключается в ускорении темпа размножения вида, так как все особи подобных видов способны оставить потомство. В тех случаях, когда из оплодотворённых яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворённых - самцы, партеногенез способствует регулированию численных соотношений полов (например, у пчел).

Партеногенез следует отличать от бесполого размножения , которое осуществляется всегда при помощи соматических органов и клеток (размножение делением, почкованием и т.п.).

Различают партеногенез естественный - нормальный способ размножения некоторых организмов в природе и искусственный , вызываемый экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.

Партеногенез у животных

Исходная форма партеногенеза - зачаточный, или рудиментарный партеногенез - свойственен многим видам животных в тех случаях, когда их яйца остаются неоплодотворёнными. Как правило, зачаточный партеногенез ограничивается начальными стадиями зародышевого развития; однако иногда развитие достигает конечных стадий.

При андрогенезе ядро женской половой клетки (яйцеклетки) в развитии не участвует, а новый организм развивается из двух слившихся ядер мужских половых клеток (сперматозоидов). Естественный андрогенез встречается в природе, например у перепончатокрылых насекомых - наездников. Искусственный андрогенез используется для получения потомства у тутового шелкопряда: при андрогенезе в потомстве получаются только самцы, а коконы самцов содержат существенно больше шёлка, чем коконы самок.

В случае гиногенеза ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки, а только стимулирует её развитие (ложное оплодотворение). Гиногенез свойствен круглым червям, костистым рыбам и земноводным. При этом в потомстве получаются одни самки.

У человека известны случаи, когда под влиянием стрессовых ситуаций высоких температур и в других экстремальных ситуациях женская яйцеклетка может начать делится, даже если не оплодотворена, но в 99, 9% случаев она вскоре погибает (по некоторым данным в истории известны 16 случаев непорочного зачатия , имевшие место в Африке и странах Европы).

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Партеногенез у животных

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

11 Марта 2009

Олег Макаров, журнал «Популярная механика» № 3-2009
(редакция выражает благодарность сайту «Вечная молодость»
за помощь в написании статьи)

Большая часть мира живого разделена пополам. По полам. На пол женский и пол мужской. Сделав производство потомства делом двух особей вместо одной, природа совершила шаг вперед, так как смешение генетического материала дает шанс на появление более жизнеспособных организмов. Но есть и обратный путь. Порой в силу разных причин женская особь, давая жизнь потомству, обходится, так сказать, без папы…

Это явление получило название «партеногенез» от двух греческих слов παρθενος – девственница и γενεσις – рождение. Вообще говоря, мы с детских лет знаем, что новые живые организмы вполне могут возникать без всяких там тычинок и пестиков. Кустик клубники, раскидывая по грядке усы, вырастит потомство в виде точно таких же кустиков, воткнутая в землю ветка (модное слово «клон» по-гречески – «черенок») превратится в новое дерево…

Исторически предшествовавшее половому бесполое размножение строится на процессе митоза – простого деления живой клетки. В результате образуются две клетки с одинаковым набором генов – точные копии родительской, сохранившие, образно выражаясь, все ее достоинства и пороки. Изменения от поколения к поколению могут происходить лишь в результате генетических мутаций. Правда, микробы прекрасно приспосабливаются к меняющимся условиям среды вроде воздействия антибиотиков, но они берут числом и скоростью размножения. И даже у них существует что-то вроде полового процесса – обмена генами между клетками одного, а иногда – и совершенно разных видов. А у подавляющего большинства растений и самых примитивных представителей животного царства (вроде дождевых червей и морских звезд), способных к вегетативному размножению, оно дополняет, но не заменяет половой процесс.

Игра природы

При половом размножении чертеж нового организма, заложенный в его ДНК, создается случайным сочетанием генетического материала двух родителей. Игральные кости брошены на стол. Какая комбинация выйдет в итоге, повышающая или понижающая шансы на выигрыш в борьбе за существование – дело случая, но без постоянной перетасовки генов и отбора их оптимальных комбинаций сложные многоклеточные организмы не смогли бы эволюционировать.

Если продолжить ассоциацию с азартными играми, геном эукариотических (имеющих клеточное ядро) организмов, от дрожжей до человека, составлен из двух «колод» – парных генов (аллелей), расположенных на парных хромосомах. Соматические (телесные, от греч. «сома» – тело) клетки при росте организма и замещении отмерших клеток размножаются тем же простым делением – митозом, при котором набор хромосом передается неизменным от родительской клетки дочерним. Мутации в соматических клетках могут привести к различным (обычно неприятным) последствиям, но в следующее поколение они не передаются.

Половые клетки образуются в результате намного более сложного процесса деления – мейоза, при котором из первичных половых клеток – оогониев (женских) и сперматогониев (мужских) образуются соответственно в яйцеклетки и сперматозоиды. При этом диплоидная (несущая в себе полный набор генетической информации в двух парах хромосом) первичная половая клетка превращается в гаплоидную, с одной хромосомой из каждой пары и, соответственно, одним из каждой пары родительских генов. Во время мейоза парные хромосомы обмениваются участками, и каждой яйцеклетке или сперматозоиду достается случайный набор генов, полученных от бабушки и дедушки будущего младенца (или бабочки, цветочка и любого другого способного к половому размножению организма). Две половые клетки сливаются в одну – зиготу, которая некоторое время спустя начнет делиться митотическим способом, развиваясь в зародыш. Но и неоплодотворенная яйцеклетка может начать делиться – именно это и называется партеногенезом. Следует сразу уточнить: партеногенез является не бесполым размножением, а разновидностью полового (с присущими ему биологическими процессами) однако с участием лишь женских половых клеток.

Целомудренные коловратки

Партеногенез в живой природе не является чем-то исключительным. Коловратки – крошечные (от 40 мкм до 2 мм) обитатели пресноводных водоемов, выделенные в систематике в отдельный тип царства «Животные» – уже 40 миллионов лет представлены только женскими особями, производящими потомство исключительно путем партеногенеза. При всей прогрессивности полового размножения вариант с происхождением потомства от одной особи имеет свои плюсы. Например, когда среда благоприятствует быстрому размножению вида и вокруг достаточно пищи для многочисленного потомства, партеногенез дает выигрыш в скорости заселения этой среды. В этом случае можно пожертвовать генетическим разнообразием (потомство несет в себе лишь хромосомы матери), зато мобилизовать на размножение весь потенциал вида. Когда условия изменятся в неблагоприятную сторону, естественный отбор отсеет менее приспособленные организмы. Но коловратки – это скорее исключение из правил. У многих видов растений, членистоногих, земноводных, рептилий и даже птиц существует не облигатная (обязательная) форма партеногенеза, а факультативная – при подходящих обстоятельствах. Например, у некоторых видов тлей переход к партеногенезу и обратно имеет характер сезонных колебаний.

Затосковавшая акула

Удивительно, однако, что порой к партеногенезу прибегают виды живых организмов, которые раньше, что называется, не были в этом замечены. В последние годы описаны несколько поразительных случаев партеногенеза у акул, у которых до этого партеногенеза никогда не наблюдали. В 2001 году в зоопарке Henry Doorly в штате Небраска (США) малоголовая рыба-молот (малоголовая – это видовое название, а не дразнилка) произвела на свет детеныша после длительного пребывания в резервуаре с водой, где не было самцов. Это «непорочное зачатие» поначалу поставило ученых в тупик. В числе прочих рассматривался вариант с длительным сохранением спермы от давнего полового контакта – такое явление «ложного партеногенеза» порой наблюдается в природе. Расставить точки над «i» помог несчастный случай: выросший детеныш погиб от укола ската. Результат ДНК-анализа однозначно показал, что в клетках детеныша не было никакого генетического материала, кроме материнского. Некая программа, спрятанная в ДНК акулы, которая в естественных условиях размножается исключительно через оплодотворение, включила резервный механизм сохранения вида – партеногенез. Таким образом, причиной партеногенетического размножения может стать и отсутствие самцов, например, на границе ареала вида.

Похожий случай произошел в 2002 году в океанариуме г. Детройт (США), а затем в Венгрии. В 2006 году в лондонском зоопарке партеногенетический детеныш вылупился из яйца самки коммодского варана. На воле коммодские вараны также не были замечены в склонности к партеногенезу.

Однако можно ли сказать, что эти детеныши были клонами, точной генетической копией материнских организмов? Нет, в данном случае это не так.

Дело в том, что биологически партеногенез осуществляется в основном двумя путями. Один из них заключается в том, что первичная женская половая клетка, не проходя стадию мейоза, начинает делиться митотическим путем, создавая собственную копию. В случае же с высокоразвитыми животными полученная в ходе мейоза яйцеклетка, имеющая, как мы помним, гаплоидный – половинный – набор хромосом, сливается с другой яйцеклеткой, тоже с половинным, но по-другому скомбинированным набором «бабушкиных» и «дедушкиных» хромосом. В обоих случаях из-за перетасовки аллелей генов, происходящей при образовании гаплоидной яйцеклетки, генотип и определяемые им свойства родившегося с помощью партеногенеза организма будут в той или иной степени отличаться от материнского.

И у акул, и у варана партеногенетические детеныши имели женский пол, что естественно для живых организмов, у которых мужской пол передается через Y-хромосому, находящуюся только в мужских половых клетках. У некоторых видов живых существ наследование пола осуществляется иначе: например, у одной из пород индеек многие яйца развиваются партеногенетически, и из них появляются только самцы. У пчел и муравьев партеногенез используется для регулирования соотношения полов: из оплодотворенных яиц развиваются самки, а из неоплодотворенных – самцы. А некоторые виды костистых рыб «соблазняют» самцов другого вида. Сперматозоид при этом не проникает в яйцеклетку, а только стимулирует удвоение ее хромосом и деление.

Соперники бога

В рассуждениях о партеногенезе неизбежно всплывает тема одного из главных догматов христианства – непорочного зачатия Девы Марии. Не хранят ли евангельские предания свидетельство о партеногенетическом рождении человека? Но в этом случае младенец должен был бы родиться девочкой из-за отсутствия в яйцеклетке Y-хромосом, а участие в непорочном зачатии Св. Духа в компетенцию науки не входит. Однако если вынести за скобки вмешательство сверхъестественных сил, то не только человек, но и любое другое млекопитающее к «непорочному зачатию» неспособны. На пути партеногенеза человека природой воздвигнут мощный заслон, имя которому – геномный импринтинг.

Смысл этого мудреного термина заключается в том, что для развивающегося зародыша млекопитающего, образно говоря, небезразлично, от кого достался тот или иной ген – от мамы или от папы. Ген, отвечающий за развитие какого-нибудь жизненного важного органа, просто не будет проявлять себя, если он имеет неправильный половой маркер. Именно поэтому, даже если яйцеклетка млекопитающего начнет делиться, скажем, под действием неких внешних раздражителей, нет никаких шансов на то, что в результате на свет появится жизнеспособный организм. Геномный импринтинг заблокирует развитие зародыша на ранних стадиях. Если, конечно, в дело не вмешается генная инженерия.

Добиться первого партеногенетического рождения млекопитающих удалось в 2004 году ученым из Токийского сельскохозяйственного университета. Японцы применили разработанную ими технологию гаплоидизации, то есть искусственного (без мейоза) превращения соматических клеток самки мыши в гаплоидные (подобные то ли мужским, то ли женским гаметам) клетки. Затем в лабораторных условиях удалось добиться слияния этих клеток, «обманув» при помощи особых технологий геномный импринтинг. И, наконец, уже в материнском организме, из клетки начал развиваться зародыш.

О том, насколько тяжело далось генетикам вмешательство в святая святых живой природы, говорят цифры. Около 500 искусственно гаплоидизированных клеток дали возможность вызвать всего 24 беременности, из которых только две привели к родам. Развиться в полноценный организм удалось лишь одному детенышу. Впрочем, для начала результат не так уж плох: у овечки Долли на стадии оплодотворенной яйцеклетки было почти 300 сестёр.

Просто фантастика

Клонирование приматов из-за особенностей развития их оплодотворенных яйцеклеток во время самых первых делений технически всё еще невозможно. И ни один серьезный ученый не ставил перед собой задачу репродуктивного клонирования человека. Многочисленные попытки научиться выращивать человеческие эмбрионы методом переноса клеточного ядра – того же самого, с помощью которого родилась Долли – нужны для терапевтического клонирования.

Аферист-первопроходец
С терапевтическим клонированием связан один из крупнейших за последние годы научных скандалов. В феврале 2004 г. журнал Science опубликовал статью одного из ведущих специалистов в области клонирования, корейского ученого У-Сук Хвана и его коллег, о сенсационном результате: впервые в мире получен клонированный человеческий эмбрион, из которого выделена жизнеспособная культура стволовых клеток. В мае 2005 в том же Science появилась вторая сенсация – о создании в лаборатории Хвана уже одиннадцати линий человеческих эмбриональных стволовых клеток, также полученных методом переноса ядра соматической клетки. А уже в конце года среди ученых и журналистов поползли сначала слухи, потом – достаточно обоснованные подозрения… В конце концов Хван признался в том, что все эти результаты были фальсифицированы, ушел со всех официальных постов, и в телевизионном выступлении принес извинения научной общественности и корейскому народу. Правда, под его руководством продолжаются работы по клонированию животных – но в частных компаниях.

При этом, как и при получении культур эмбриональных стволовых клеток из «отходов» экстракорпорального оплодотворения – оплодотворенных про запас яйцеклеток, эмбрион из яйцеклетки с пересаженным ядром донора предполагается разрушать на ранней стадии. Такие клетки не будут отторгаться при клеточной терапии и пересадке донору ядра изготовленных из них тканей и даже целых органов. Но и работы с обычными клетками человеческих эмбрионов, и любое, даже терапевтическое, клонирование человеческих клеток вызывают сопротивление со стороны религиозных фундаменталистов и других блюстителей морали. Это – одна из причин, по которым некоторые специалисты пытались пойти обходными путями, например, получить химерные эмбрионы из ядра соматической клетки человека и яйцеклетки коровы или кролика. Все эти окольные тропы привели в тупики, кроме одной: в июле 2007 г. группе ученых из московского Центра акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН и американской корпорации Lifeline Cell Technology удалось вырастить 6 линий полипотентных (способных, как и эмбриональные, превращаться в любые ткани организма) стволовых клеток из неоплодотворенных человеческих яйцеклеток. Достижение впечатляющее, хотя таким методом можно получать культуры терапевтических клеток только для женщин детородного возраста. И, похоже, это направление развиваться не будет: уже в ноябре того же 2007 г. две группы ученых – из Висконсинского и Киотского университета – одновременно объявили о разработке методов получения искусственно индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) из фибробластов, обычных клеток кожи. Для того, чтобы взрослые клетки «впали в детство», в них пришлось с помощью вирусного носителя ввести работающие копии четырех генов, активных во время эмбрионального развития и заблокированных во взрослом организме. Новую методику уже опробовали во многих лабораториях, а в феврале 2009 человеческие iPSC впервые были использованы для восстановления поврежденного спинного мозга – пока у мышей, но можно надеяться, что через несколько лет дело дойдет до первых клинических исследований на людях.

Возможно, именно эти эксперименты поставят жирную точку на биоэтических спорах, оставив тему партеногенеза авторам фантастических романов, предвещающих появление мира без мужчин. К счастью, пока не похоже, чтобы женщины к такому миру сильно стремились.