11. ЧЕРВЯЧОК-ДОЛГОЖИТЕЛЬ: r --> K ПЕРЕХОД?
Теперь речь пойдет о сравнительно простом объекте - черве нематоде Caenorhabditis elegans. Его организм состоит всего из 945 клеток, возникновение и судьба каждой из них уже прослежена эмбриологами. Оказалось, что в геноме червя есть несколько генов, мутации по которым увеличивают продолжительность его жизни. По данным канадского биолога С.Хекими, одновременное выключение двух из этих генов продлевает более чем в пять раз жизнь организма [6]. При этом увеличивается продолжительность стадий как личинки, так и взрослого червя; уменьшаются плодовитость, подвижность, потребление животным пищи и возрастает устойчивость к повреждающему действию повышенной температуры среды, перекиси водорода и условий, стимулирующих образование супероксида (таких, как обработка ультрафиолетовым светом, метилвиологеном или кислородом в высокой концентрации). В 1997 г. тот же автор обнаружил у человека ген, весьма близкий к одному из двух упомянутых генов нематоды. Подобный ген был также найден у дрожжей. Сейчас кое-что уже известно о функции кодируемого им белка: он играет важную роль в переключении с бескислородного (анаэробного) метаболизма дрожжевых клеток на кислородный (аэробный). В частности, этот белок необходим для включения работы гена, кодирующего один из ферментов углеводного синтеза. И, что особенно важно в нашем случае, - для синтеза кофермента Q (КoQ), семихинонная форма которого служит прекрасным восстановителем кислорода в супероксид. Опытами других исследователей показано, что мутация в гене фермента, синтезирующего КoQ, резко понижает токсичность высоких концентраций кислорода для дрожжевых клеток [7]
Ранее гены, которые сокращают продолжительность жизни (хотя и не так сильно, как у червя) и одновременно увеличивают чувствительность организма и клеток к действию окислителей, температуры и голодания, были описаны у дрозофилы и дрожжей. Ш.Мураками и Т.Э.Джонсон предложили назвать такие гены геронтогенами [8].
Но вернемся к опытам на нематоде. Двойной мутант Хекими, как можно заметить, демонстрирует черты, противоположные тем, что были обнаружены Муром на его трансгенном табаке: нематода медленнее растет, ее метаболизм заторможен (прежде всего, видимо, митохондриальное дыхание, если учесть вероятное прекращение биосинтеза КоQ, ключевого компонента дыхательной цепи). Иными словами, нематоду удалось искусственно сдвинуть в сторону К-стратегии (Хекими), в то время как табак, а вслед за ним и мышь - в сторону r-стратегии (Мур).
12. ВОЗМОЖНЫЙ МЕХАНИЗМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТРАТЕГИЙ
Остается неясно, каким образом переключение стратегий может происходить в естественных условиях. Заманчиво предположить, что центральную роль играют здесь все те же активные формы кислорода.
Клетки организма постоянно поддерживают такой баланс процессов образования и дезактивации АФК, при котором их концентрация находится на очень низком уровне. Если ухудшаются условия существования организма, его деятельность активизируется, чтобы противостоять ставшей более агрессивной среде. Повышаются энергозатраты, и, стало быть, стимулируется дыхание - главный процесс, поставляющий энергию. Но ведь за счет активации дыхания увеличивается продукция АФК, а их повышенный уровень ускоряет старение и сокращает продолжительность жизни. Так возникают активные, мощные формы живых существ, этакие "сверхособи", обреченные, однако, на раннюю смерть от рака, вирусных инфекций или, наконец, от старости.
Менее ясна связь между АФК и плодовитостью. Однако уже установлено, что по крайней мере у некоторых типов клеток активные формы кислорода резко увеличивают темп клеточных делений.
Не вызывает сомнений, что АФК - главные мутагены аэробных клеток. Повышенный мутагенез не только уменьшает продолжительность жизни, но и увеличивает генетическое разнообразие потомства. Некоторые из изменений, возникших в результате атаки молекул ДНК активными формами кислорода, могут оказаться полезными и закрепиться в результате естественного отбора. Тем самым организм приспособится к изменившимся условиям внешней среды, исчезнет его повышенная активность, снизится скорость дыхания, а с нею - и уровень АФК. Последнее приведет к уменьшению темпа размножения и увеличению продолжительности жизни, т.е. произойдет смена r-стратегии на К-стратегию.
Изложенная здесь сравнительно простая ("линейная") схема, если она действительно работает, наверняка содержит системы обратных связей, усиливающих сигналы, которые вызывают переключение стратегий. На клеточном уровне это может быть, например, ускоренное укорочение концевых (теломерных) участков ДНК под действием активных форм кислорода, концентрация которых растет при К --> r-переходе [9]. Это должно сократить число клеточных делений и ускорить старение клетки [10].
Другим примером такого рода усиления сигнала может быть индукция биосинтеза белков теплового шока в ответ на повысившееся количество денатурированных белков. Скорость их денатурации должна возрастать в неблагоприятных условиях как из-за увеличения уровня АФК, так и по другим причинам, а ответный рост концентрации шаперонов приведет к эффекту, описанному Муром.
Интересно, что уменьшение уровня АФК при снижении активности организма, т.е. r --> K-переходе, имеет свои ограничения. В наших опытах показано, что, если электрический мембранный потенциал - "предшественник" АТФ в системе производства полезной энергии митохондриями - достигнет некоего критического уровня, скорость генерации активных форм кислорода дыхательной цепью резко возрастает [11]. Этот пороговый уровень может быть превзойден в состоянии полного покоя, когда расход АТФ минимален и скорость дыхания лимитируется доступностью аденозиндифосфата (АДФ) - продукта распада АТФ при работе. Иначе говоря, безделие вредно для здоровья, поскольку чревато накоплением ядовитых производных кислорода.
13. ЧЕЛОВЕК И МЕХАНИЗМЫ ЭВОЛЮЦИИ
Мы рассмотрели пример возможного механизма, который способен ускорить биологическую эволюцию. Он заключается в смене популяцией стратегии жизни: в ответ на ухудшение условий появляются более мощные, активнее дышащие и размножающиеся особи с укороченным сроком жизни (r-стратегия). Выживание в процессе отбора более приспособленных организмов снижает их активность, скорость дыхания и темп размножения, но увеличивает продолжительность жизни (К-стратегия). На биохимическом уровне роль главного переключателя могут играть, как упоминалось, активные формы кислорода.
В рамках изложенной концепции любой из ныне живущих видов использует одну из двух названных стратегий либо находится на стадии перехода от одной стратегии к другой.
Человек не может быть исключением из этого правила, если оно универсально для всех организмов. В то же время человек, развиваясь первоначально как биологический вид, достиг такой стадии, когда перестал полагаться на механизмы биологической эволюции. Когда нам надо взлететь, мы строим самолет, а не ждем миллионы лет, пока у нас за спиной отрастут крылья. Присущие нам специализированные механизмы эволюции, коль они действительно существуют, - не более чем атавизм, который может быть далеко не безобидным. Например, как уже отмечалось, переход к r-стратегии чреват сокращением продолжительности жизни, подверженностью в более раннем возрасте злокачественным заболеваниям и тому подобным, мягко говоря, "неудобствам". Есть надежда, что выяснив механизмы, переключающие r- и К-стратегии, и научившись ими управлять, мы могли бы покончить с такого рода опасным атавизмом и продлить время здоровой жизни людей.
В заключение следует подчеркнуть, что рассмотренное биологическое устройство, способствующее эволюции, лишь частный пример, иллюстрирующий современное состояние проблемы. Вполне вероятно, что живая природа изобрела и другие способы ограничивать случайный поиск оптимального для данных условий варианта дальнейшего развития. Применительно к человеку любой из таких механизмов может выглядеть как врожденный и подлежащий исправлению дефект, поскольку то, что хорошо для эволюции вида, не всегда оптимально для индивидуума.
Я благодарен Д.А.Кнорре, обратившему мое внимание на работу Макартура и Уилсона, а также С.П.Маслову, Э.Муру, А.С.Северцову, Ф.Ф.Северину, М.В.Скулачеву, А.Н.Хохлову и М.Ю.Шерману за ценные советы при обсуждении работы и конструктивную критику.
14. Клонирование: "за" и "против"
"Мы не должны снимать с людей копии, поскольку нам следует относиться к каждому ребенку как к индивиду, а не как к копии другого человека."
Йен Вилмут
"Когда-то общество считало аборт убийством. Несколько десятилетий спустя он стал конституционным правом американки. То же самое и с Долли. Дело не в том, что она — овца, а в том, что мы ведем себя, как бараны."
Раввин Моисей Тендлер
Религиозный университет, Нью-Йорк
"Сейчас уже говорят, что клонированием можно достичь того, что все человечество будет состоять из гениев, равных Толстому и Эйнштейну. Этого не будет и не надо (это был бы кошмар), но к концу следующего столетия (хотите пари?) большинство населения планеты будет состоять из клонированных (никакие указы нынешних правителей и церковных иерархов от этого искушения человечество не избавят)".
Владимир Войнович
Станислав Лем изобрел свой собственный способ клонирования человека. Благодаря одному космическому спецэффекту его любимый герой Ийон Тихий внезапно обрел двойника, потом другого и, наконец, "когда я пришел в себя, каюта была набита людьми. Передвигаться по ней можно было только с большим трудом. Как оказалось, все люди были мною из разных дней, недель, месяцев, а один, кажется, даже из будущего года".
Но осложнения, возникшие у Ийона Тихого в связи с его удвоением и утроением, - лишь бледная тень тех грозных проблем, которые могут встать перед человечеством ныне. Бросить вызов Богу, если угодно - Богу живой Природы, нарушить установленные ею запреты - вот что, в сущности, означает попытка клонировать взрослый организм. Природой отработан сложнейший и тончайший механизм подготовки половых клеток к выполнению их функции: дать начало новой жизни. Клонирование, то есть воспроизведение копии взрослого существа из его не-половых клеток - вот это и есть попытка прорваться сквозь запреты природы.
Год назад человечество было потрясено сообщениями о появлении Долли - шотландской овечки, представляющей, как утверждают ее создатели, точную копию ее генетической материи. Позже появился американский бычок Джефферсон и бычок, выведенный французскими биологами. Публично обсуждается перспектива проведения работ по клонированию человека.
Минувшие месяцы дали специалистам возможность трезво осмыслить ситуацию, оценить методические и технологические трудности, лежащие в области клонирования высших млекопитающих. Обдумать, наконец, и этические проблемы: ведь, при клонировании человека каждая "неудачная копия" окажется уродом, но при этом полноправным человеком и за его уродство ответственность будет нести фактически все человечество. Будет нести как сообщество людей, которые не сумели остановить безнравственные посягательства науки. В публикуемой дальше подборке высказываются мнения "за" и "против" клонирования, дается хронология работ по клонированию амфибий и млекопитающих, рассказывается об американском физике Сиде, чьи громогласные заявления о намерении приступить к работам по клонированию человека вызвали бурную реакцию в общественном мнении. * Хронология клонирования
* Игорь Лалаянц: "Клонировать? Конечно!"
* Интервью с д.б.н. С.В. Савельевым
* Алексей Левин, "Клонировать или нет?"
* Григорий Зеленко, "Промежуточный итог"
* В 20-ые годы...
* Владимир Порус, "Мы имеем науку, какую заслуживаем"
Хронология клонирования
1883 год - открытие яйцеклетки немецким цитологом Оскаром Гертвигом (Хертвигом, 1849-1922).
1943 год - журнал "Сайенс" сообщил об успешном оплодотворении яйцеклетки "в пробирке".
1953 год - Р.Бригс и Т.Кинг сообщили об успешной разработке метода "нуклеотрансфера" - переноса ядра клетки в гигантские икринки африканской шпорцевой лягушки "ксенопус".
1973 год - профессор Л.Шетлз из Колумбийского университета в Нью-Йорке заявил, что он готов произвести на свет первого "бэби из пробирки", после чего последовали категорические запреты Ватикана и пресвитерианской церкви США.
1977 год - закончилась публикация серии статей о работах профессора зоологии Оксфордского университета Дж.Гердона, в ходе которых было клонировано более полусотни лягушек. Из их икринок удалялись ядра, после чего в оставшийся "цитоплазматический мешок" пересаживалось ядро соматической клетки. Впервые в истории науки на место гаплоидного ядра яйцеклетки с одинарным набором хромосом было внесено диплоидное ядро соматической клетки с двойным числом носителей генетической информации.
1978 год - рождение в Англии Луизы Браун, первого ребенка "из пробирки".
1981 год - Шетлз получает три клонированных эмбриона (зародыша) человека, но приостанавливает их развитие.
1982 год - Карл Илмензее из Женевского университета и его коллега Питер Хоппе из лаборатории Джексона в Бар-Харборе, штат Мэн, в которой с 1925 года разводят мышей, получили серых мышат, перенеся ядра клеток серого зародыша в цитоплазму яйцеклетки, полученной от черной самки, после чего эмбрионы были перенесены в белых самок, которые и выносили потомство. Результаты не были воспроизведены в других лабораториях, что привело к обвинению Илмензее в фальсификации.
1985 год - 4 января в одной из клиник северного Лондона родилась девочка у миссис Коттон - первой в мире суррогатной матери, не являющейся матерью биологической (то есть "бэби Коттон", как назвали девочку, была зачата не из яйцеклетки миссис Коттон). Был вынесен парламентский запрет на эксперименты с человеческими эмбрионами старше четырнадцати дней.
1987 год - специалисты Университета имени Дж.Вашингтона, использовавшие специальный фермент, сумели разделить клетки человеческого зародыша и клонировать их до стадии тридцати двух клеток (бластов, бластомеров), после чего зародыши были уничтожены. Тогдашняя американская администрация пригрозила лишать лаборатории дотаций из федеральных фондов, если в них будут проводиться подобные опыты.
1996 год - 7 марта журнал "Нейчур" помещает первую статью коллектива авторов из института Рослин в Эдинбурге, которые сообщили о рождении пяти ягнят, полученных без участия барана: в цитоплазматические мешки яйцеклеток были перенесены ядра культуры эмбриональных клеток, полученных от другого зародыша. Администрация Билла Клинтона еще раз подтверждает свое намерение лишать поддержки федеральных фондов всех, кто вознамерится экспериментировать с человеческими эмбрионами; так, был лишен субсидий исследователь из Университета Вашингтона, осуществлявший анализ пола зародыша и анализ дефектных генов на стадии восьми клеток.
1997 год - 27 февраля "Нейчур" поместил на своей обложке - на фоне микрофотографии яйцеклетки - знаменитую овечку Долли, родившуюся в том же институте Рослин в Эдинбурге. В конце июня Клинтон направил в конгресс законопроект, запрещающий "создавать человеческое существо путем клонирования и ядерного переноса соматических клеток".
1997 год - в самом конце декабря журнал "Сайенс" сообщил о рождении шести овец, полученных по рослинскому методу. Три из них, в том числе и овечка Полли, несли человеческий ген "фактора IX" ("фактора 9"), или кровеостанавливающего белка, который необходим людям, страдающим гемофилией, то есть несвертываемостью крови.
1997 год - в США издается книга Майкла Смита "Клоны", в которой рассказывается о клонировании людей в подземных тоннелях вокруг Лос-Анджелеса (см. "Знание-сила", 1998, N4, стр. ).
1998 год - чикагский физик Сиди объявляет о создании лаборатории по клонированию людей: он утверждает, что отбоя от клиентов у него не будет.
1998 год, начало февраля - в Москве состоялась премьера американского фильма "Пришельцы. Вокрешение", по ходу которого в XXII веке военные исследователи клонируют земную женщину, чтобы изъять из нее (ее грудной клетки) развивающееся в ней маленькое неземное существо.
1998 год, начало марта - французские ученые объявили о рождении клонированной тёлочки.
15. Клонировать? Конечно!
В Москве, в кодаковском "Киномире", что на Пушкинской, в момент написания этой статьи идет фильм французского режиссера Жан-Пьера Жюне, который поставил в Голливуде очередную серию "Пришельцев". На этот раз ее можно было бы назвать не серия "Воскрешение", а, следуя логике численных обозначений, "Клон8", поскольку сама идея сериалов хорошо укладывается в концепцию клонирования, то есть воспроизведения достаточно точных копий. С подобным голливудовским клонированием мы хорошо знакомы на примерах Джеймса Бонда и "Челюстей", "Назад в будущее" и "Парка юрского периода". Можно также добавить сюда бесконечный "Один дома", "Иллюзию убийства" и так далее...
Очередная серия "Воскрешения" - об Элен Рипли, командире космического звездолета ХХII века, роль которой играет Сигурни Уивер. Как писал один из критиков, явно фанат группы "Перченые девочки" ("Спайс герлз"), на этот раз воскрешение Рипли из мертвых "приправлено парочкой-другой генов пришельцев".
И хотя автором сценария обозначен сам Жюне, идея картины будто бы "склонирована" с книги Майкла Смита "Клоны", которая вышла чуть раньше фильма. Можно дать голову на отсечение, что не читали книгу и не смотрели фильма участники бурной дискуссии, вдруг вспыхнувшей в связи с заявлением американского физика Сиди, что он готов клонировать в своей лаборатории людей. Но почему же тогда участники этой дискуссии чуть ли не солидаризуются с идеями писателя и кинорежиссера?
Думается, можно считать, что сюжеты всех современных авторов "склонированы" с увидевшего свет в 1818 году романа "Франкенштейн" Мэри Уолстоункрафт, более известной по имени своего мужа Шелли. Она силой своего творческого гения сотворила некоего монстра, за которым потом до самого Северного полюса гоняется недотепа ученый.
Человеку свойствен страх перед новым и неизведанным. Сейчас уже забыли, что в конце семидесятых мир всколыхнула гораздо более жаркая дискуссия о возможности клонирования людей, возникшая после успешного клонировання лягушек. В ту пору ученые отмахнулись: "Млекопитающие - не лягушки. Понадобятся долгие десятилетия, если не сотни лет, чтобы научиться работать с гораздо меньшими яйцеклетками людей".
Но тогда же на волне общественного интереса Айра Левин, известный американский журналист, пишущий на темы науки, быстро опубликовал книжку "Мальчики из Бразилии", в которой рассказывалось, как в далеких джунглях этой страны клонируют гитлеров из клеток кожи фюрера... И все же не будем забывать, что полное название книги Мэри имело продолжение: "Или современный Прометей". Согласно греческому мифу, Зевс в конце концов простил "мятежника" и отпустил его с гор Кавказа.
Так что прежде всего постараемся не поддаваться страхам перед новым и неизведанным. А вспомним, что клонирование постоянно происходит в естественных условиях, когда рождаются однояйцевые, или идентичные близнецы. Идентичны они в своем генном наборе, что легко доказывается возможностью пересадок органов и тканей между ними. Просто развитие нескольких зародышей из одного оплодотворенного яйца происходит редко и непредсказуемо.
При использовании клонирования, сетуют противники женского равноправия и феминизма, не нужны будут мужики. Это неверно с биологической и социальной точек зрения. Наши женщины вынуждены были после войны обходиться без мужчин, не пришедших обратно. Вряд ли это принесло кому-нибудь пользу. И вряд ли женщины, подобно геродотовским амазонкам, смогут и в плане продолжения рода всегда обходиться без мужских половых клеток. Здесь научные возражения гораздо более серьезны. Но о них чуть позже. Клонирование будет нарушать "промысел божий", заявляют с амвона. Хорошо, отвечают ученые, аппендицит тоже в божьих "руцех", однако никто, даже сам патриарх и папа, не обходится без услуг врачей. Ученые же говорят как раз об "исправлении" тех генетических дефектов, которые и возникли-то благодаря божьему "недосмотру".
Таким образом, эмоциональные возражения против клонирования людей не имеют под собой какой бы то ни было рациональной базы. Против нового направления в репродуктивной технологии человека протестуют те же люди, что пикетировали против "Последнего искушения Христа" режиссера Скорсезе. Я сам в 1988 году был свидетелем подобных выступлений перед кинотеатром в центре Лондона. Потом все успокоилось.
Точно так же, как и после рождения девочки у первой суррогатной матери. Британские газеты шумели тогда о "распродаже старой доброй Англии". Баронесса Уорнок организовала комиссию в парламенте, чтобы разобраться с этим вопросом. Парламент принял ее рекомендации, запрещающие клонировать человеческие зародыши старше двухнедельного срока развития. Суррогатное материнство никто не запрещал.
Серьезнее возражения ученых и медицинских генетиков. Они боятся мутаций и возникающих в результате их появления уродств и рака. Речь также идет о дороговизне клонирования, при котором очень много клонов просто не доживают до стадии подсадки в матку. Кроме того, не следует забывать и об укороченных теломерах, которые являются молекулярными часами, отмеряющими время жизни наших клеток (см. "Знание-сила", 1998, N2). Однако теломерный запрет можно обойти, используя для переноса в яйцеклетку ядра из так называемых наивных клеток.
Эти клетки как бы останавливаются в своем развитии на ранних этапах созревания зародыша и в таком "замершем" состоянии они существуют в организме вплоть до конца его жизни. Они не проходят длительный путь специализации, как другие клетки организма, а это дает основания надеяться, что их генетический материал эффективнее использовать, чтобы дать старт новой жизни, и что "теломерные часы" в них сделали лишь первые обороты, а значит, не слишком сильно повлияют на продолжительность жизни будущего организма.
Все это сулит открытие уникальных перспектив для человечества.
Клонирование органов и тканей - это задача номер один в области транспланталогии, травматологии и в других областях медицины и биологии (см. "Знание-сила", 1998, N4). При пересадке клонированного органа не надо думать о подавлении реакции отторжения и возможных последствиях в виде рака, развившегося на фоне иммунодефицита. Клонированные органы станут спасением для людей, попавших в автомобильные аварии или какиенибудь иные катастрофы, или для людей, которым нужна радикальная помощь из-за заболеваний пожилого возраста (изношенное сердце, больная печень и т.д.).
Самый наглядный эффект клонирования - дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей. Миллионы семейных пар во всем мире сегодня страдают, будучи обреченными оставаться без потомков. По признанию Андрея Акопяна, директора Республиканского Центра репродукции человека Минздрава РФ, у нас в стране бесплодна каждая шестая - седьмая семейная пара. Какие трагедии, какие семейные драмы возникают на этой почве! И вот, оказывается, эту ситуацию можно изменить. Можно иметь своего собственного ребенка, реальное продолжение самого себя во времени.
Далее. Клонирование поможет людям, страдающим тяжелыми генетическими болезнями. Если гены, определяющие какую-либо подобную болезнь, содержатся в хромосомах отца, то в яйцеклетку матери пересаживается ядро ее собственной соматической клетки, - и тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, точная копия матери. Если эти гены содержатся в хромосомах матери, то в ее яйцеклетку будет перемещено ядро соматической клетки отца, - оявится здоровый ребенок, копия отца.
И еще. Любители всяческой экзотики, наверное, никогда не переводились среди рода человеческого. Есть они и сейчас: и те, кто завещают отправить свой прах на ракете в сторону Солнца, и те, кто тратят десятки тысяч долларов на сохранение своего тела в криогенных камерах до того времени, когда медицина сумеет вернуть их в нормальное состояние и избавить от неизлечимых сегодня болезней. Думается, и в области клонирования найдутся подобные любители экзотики. Одни пожелают увидеть свою собственную копию, свое телесное "альтер эго" еще при своей жизни. Другие захотят "возродиться" в иную историческую эпоху: спустя 50 - 100 лет.
Более скромная, но не менее важная задача клонирования - регулирование пола сельскохозяйственных животных и клонирование в них сугубо человеческих генов, "терапевтических белков", которые используются для лечения людей. Например, гемофиликов, которые страдают от мутаций в гене, кодирующем кровеостанавливающий белок ("фактор IX"). Сегодня эти белки добывают из крови доноров, а те бывают разные, в том числе и инфицированные вирусом СПИДа. Вот почему гемофилики считаются "группой риска" по СПИДу. В последнем номере за 1997 год журнал "Сайенс" сообщил о клонировании американскими учеными шести овец, три из которых несли человеческий ген фактора IX. Героиней стала овечка Полли, у которой ген активно работает! Со временем, когда она подрастет и обзаведется своим потомством, в ее молоке будет и человеческий белок, отличающийся от овечьего. Так овечка Полли станет служить на благо человечеству.
Учтя опыт шотландцев, американцы несколько модифицировали метод клонирования, использовав ядра эмбриональных, то есть зародышевых, фибробластов - клеток, дающих соединительную ткань, взятых из взрослого организма. Тем самым они резко увеличили эффективность метода, а также облегчили задачу введения "чужого" гена, поскольку в культуре фибробластов это делать значительно легче и дешевле.
Обошли они с помощью зародышевых клеток и теломерный "запрет". Вполне возможно, что все эти разумные доводы повлияли на американских законодателей, которые приняли в конгрессе билль о клональных правах: клонирование человека запрещается всего лишь на десять лет, запрет не распространяется на животных и клонирование органов и тканей... А 14 февраля, в день святого Валентина, "Радио России" сообщило, что ученые Йоханнесбургского университета обратились в свой Национальный этический комитет с просьбой разрешить им работы по клонированию человека. Вспомним, кстати, что первая пересадка сердца человеку была сделана именно в Йоханнесбурге.
Старая, старая "Сказка для научных сотрудников младшего возраста"
- Вылупился, - спокойно сказал Роман, глядя в потолок.
- Кто? - Мне было не по себе: крик был женский.
- Выбегаллов упырь, - сказал Роман. - Точнее, кадавр.
А.Стругацкий, Б.Стругацкий.
"Понедельник начинается в субботу".
Рождение человека будит в нас размышления о тайнах возникновения жизни. Философские вопросы бытия встают перед нами, и неизменно удивление: как? Как это произошло? Трудно найти в нашем мире явление, сопоставимое с поразительным феноменом эмбрионального развития. Спор о том, как оно происходит, по-прежнему не решен. Сегодня мы столкнулись с тем, что человечеству предлагают использовать эту тайну вполне поземному, в собственных нуждах. Что это? Мистификация или величайшее открытие двадцатого столетия? А может быть, игра вслепую, наугад? Об этом наш корреспондент Екатерина Павлова беседует с доктором биологических наук, заведующим лабораторией развития нервной системы человека Института морфологии человека РАМН Сергеем Вячеславовичем Савельевым.
- Сергей Вячеславович, сейчас на наших глазах происходит невероятный взрыв интереса к генетике. Это вызвано широковещательными сообщениями ученых о достижениях в клонировании. Фотографии овечки Долли обошли все печатные издания мира. Но вам как эмбриологу лучше, чем кому-либо известно, сколь сложен и даже загадочен процесс эмбрионального развития. Наверное, следовало бы восхищаться тем, что он вообще возможен. Мы не сознаем того, что взрослый организм - это лишь одна стадия в длинной последовательности ступеней развития. И как знать, главная ли...
- Эмбриогенез - удивительная вещь. Из генетической линейной структуры ДНК получается трехмерный организм. Как - до сих пор никто не знает.
Существует линейная запись генетического кода в молекулах ДНК, она представляет собой запись последовательности аминокислот для молекул различных белков. Аминокислоты собираются в белки. Но ген - это линейная структура, нет в них никакой записи формы уха, нет записи формы глаза, носа или длины ног. Да и быть не может. Там записаны только белки, из которых все строится, и как максимум время появления белков, или, как говорят генетики, время экспрессии генов. Часть генов репрессирована, то есть неактивна, часть генов - активна.
В эмбриональном развитии в разное время появляются разные белки. Существуют гены-регуляторы, которые регулируют время и скорость синтеза или количество синтезируемого белка. И все. К форме организма это не имеет никакого отношения. Например, мы можем взять клетку с внутренней стороны щеки, размножить ее и получить килограмм таких клеток. И что дальше? Удастся ли из этого килограмма клеток сделать хотя бы кончик вашего носа при том, что мы многое умеем в генетике? Никогда в жизни, потому что мы не знаем законов, по которым из линейной структуры белков возникает трехмерная форма.
Размножать клетки в пробирке сейчас уже может любой лаборант, а вот сделать из них хоть что-нибудь вне организма нельзя. Проблема не только сложна, но даже драматична в том смысле, что механизмами формообразования, то есть превращения линейной структуры в форму, на сегодняшний день никто не занимается. По сути дела, за последние несколько десятилетий мы далеко не продвинулись. Более того, чем дальше, тем яснее становится, что генетической детерминации развития нет, судьба клеток не закодирована геном, она вероятностна. Звучит ошеломляюще, но это так. Законы формообразования играют в эмбриогенезе не меньшую роль, чем генетическое наследование.
Вот вам пример, который, кстати, прекрасно демонстрирует и то, насколько иллюзорны могут быть научные победы. Некоторое время назад группа генетиков получила Нобелевскую премию за открытие генетической детерминации развития формы мозга. На ранних стадиях развития в мозге возникают складочки, которые называются сегментами головного мозга или нейромерами. Они обозначают будущие места выхода черепно-мозговых нервов, то есть представляют собой эмбриональную временную структуру, которая потом исчезает. Было показано, что нейромеры возникают в точном соответствии с активацией определенных генов. На каждые два сегмента приходится экспрессия одного гена. Вот, казалось бы, как все хорошо: ген экспрессировался - появилось два нейромера, два сегмента головного мозга. Учитывая, что работают гены с перекрыванием, получается, что каждая пара сегментов закодирована парой определенных генов. Вот вам и Нобелевская премия.
А что же происходит на самом деле? При внимательном чтении статей авторов эксперимента, из их же собственных данных делается ясно, что соответствующие гены проявляются в зоне образования складочек после того, как структуры возникли и исчезли! Не гены определили появление складочек в мозге, а морфологические структуры появились и привели к их проявлению. Но в генетическом подходе заложен некий стереотип, который не позволил ученым признать, что большое событие может предшествовать маленькому; поэтому, предпочитая не верить глазам своим, они объяснили то, что видят, привычным образом. И сделали вывод, что форма мозга генетически предопределена, хотя факты говорят об обратном.
Само явление уже подробнейшим образом разобрано. А вот как сначала возникла форма, а уж потом активировались гены - абсолютно не ясно. В этом-то весь фокус. Хотя примеров того, что сначала происходит морфологическое событие, а затем уже экспрессируются гены, достаточно много. Особенно хорошо это видно на ранних стадиях эмбриогенеза, когда количество работающих генов еще не так велико. Дальше картина начинает маскироваться, и на поздних стадиях развития уже, конечно, невозможно отличить, где причина, а где следствие.
У нас есть определенные представления по поводу механики развития, но понастоящему законов формообразования мы не знаем ни одного. И более того, не занимаемся ими. Уровень нашего незнания эмбриогенеза очень высок. Более или менее прилично современная наука представляет себе генетику организмов, клеток, событий, финальную анатомию, а вот механизмы развития так и остаются тайной.
Генетический подход - эта новая религия XX века - себя в известной степени исчерпал. Поэтому генетики сегодня пытаются привлечь в свою область средства из той области, которая к ним отношения не имеет. И именно поэтому мы сегодня обсуждаем проблему клонирования.
- В зоотехнике известны методы получения клонов высокопородных животных, основанных на оплодотворении "в пробирке". Насколько работа шотландских ученых с ними сопоставима?
- Что такое оплодотворение "в пробирке"? Берут яйцеклетки у женщины из яичника, выпускают их в чашку Петри. Какая-то из яйцеклеток оказывается зрелой. Потом подпускают мужскую сперму. Сперматозоид внедряется в эту яйцеклетку. Дальше есть три варианта. Либо инкубируют яйцеклетки пару дней, а затем впрыскивают их через трубу в матку, подготовленную для прикрепления зародыша, то есть для имплантации.
Или же берут эти оплодотворенные яйцеклетки, отбирают ту, что начинает дробиться, и несколько дней держат в баночке с физиологическим раствором, чтобы она поделилась побольше. Это повышает вероятность удачной имплантации, которая в норме-то происходит через две недели. Подождут, пока появятся подходящие условия, и тоже впрыскивают все это в матку.
Третий вариант - самый сложный, когда сперматозоид никак не может пробиться в яйцеклетку. Тогда берут, вытряхивают из него ядро, засасывают в капилляр, что тоже, кстати, абсолютно элементарно, и может быть продемонстрировано в течение получаса. Протыкают яйцеклетку и вводят ядро сперматозоида в яйцеклетку. Этим успешно занимаются уже сорок или пятьдесят лет! Клонирование овцы отличается лишь тем, что взяли ядро из соматической клетки, а не из половой клетки. Убрали ядро материнской яйцеклетки, а соматическое ядро туда посадили.
На мой взгляд, методически такой эксперимент даже не имеет прямого отношения к генетике, это ветеринария. Пересадили ядро примитивной техникой. В эмбриологии такие опыты делаются с начала века. Например, пересаживали ядра эмбриональных клеток лягушки в зародышей вьюна и наблюдали деления. Частота делений была, как у лягушки, а форма - как у вьюна. Это вульгарная технология. Вообще ядра пересаживали многократно, особенно трансплантацией ядер увлекались в шестидесятые годы. Если "поднять" научную литературу этих лет, возможно, окажется, что и соматические ядра тоже уже пересаживали. Абсолютно ничего нового в этом нет.
|