Современный мир полон клонированных животных. Все началось с овечки Долли в 1996 году. За ней последовали клонированные мыши, коровы и прочие копытные. На сегодняшний день клонировано более 20 видов животных, включая муху дрозофилу, верблюда и два вида мартышек.
Суть клонирования заключается в том, что из оплодотворенной яйцеклетки удаляют ее собственное ядро и вносят ядро специализированной соматической клетки. В случае Долли это была клетка молочной железы. Эта процедура приводит к совершенно поразительным результатам. Попав в цитоплазму яйцеклетки, соматическое ядро как будто окунается в фонтан молодости. Оно забывает о своем прошлом, о множестве делений и специализаций, которые оно прошло в прошлой жизни, стирает все метки, напоминающие об этих событиях, и оказывается готовым дать чистый старт новой жизни.
Рис. 15–1. Происхождение Копирки.
Первая клонированная кошка по имени CC (Carbon Copy), или Копирка, появилась на свет в 2001 году271. Материалом для копирования послужили ядра питающих клеток яичника черепаховой кошки с белым пятном по имени Радуга (рис. 15–1).
Наши читатели уже достигли 80-го левела в своих генетических скиллах, и для них не составит труда определить генотип Радуги. Если она черепаховая, то, стало быть, одна ее Х-хромосома содержала аллель рыжей окраски, а другая – нормальный аллель. Наши читатели также помнят, что в ходе развития кошек (и самок всех остальных плацентарных млекопитающих) одна из Х-хромосом инактивируется, и в результате в каждой клетке тела работает только одна из них. В части пигментных клеток Радуги инактивировалась нормальная Х-хромосома, а в остальных – мутантная, несущая аллель рыжей окраски. В тех районах шкурки, где большинство пигментных клеток несли активную мутантную хромосому, выросла рыжая шерсть, а в остальных – нормальная. Кроме тех районов, где шерсть была вовсе не окрашена. На груди у Радуги было большое белое пятно. Из этого мы заключаем, что была она гетерозиготой по аутосомному гену Ws, который тормозит миграцию пигментных клеток. До груди Радуги пигментные клетки не дошли. Никакие не дошли, ни нормальные, ни рыжие. Оттого ее грудь осталась белой.
Из яичника Радуги выделили питающие клетки. Из яйцеклетки микропипеткой удалили ядро и заместили его ядром, выделенным из питающей клетки. Реконструированную яйцеклетку стимулировали к развитию электрошоком и трансплантировали в матку серой, полосатой, без рыжих и белых пятен суррогатной матери. В должный срок родилась Копирка.
По генотипу она была точной копией Радуги – донора соматического ядра, но по фенотипу отличалась от оригинала: у нее не было рыжих пятен. Авторы статьи о создании Копирки довольно уклончиво объясняли это отличие копии от оригинала: “Характер пигментации у многоцветных животных определяется не только генетическими факторами, но факторами развития, не контролируемыми генотипом”. Это можно понимать как угодно.
Мы это поняли так. В питающей клетке, из которой было взято ядро для создания Копирки, была инактивирована Х-хромосома, несущая аллель рыжей окраски, а нормальная Х-хромосома была активна. Мы с вами уже говорили о том, что состояние Х-хромосомы стойко передается в ряду соматических клеток. В случае с Копиркой интересно то, что перенос ядра соматической клетки в яйцеклетку не привел к реактивации Х-хромосомы. Следовательно, процедура клонирования не привела к полному репрограммированию[114] ядра.
Павел Бородин все это понял, как только прочитал статью про Копирку. Но журналы тогда были бумажные и приходили в Россию небыстро. Этот журнал пришел через год. Поэтому, когда Бородин послал комментарий про свое понимание в журнал Nature, где была опубликована статья про Копирку, то журнал его поблагодарил, но печатать комментарий не стал, потому что с момента публикации прошел уже год. Из деликатности редактор не спросил, не хочет ли Бородин прокомментировать “Происхождение видов”.
Журнал, конечно, поступил неправильно. Потому что ответ на вопрос о том, почему Копирка не имела рыжих пятен, касается не только Копирки и не только кошек. Эта история показывает, что при переносе ядра соматической клетки в яйцеклетку не происходит полного репрограммирования генома. Некоторые метки сохраняются. Дальнейшие исследования на мышах и коровах надежно подтвердили этот вывод. Может быть, именно с неполным репрограммированием и связаны проблемы со здоровьем и размножением у некоторых клонированных животных. Правда, Копирка обладала завидным здоровьем. Она прожила долгую (18 лет) и счастливую жизнь. В 2006 году она произвела естественным путем трех живых котят и одного мертвого котенка.
История со второй клонированной кошкой (на самом деле это был кот по имени Маленький Ники) вообще загадочная. Про нее мы знаем не из научных статей, а из статьи в газете Guardian272. Согласно этой статье, у женщины по имени Джулия (40 лет) умер любимый мейн-кун по имени Ники (17 лет). Она отправила образцы его кожи генным инженерам компании, которая до этого клонировала Копирку. Те растворили внешнюю оболочку ядра клетки покойного Ники и удалили некоторые регуляторные белки, связанные с его хромосомами. После этого клетку с растворенной ядерной оболочкой соединили с донорской яйцеклеткой, из которой предварительно удалили собственное ядро. Дальше все было по той же схеме, что и с Копиркой, и в срок родился Маленький Ники. Он, по словам Джулии, был точной копией большого Ники. “Когда Маленький Ники зевнул, я даже увидела два пятна у него во рту – прямо как у Ники”, – сообщила она корреспонденту Associated Press. “Маленький Ники любит воду, как и Ники, и он уже прыгнул в ванну, как это делал Ники”.
Нам эта история кажется очень мутной – деталей нет, эксперты сомневаются в том, что можно сохранить живое ядро в кусочке кожи без специальных процедур, и еще сильнее сомневаются в реальности клонирования из мертвых тканей.
Немедленно после смерти структура ядер необратимо нарушается и ДНК начинает деградировать. Поэтому современные клонировщики домашних животных рекомендуют заранее озаботиться сохранением материала для клонирования. Обычно они посылают клиентам пробирку с физраствором и инструкцию о том, как провести биопсию. Клиент возвращает образец в фирму. Там клетки культивируют, замораживают и хранят в жидком азоте до получения запроса на клонирование. Некоторые даже берутся за клонирование умерших питомцев. На этот случай у них есть особый протокол, который предусматривает немедленное охлаждение усопшего животного, завернутого во влажную ткань, до +2–8 градусов Цельсия, срочный запрос на пробирку со средой и дальше по процедуре, описанной выше. Как это ни странно, но даже в мертвом теле отдельные клетки могут оставаться живыми несколько суток. И если их поместить в питательную среду, они просто продолжат жить.
По этой схеме в 2019 году клонировали британского короткошерстного кота Чеснока273. Клетки его кожи культивировали, и в результате переноса их ядер в яйцеклетки нескольких кошек получили 40 эмбрионов. Их трансплантировали четырем суррогатным матерям. Три из них забеременели. У двух случились выкидыши. Третья суррогатная мать через 66 дней после трансплантации родила Чеснока 2.0. Вот такая эффективность клонирования котов достигнута на сегодня. Что касается наружности Чеснока 2.0, то он чуть-чуть отличается от оригинала цветом глаз и отсутствием черного пятна на подбородке. Те из наших читателей, которые еще не забыли историю о том, как формируется окраска кошек и какую роль в этом играет миграция меланобластов, легко найдут объяснения этим несоответствиям.
Клонированием котов люди занимаются, когда им по тем или иным причинам нужно получить точную генетическую копию этих котов. Причины бывают разные. Научные, как в случае с Копиркой, сентиментальные, как в случаях Маленького Ники и Чеснока 2.0, и еще, мы подозреваем, несколько случаев, оставшихся неизвестными. Нам не удалось найти статистику по числу клонированных котов и порядку цен за это удовольствие. Клонировщики собак более откровенны. Одна из фирм, которые этим занимаются, утверждает, что она одна с 2005 по 2015 год клонировала 700 собак по цене 100 тысяч долларов за каждую274.
Слухи о возможности клонирования мертвых животных питают надежды на клонирование давно вымерших животных: мамонтов, саблезубых тигров и прочих животных из “Парка юрского периода” и “Ледникового периода”. Мы полагаем, что эти надежды имеют мало оснований. ДНК – очень хрупкая молекула. Отдельные ее фрагменты, как правило, очень короткие, могут сохраняться десятки и сотни тысяч лет в подходящих условиях (сухо, холодно и стерильно). Но для клонирования нужны не фрагменты, а полностью сохранная ДНК, и не просто чистая ДНК, а ДНК в составе хромосом. Так что на успех возрождения саблезубого тигра путем клонирования пока рассчитывать не приходится. Есть идеи о том, как его воссоздать путем редактирования генома современного тигра, но об этом чуть позже.