В ноябре 1955 года британская газета опубликовала объявление: разыскиваем женщин, которые зачали ребёнка самостоятельно, без мужчины. Вознаграждения за непорочное зачатие не обещали: это ученая-генетик Хелен Спервей искала подтверждения своей гипотезе о том, что люди могут размножаться делением — или с помощью партеногенеза. И в самом деле, птицы порой могут размножаться без самцов, так почему бы и млекопитающим не попробовать? А может, мы уже так размножаемся, просто никто не проверял?
Так могут ли люди размножаться «в одиночку»?
Механизмы «непорочного зачатия», или как проверяли гипотезу
Ученые, разыскивающие женщин с историей размножения партеногенезом, придумали два возможных объяснения гипотезы: как бы естественный аналог клонирования, когда зародыш «отпочковывается» от маминой клетки и имеет ее точный генетический набор — как идентичный близнец. Или же яйцеклетка самооплодотворяется, сливаясь с другой яйцеклеткой или самостоятельно начиная делиться.
В обоих случаях возможно было наследование только материнских ХХ хромосом — а значит, из откликнувшихся на объявления пар выбрали только мам с дочками, причем максимально похожих внешне. Таких пар оказалось 19.
Первый же отсев с помощью обследования девственной плевы оставил всего 8 пар. Как оказалось, остальные женщины не очень разобрались, что значит «зачать самостоятельно», многие считали, что это значит только сохранение целостности плевы.
Оставшихся начали обследовать генетики. Секвенирование генома было еще недоступно, поэтому эксперты делали, что могли: определяли группы крови, резус-фактор, сравнивали цвет глаз, измеряли антигены группы крови в слюне (способность их выделять передается по наследству), давали пробовать на вкус фенилтиомочевину — не все ощущают ее горечь, и это тоже наследуемый признак.
В итоге осталась всего одна пара: Эммимари Джонс и дочка Моника. Мать уверяла, что «понесла», когда лечилась в больнице, и все 4 месяца за ней ухаживали только женщины. Эту пару проверили даже на совместимость тканей, пересадив по участку кожи друг другу: при наличии чужих генов началось бы отторжение, но кожа, правда, не прижилась ни у одной.
Больше вариантов проверок не было — технологии середины прошлого века не позволяли. И ученым пришлось прийти к выводу, что они не способны опровергнуть уверения матери о непорочном зачатии. А значит, такое возможно. Или нет?
Партеногенез у млекопитающих
В настоящие дни вопрос о зачатии Моники Джонс был бы решен очень быстро — секвенирование генов позволяет отличать идентичных однояйцевых близнецов: это нужно, например, в ситуации, когда один совершил преступление. Однако случаев проверить не попадается — да ученые и не ищут. И дело в том, что млекопитающие не размножаются партеногенезом. У них есть биологические барьеры.
Яйцеклетка до встречи со сперматозоидом находится в «спящем» состоянии. Чтобы стать полноценной половой клеткой — с одним набором хромосом, а не с двумя, ей нужен «сигнал» от сперматозоида, сама она на такую команду не способна. Это первый барьер на пути к партеногенезу. У большинства яйцеклеток позвоночных не получается его преодолеть — даже некоторым рыбам, которые умеют размножаться партеногенезом, нужна команда от другой клетки (ее впускают внутрь, а потом эти чужие хромосомы выталкиваются из клетки).
Если из икринки выталкиваются имеющиеся хромосомы (ядро клетки), то это андрогенез. Некоторые рыбы размножаются именно таким способом.
Андрогенез наблюдается и у людей, если в оплодотворенной яйцеклетке разрушается ее ядро и остается только оболочка со сперматозоидом. Клетка начинает деление, но в итоге формируется только массивная клеточная масса — пузырный занос.
Впрочем, яйцеклетку млекопитающих и даже человека несложно заставить дозреть в пробирке — ей надо только немного кальция. Тогда она начинает дробление, как будто ее оплодотворил сперматозоид, и развивается до вполне нормальных клеточных шариков-бластоцист, о которых в календаре беременности пишут «ваш малыш похож сейчас на ягоду малины».
А вот что дальше — узнать нельзя. Могла ли мисс Джонс из исследования британских генетиков 1955 года действительно родить в результате подобного сбоя — неизвестно. Законами запрещено выращивать такие самостоятельно оплодотворенные яйцеклетки более 14 дней или подсаживать их в матку.
Впрочем, мышам их подсаживать не запрещено — но они, как показывают эксперименты, не жизнеспособны. Не вырастают полноценные эмбрионы и из тератом, опухолей в яичниках. То есть яйцеклеткам млекопитающих (и человека в том числе) нужен не только сигнал от сперматозоида, но и его генетический набор. И это второй биологический барьер, который мешает нам размножаться делением.
Зачем нам такие сложности?
Наши гены имеют свойство импринтинга, то есть в эмбрионе при наличии двух одинаковых генов от матери и отца один будет «молчать», а второй работать. Более того, они друг за другом «следят».
Например, у зародыша есть отцовский ген IGF2, который в итоге формирует полноценную плаценту. Такой же материнский ген в зародыше есть, но выключен, зато активно трудится ее ген IGFR2. Он отслеживает, чтобы отцовский ген не перерабатывал. Если этот баланс искажается, эмбрион не выживает. По данным исследования 2019 г. (журнал Cell) у мышей с только материнскими генами не получается сформировать плаценту. Если материнских генов нет — плацента растет огромной, а жизнеспособного эмбриона нет.
У человека таких импринтированных генов более 250 — и это только известные ученым.
Зачем нам такие сложности — неизвестно. Одна из версий биологов-эволюционистов объясняет все моментом появления плаценты. Из-за нее самкам пришлось вкладывать в эмбрион больше ресурсов (а не как с икрой или яйцом), и у самцов начали формироваться гены, которые заставляли материнский организм больше вкладываться именно в этого потомка, чтобы конкуренты не размножались. А организм самок подстраивался так, чтобы эти ресурсы экономить. В итоге сформировалось равновесие.
Не партеногенез, но потомство однополых родителей
А вот такой вариант вполне возможен: раз уж эти гены известны, то можно их и изменить так, чтобы у млекопитающих получилось размножаться делением. И ученые это действительно сделали — опять же, на мышах.
Как выяснилось, регуляции требовали всего два гена Igf2 и H19, правда, работать пришлось с ооцитами (будущими яйцеклетками) новорожденных мышат — в них нет характерных меток на материнских генах. Их геном изменили, дальше использовали эти ооциты со зрелой мышиной яйцеклеткой и запустили процесс деления.
Из почти двадцати мышат, зачатых таким образом, родились всего двое. А потом одна мышь стала вполне полноценной матерью. Назвали ее Кагуя, дочь двух матерей (эксперимент Tomohiro Kono).
Впрочем, сработало это не только с двумя яйцеклетками: мыши, у которых только два отца, тоже удачно рождались в результате экспериментов. Правда, работы это потребовало еще больше: нужны были не только сперматозоиды, но стволовые клетки, а также оболочка яйцеклетки (без ядра). Все это привело к появлению на свет живых мышат — но прожить им удалось всего пару суток.
Это не партеногенез каким он должен быть: все же для зачатия требовались две особи, пусть и однополые. Кстати, ученые отметили, что без отцов в экспериментах им обходиться намного проще, чем без матерей. Ну и эффективность такого размножения тоже под большим вопросом: развиваются и выживают такие мышата крайне плохо.
Бразильские ученые (Gabriel Jose de Carlia, Medical Hypotheses) обещают выяснить точно, не размножаются ли люди делением. Они намерены воспользоваться возможностями полногеномного секвенирования — что действительно дает шанс узнать, не размножился ли кто из людей без партнера. Правда, когда это будет, пока что неизвестно.
Частичный партеногенез у людей
В целом после экспериментов на мышах с двумя яйцеклетками становится понятно, что такая возможность есть: нужны несколько мутаций и поломок в генах, которые помогут яйцеклетке преодолеть биологические барьеры и успешно вырасти в эмбрион без участия сперматозоида. Ну и условные примеры тоже есть, например, полупартеногенетический мальчик, описанный врачами в 1995 г.
У этого мальчика в крови были только женские хромосомы, а вот кожа на 95% только мужская — ученые определили это по анализам (Lisa Strain, Nature Genetics). В остальных тканях хромосомные наборы не анализировали.
Эксперты предположили, что яйцеклетка начала делиться сама еще до слияния со сперматозоидом и удвоила набор своих хромосом, а затем до одной ее части добрался головастик с набором мужских генов. В итоге часть клеток стала обычной, а часть — только материнской. Лицо у мальчика, кстати, было асимметричным, со здоровой левой стороной и непропорциональной правой.
После этого случая были и другие. Сложно сказать, появляется ли здоровое потомство в результате таких сбоев в оплодотворении: все обследованные врачами люди имели серьезные патологии — гермафродитизм, множественные опухоли, отставания в развитии. Впрочем, возможно, здоровые дети-партеногеноты тоже существуют, но их геном не анализируют. Но вряд ли: даже сенсационные калифорнийские кондоры, которые родились из неоплодотворенных яиц, болели и умерли раньше обычного (и размножаться у них не получалось).
В мифологии партеногенез у богов тоже прошел не гладко: Гефест, сын, которого Гера зачала без мужа, на свет появился больным и хромым, и мать изгнала его с Олимпа.
Делиться будем?
В теории люди с помощью случайных мутаций или целенаправленных действий ученых могут размножаться делением. Но ученым это запрещено международными стандартами. Кроме того, эксперты считают, что жизнеспособностью результат такого эксперимента вряд ли будет отличаться.
А если посмотреть на результаты других экспериментов, клонирование выглядит намного перспективнее. Хотя клонирование людей тоже запрещено международными стандартами, можно предположить, что в будущем воспроизведение себя целиком как клона будет проходить намного удачнее, чем размножение делением. У этого есть и другая причина.
Избегание партеногенеза помогает животным оставаться здоровыми и частично избегать передачи наследственных мутаций. У птиц подобное «альтернативное» зачатие встречается при отсутствии самцов, чтобы хоть как-то размножиться. Такое размножение — прямой путь к накоплению проблемных генов. При подобном делении все последствия мутаций могут проявиться уже в первом же поколении. То есть примерно, как при серии близкородственных браков. Хотя там не все так однозначно: читайте об этом в статье «Браки родственников: риск патологий или бонусы для семьи?».
