Может ли самец стать матерью?

Исследователи из Института биологии развития и ВНИИ пресноводного рыбного хозяйства получили личинку белуги из икринки севрюги, собственное ядро которой они заменили на ядро, полученное от слияния двух сперматозоидов белуги. Авторы работы (А.В. Рекубратский, А.С. Грунина, Н.С. Мюге, А.А. Нейфах, Онтогенез, т.29, №5, с.394-400, 1998) недавно получили премию издательства «Наука» по итогам 1998 года.

Этот вопрос звучит нелепо только на первый взгляд. Известно, что у многих видов животных, причем далеко не примитивных — рыб, лягушек, ящериц, возможно размножение без участия самцов — партеногенез. Яйцеклетка этих организмов (то есть икринка или яйцо, отложенное самкой) содержит не половинный, как обычно, а полный набор хромосом, и роль сперматозоида сводится лишь к тому, чтобы активировать ее. При партеногенезе никакой генетической информации от организма самца в яйцеклетку не поступает, а потому ее могут активировать сперматозоиды близкородственных видов животных; иногда это происходит под влиянием физических, химических или даже механических воздействий окружающей среды. Будучи уникальным образованием со сложной структурой и запасом питательных веществ, яйцеклетка развивается во взрослый организм без всяких проблем. И хотя многие ученые мужи уверяют, что такой способ размножения бесперспективен и вырождение тех форм организмов, которые размножаются партеногенетически, неизбежно, серебряные караси в наших прудах не переводятся — а ведь иногда это сплошь самки!

Самцы в естественных условиях размножаться самостоятельно не могут. Сперматозоид, кроме набора хромосом, более ничего существенного не содержит, и даже энергетического запаса ему хватает всего лишь на несколько минут движения. Но если в эксперименте разрушить ядро яйцеклетки, не повредив всего остального, и затем ввести в нее хромосомы, содержащиеся в двух сперматозоидах, такая яйцеклетка вполне способна развиться во взрослый организм. Она даст начало особи, которая будет обязана отцу почти всей своей наследственной информацией, а от матери получит лишь немного митохондриальной ДНК. Описанное явление впервые наблюдал в конце 50-х годов известный советский ученый Б.Л. Астауров в своем эксперименте на тутовом шелкопряде; оно получило название «андрогенез». Но самым интересным оказалось то, что самка — донор яйцеклеток, необязательно должна принадлежать к тому же виду, что и самец, — достаточно, чтобы виды были близкородственными. Видовую принадлежность определяла ДНК ядра, и вполне полноценные и даже способные к размножению шелкопряды, полученные путем андрогенеза, во всем походили на своих отцов.

В свое время этот факт стал важным свидетельством в пользу хромосомной теории наследственности, а недавно андрогенезу нашли и практическое применение. Несколько лет назад ученые, обеспокоенные состоянием окружающей среды, решили собирать и хранить при низкой температуре половые клетки редких и исчезающих видов животных и растений — до того момента, когда удастся восстановить условия, пригодные для обитания вида в природе. Были созданы генетические банки, начался энергичный сбор материала, но тут оказалось, что яйцеклетки с их сложной структурой не выносят замораживания, и сохранить в жидком азоте удается только сперматозоиды.

Вот тут-то и пригодились труды академика Астаурова. Специалисты из основанного им Института биологии развития и ВНИИ пресноводного рыбного хозяйства предложили восстанавливать исчезнувшие виды методом андрогенеза, используя хранящиеся в генетических банках сперматозоиды, а яйцеклетку брать от самок близкородственного вида. Свой эксперимент они впервые выполнили на позвоночных, взяв в качестве объекта исследований осетровых рыб. Опыт оказался успешным — из лишенных ядра икринок севрюги, в каждую из которых проникло по два сперматозоида белуги, вылупились нормальные личинки. Причем, как и ожидали исследователи, гибрид в возрасте полутора месяцев, когда опыт был остановлен, по своим морфологическим признакам ничем не отличался от белуги того же возраста.

Это, конечно, только первый, но настолько важный шаг в разработке технологии восстановления исчезнувших видов, что идея о восстановлении мамонта, высказанная недавно в журнале «Химия и жизнь — XXI век» (1999 №4), уже не кажется совершенно фантастической.