Наука воскрешения видов

Соматический ядерный перенос – это унылое, но вполне подходящее название для процесса, благодаря которому у нас появился, в частности, самый известный клон – овечка Долли (рис. 8). Долли клонировали ученые из Рослинского института в Шотландии в 1996 году. Ученые удалили ядро – часть клетки, содержащую геном, из клетки молочной железы, взятой у взрослой овцы, и поместили это ядро в подготовленную яйцеклетку другой взрослой овцы. Затем эта яйцеклетка развилась в матке еще одной взрослой самки в совершенно здоровую особь своего вида. Важно отметить, что овца, клонированная путем ядерного переноса, была генетически идентична животному, ставшему донором клетки молочной железы, и не имела ничего общего со своей суррогатной матерью или той овцой, у которой взяли яйцеклетку.

Рис. 8. Соматический ядерный перенос, или «клонирование». У двух разных организмов берется соматическая клетка (слева вверху) и неоплодотворенная яйцеклетка (слева внизу). Ядра клеток удаляются, и ядро соматической клетки переносится в яйцеклетку, лишенную ядра. На яйцеклетку воздействуют электрическим током, и она начинает делиться. Образовавшийся эмбрион имплантируют суррогатной матери, и из него развивается особь, генетически идентичная донору соматической клетки

Чтобы разобраться в хитросплетениях этого процесса, нужно узнать кое-что о клетках. Наши тела (и тела других живых организмов) состоят из клеток трех основных типов: стволовых, половых и соматических. Соматических – больше всего, к ним относятся клетки кожи, мышечные клетки, клетки сердца и т. д. Соматические клетки имеют диплоидный набор хромосом, – это означает, что в них содержится по две копии каждой хромосомы – одна от матери и одна от отца. Соматические клетки также имеют специализацию – это могут быть клетки мозга, клетки крови или клетки молочной железы, подобные тем, которые использовали при создании Долли. Еще одна категория клеток – это первичные половые клетки (гоноциты), из которых образуются гаметы – сперматозоиды и яйцеклетки. Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом, то есть в них содержится только одна копия каждой хромосомы. При нормальном половом размножении две гаплоидные гаметы сливаются в момент оплодотворения, образуя диплоидную зиготу, из которой затем развивается эмбрион.

При ядерном переносе этап оплодотворения и слияния гамет опускается. Вместо этого происходит процесс, называемый энуклеацией, в ходе которого удаляется гаплоидный геном яйцеклетки. Затем на его место помещается диплоидное ядро соматической клетки (в случае Долли – клетки молочной железы).

При нормальном половом размножении млекопитающих зигота, образовавшаяся при оплодотворении, содержит клетки, не имеющие никакой специализации. Такие неспециализированные клетки относятся к третьей категории и называются стволовыми. Стволовые клетки, из которых состоит зигота на раннем этапе своего развития, называют тотипотентными, потому что они могут превратиться в клетки любого типа и, следовательно, способны дать начало целому живому организму. По мере дальнейшего развития зародыша клетки размножаются и начинают дифференцироваться

, то есть выполнять более специализированные функции в организме. На одном из самых ранних этапов развития зародыша тотипотентные стволовые клетки теряют свою способность превращаться в клетки любого типа, но все еще не имеют четкой специализации. Теперь эти клетки называются плюрипотентными. Плюрипотентные стволовые клетки млекопитающих, к примеру, могут превращаться в клетки любого типа, кроме плацентарных.

Плюрипотентные стволовые клетки представляют особенный интерес для науки, поскольку с их помощью можно лечить людей. Когда стволовые клетки делятся, из них получаются либо другие стволовые клетки, либо специализированные соматические. Это означает, что они потенциально способны заменять собой больные или поврежденные клетки. Стволовые клетки можно обнаружить не только в развивающемся эмбрионе, но и во всех тканях взрослого организма. Стволовые клетки взрослых склонны к более высокой специализации, чем эмбриональные, но, несмотря на это, они критически важны для восстановления поврежденных тканей и их обновления. В медицинских целях зачастую берутся стволовые клетки взрослых. К примеру, кроветворные стволовые клетки могут превращаться в различные виды кровяных клеток, и их используют в лечении заболеваний крови, в том числе лейкоза.