Шрифт:
К. ПЕТРОВ
К Л О Н И Н Г
За последнее время на страницах зарубежной печати как самая выдающаяся сенсация века все чаще и чаще мелькает слово "клонинг". Само по себе это слово ничего сверхъестественного не таит и на языке биологов означает старое как мир явление - вегетативное, то есть внеполовое, размножение растении и простейших животных. Почему же клонинг вызывает сейчас повышенный интерес широкой публики, далеко идущие прогнозы писателей-фантастов, самые безудержные спекуляции западной бульварной печати, мрачные пророчества ученых, особенно из числа "опентагоненных" деятелей науки? Вот как описывает, взяв быка за рога, один из таких популяризаторов некое недалекое будущее: "Время - что-то около 1975 года, место - огромный конференц-зал центра пилотируемых космических полетов, до отказа заполненный руководителями программ, учеными и специалистами всех рангов и направлений. Среди присутствующих, как и всегда на такого рода собраниях, множество военных. На трибуне - директор отдела космической колонизации. "Джентльмены, - говорит он замершей в напряженном ожидании аудитории, - я имею честь объявить, что группа выдающихся генетиков в сотрудничестве со специалистами по космической биологии приступила к интереснейшему эксперименту. Из пятидесяти кандидатов наконец выбран "Мистер Икс", воистину совершеннейший экземпляр человека. Сто его вегетативных потомков, идентичные друг другу, с одинаковыми рефлексами, моралью, физическим развитием, физиологически предельно приспособленные к условиям жизни в космосе, через 25 лет начнут трудную работу по заселению Луны". Сенсационно? Но даже более сдержанные ученые считают, что клонинг - в современном понимании этого термина - действительно наиболее выдающееся
Сперва о клетке организма животного вообще.
Существует два основных вида клеток: тканевые (или так называемые специализированные) и половые. Сперма - в мужском организме, яйцо - в женском. Размножаются клетки делением. Каждая тканевая в нормальном состоянии содержит набор из 46 хромосом (23 пары). Перед каждым актом деления количество хромосом в ней удваивается (2Х46), и в каждую дочернюю клетку после деления попадает исходное количество хромосом (46). Иначе обстоит дело при делении половых клеток. В дочернюю попадает только по одной хромосоме из каждой пары (23 хромосомы). И лишь при оплодотворении - слиянии вместе спермы и яйцеклетки - восстанавливается исходное число хромосом (46). Размножать клетки растений и животных вне организма биологи начали довольно давно. Путем тщательного подбора питательных растворов ученым удается из одной-единственной клетки выращивать в сравнительно короткий срок довольно внушительную (правда, бесформенную) массу клеточного вещества. Некоторые фантасты, например, считают, что таким путем будет производиться пища будущего - горы мяса, жиров, углеводов.
ВСЕ НАЧАЛОСЬ С МОРКОВКИ
Особым вниманием ученых-биологов пользуются морковь и некоторые другие растения. Еще в 1937 году французский ученый Готр поместил в питательную среду группу клеток, взятую из корня моркови, и периодически переносил их по мере роста в свежие растворы. Прошло 33 года, а клетки все еще живут и размножаются и, видимо, будут размножаться еще неопределенно долгое время. Однако это не морковка в том виде, в каком мы привыкли ее видеть на огороде, а аморфная масса желтоватого цвета, состоящая из так называемых недифференцированных (не имеющих определенной формы) клеток. Все продолжалось бы тихо и мирно, в полном соответствии с общепринятой теорией, если бы не возникла ситуация, нарушившая привычный ход вещей. Нарушителями спокойствия явились профессор Ф. К. Стюарт из Корнельского университета в США и доктор биологических наук Раиса Георгиевна Бутенко из Института физиологии растений Академии наук СССР. Помещая изолированные клетки моркови в питательную среду (в опытах профессора Стюарта среда содержит, например, кокосовое молоко), исследователи, к вящему изумлению, обнаружили, что время от времени из некоторых клеток вдруг начинала развиваться вполне нормальная морковь с корнями, цветком и семенами. Более того, в дальнейшем такая морковь размножалась обычным путем. Подобные же опыты вполне удались и с клетками табака, спаржи, яблони, осины, раувольфии змеиной и даже женьшеня. Известно, что клетки даже высокоорганизованных растений и животных содержат в своем ядре, точнее - в хромосомах ядра, всю генетическую информацию, которая необходима для образования целого растения или организма, а не только его отдельных частей (корень, лист, стебель и т. д.). Может быть, эта информация в обычных условиях "дремлет" без применения, и, лишь попав в ходе экспериментов в резко отличную внешнюю среду (например, в кокосовое молоко), пробуждается, и приводит в действие механизм превращения в целый организм. Существует и другое объяснение. Возможно, генетическая (наследственная) информация, в которой запрограммирован весь организм, бесследно исчезает лишь на какой-то стадии развития. В таком случае, что же отключает генетический механизм, таящийся в каждой отдельной клетке?
БЕССМЕРТНЫ ЛИ КЛЕТКИ ЖИВОГО ОРГАНИЗМА?
Среди непосвященных до сих пор бытует мнение, что изолированные клетки организма животного или человека, помещенные в соответствующую питательную среду, могут расти и размножаться бесконечно, то есть клетки - бактерии или одноклеточные - практически бессмертны. Однако это не так. Находясь даже в самом совершенном питательном растворе и получив первозданную свободу, они вначале развиваются как обычно; делятся на новые, омоложенные клетки, которые, в свою очередь, вырастают и вновь делятся. Но потом все вдруг останавливается. Способность размножаться исчезает, и клетки гибнут. Массовое умирание, начинающееся, в пробирке после пятидесятого деления, происходит и в человеческом организме. Живя в совокупности, клетки несут в себе и свой смертный приговор. Человеческая яйцеклетка очень мала. Но она фактически мало чем отличается от куриного яйца. Ее ядро имеет тот же цвет, что и желток куриного яйца. А светлое вещество вокруг ядра, так называемую цитоплазму, вполне можно сравнить с белком. В генетическом формировании организма цитоплазма не играет никакой роли, ибо набор генов находится внутри хромосом ядра, а не в цитоплазме. Поэтому долгое время считалось, что роль последней заключается в том, чтобы защищать и питать ядро.
"ВКЛЮЧЕННЫЕ" И "ВЫКЛЮЧЕННЫЕ" КЛЕТКИ
Сравнительно недавно у цитоплазмы неожиданно обнаружилась и еще одна, доселе неизвестная функция. Она-то и легла в основу упомянутой в начале этой статьи сенсации, до объяснения которой теперь осталось сделать всего лишь один шаг. Цитоплазма, как оказалось, и является тем управляющим центром, который дает ядру команду "включать" - запускать в ход механизм деления и образования новых клеток, а в конечном счете - механизм формирования целого организма. Пока при обычном половом размножении в ядре яйцеклетки "дремлют" только 23 непарные хромосомы, цитоплазма пассивна. Но стоит лишь сперматозоиду, имеющему в своем ядре также 23 непарные хромосомы, пробить цитоплазму и проникнуть в ядро, цитоплазма становится химически "программированной". При подаче команды "включено" начинается уже безостановочное лавинообразное деление, пока в реэультате неисчислимого множества делений не появится на свет законченный организм. Таким образом, у миллиардов тканевых клеток общее для всех их происхождение - единственное оплодотворенное яйцо, вследствие чего все они и содержат одинаковый набор хромосом. Однако в отличие от оплодотворенных яйцеклеток их способности строго ограничены и разделены. Некоторые составляют только зубы, другие - печень, третьи - входят только в состав волос или нервов. И хотя каждая тканевая клетка имеет полный набор хромосом, необходимый для создания целого индивидуума, большинство внутренних механизмов "выключено". Например, все 46 хромосом в ядре клетки кожи пассивны, за исключением тех, гены которых формируют кожу. Большая часть клетки функционирует впустую. Отсюда и возникла соблазнительная идея - взяв любую тканевую клетку, "включить" ее механизм на полный ход, так, чтобы она начала делиться, создавая идентичную копию индивидуума, от которого она была взята. Если бы это удалось, то для воспроизводства половой союз был бы не нужен, ибо все 46 хромосом в ядре уже имеются налицо. Какой бы невероятной ни казалась такая теория, против нее трудно отыскать сколько-либо серьезные возражения. В то же время никто пока еще не может подсказать пути, как осуществить этот действительно ошеломляющий процесс хотя бы на клетках самых низших форм жизни.
КТО ЖЕ РОДИТЕЛЬ?
Подлинная научная сенсация началась с опытов группы ученых Оксфордского университета во главе с доктором Дж. Гердоном. Исходя из изложенных выше соображений, исследователи предприняли такой эксперимент: у неоплодотворенной яйцеклетки африканской когтистой лягушки тончайшим лучом ультрафиолетового света разрушили ядро. На освободившееся таким путем место с помощью микроминиатюрных хирургических инструментов было пересажено ядро, извлеченное из эпителия стенки кишечника от другой, резко отличной по всем внешним признакам лягушки. Яйцеклетка, имевшая до этого в своем ядре 23 хромосомы, стала сразу обладательницей полного набора из 46 хромосом и, повинуясь законам природы, не могла не начать нормального процесса деления. И о чудо! Спустя положенное время "оплодотворенная" таким обманным путем клетка превращается в юркого головастика, а затем и в нормальную лягушку - точную копию той, из утробы которой была взята тканевая клетка. Что самое важное, головастик не унаследовал при этом ни единой молекулы от организма хозяйки яйцеклетки! Если говорить об аналогиях, то яйцеклетка в этом опыте оказалась просто питательной средой - вроде гнезда синицы для появления птенца из яйца кукушки. Опыты д-ра Гердона были столь же успешно повторены затем в ряде других лабораторий мира.
СЕНСАЦИИ НАСТОЯЩИЕ И СЕНСАЦИИ ЛОЖНЫЕ
А что, если подобную технику вегетативного размножения распространить и на позвоночных? Биология получила бы неограниченные перспективы самых широких масштабов, а применительно к человеку - возможность воспроизводить не только ткань и отдельные органы человеческого организма, не боящиеся отторжения при пересадке, но и целые организмы с любыми желательными качествами. Этот вполне правомочный и соблазнительный вывод и послужил основанием для целого ряда сенсационных заключений, хотя сами по себе подобные идеи носились в воздухе задолго до этого. Еще в 1902 году австрийский ботаник Хаберландт предсказал, правда бездоказательно, что в один прекрасный день станет возможным вырастить целое растение из одиночной клетки - искусственного эмбриона, - взятой из организма растения. А недавно умерший выдающийся биолог Дж. Б. С. Халдейн был одним из первых, предложивших серьезно исследовать возможность вегетативного размножения людей, которые внесли исключительный вклад в общество. До того как уйти в "биологическую отставку", эти люди еще в творчески молодом возрасте могли бы поделиться со своим вегетативным потомством идеями, замыслами, опытом, помочь начать земное бытие во всеоружии опыта зрелого человека. По мнению Халдеина, вегетативное размножение могло бы поставлять для науки индивидуумов с "особыми" данными, например способностью видеть ночью, быстро считать, быть нечувствительным к различным излучениям. Могучие карлики, люди с большими ступнями и короткими ногами, могли бы пригодиться для исследования планет с сильными полями тяготения и т. п. Развивая подобные мысли дальше, ученые указывают, что вегетативное размножение открывает возможность женщине родить ребенка без необходимого до сих пор соединения спермы и яйцеклетки. И что еще более невероятно, в принципе возможно появление младенца, чьим единственным родителем может стать только мужчина или только женщина. Лауреат Нобелевской премии профессор Джошуа Ледерберг считает, что вегетативное размножение поставит человека "на грань величайшего эволюционного потрясения, и, хотя это пока удалось осуществить только на низших формах жизни, нет ничего позволяющего предвидеть какую-либо особую трудность при его осуществлении на млекопитающих или человеке. Когда это будет впервые достигнуто, восхищение демонстрацией технических возможностей будет вполне заслуженным". Многие генетики, в том числе покойный лауреат Нобелевской премии доктор Н. Дж. Мюллер, в свое время тоже полагали, что вегетативное размножение дало бы куда лучшие возможности, чем "евгеника", требующая участия совершеннейших экземпляров мужчин и женщин для получения пресловутой "высшей расы". Аналогичные или сходные идеи разделяет и ряд других видных ученых. Профессор микробиологии Иллинойского университета Кимбол Отвуд высказал мнение, что чудеса клонинга могут начаться буквально в ближайшие годы. Покойный доктор Жан Ростан, один из "бессмертных" Французской академии, считал, что даже средних способностей человек мог бы пожертвовать несколькими тканевыми клетками, которые могут неограниченно долго храниться в специальных растворах (с тем чтобы они служили ему как косвенный способ продления жизни). В случае безвременной смерти законсервированные клетки можно было бы взять со склада и вырастить совершенно новый экземпляр покойного. Подобный процесс можно было бы продолжать до бесконечности, давая таким образом данному человеку некое квазибессмертие.
ЛЕГКО ЛИ ВЫРАСТИТЬ ДВОЙНИКА?
Как мы помним, "Мистер Икс" был объявлен совершенным прототипом для клонинга сотни космонавтов 2000 года. Для этого врачи должны взять 100 самых здоровых клеток из его организма и подготовить 100 яйцеклеток, взятых от одной и той же или от 100 разных женщин. Затем, используя методы микрохирургии, пересадить ядра тканевых клеток "Мистера Икс" в 1000 яйцеклеток, из которых предварительно были "испарены" их собственные ядра. Далее уже методами обычного искусственного оплодотворения 100 вновь созданных яйцеклеток вводятся в матки 100 любых женщин. Мы подчеркиваем любых, даже тех, кто до этого мгновенья вообще не имел никакого отношения к опытам. Любопытно, что если женщина отдает тканевые клетки, а затем вынашивает младенца, то вегетационный потомок будет женщиной, и только женщиной. Итак, пол ребенка зависит только от владельца тканевой клетки. Но... на пути у этой заманчивой цели лежит целый ряд трудных и сложных, а возможно даже непреодолимых препятствий чисто биологического, технического и этического характера. Яйцеклетку лягушки с пересаженным в нее чужим ядром достаточно бросить в воду - и природа довершит все остальное. Человеческий зародыш под камнем, в воде или в кокосовом молоке не вырастишь. Сколь ни заманчивы опыты профессора Петруччи по выращиванию зародыша до определенных пределов в колбе, "искусственная колыбель" не более чем успешно поставленный опыт. До сих пор эмбрион способен нормально развиваться только в утробе женщины. В то время как техника искусственного оплодотворения (осеменения) ныне широко применяется в животноводческой практике (а в особых случаях и на людях), оплодотворенная "в колбе" женская яйцеклетка или яйцеклетка с пересаженным ядром может быть пересажена только в беременную матку. В матку, где до этого уже укоренилась оплодотворенная естественным путем или путем осеменения женская яйцеклетка. К тому же все удачные опыты такого рода удавались только на животных. Но если когда-либо и осуществится подобная операция, вряд ли найдется женщина, которая согласилась бы добровольно выносить в своем чреве плод, в котором все чужое и ни единой ее собственной клеточки. Ни единой! Большинство ученых считает, что от поспешных и безответственных рассуждений о вегетативном размножении гениев - спортсменов, космонавтов, солдат и т. п. "отдает конным заводом для людей". Сам автор нашумевшего открытия доктор Гердон категорически отмежевывается от спекуляции на вегетативном размножении животных и людей. "Главная цель наших опытов, - заявляет он, - постичь, каким образом контролируется генетическая информация внутри клетки организма животного. Для этого очень важно выяснить роль цитоплазмы. В частности, найти и исследовать вещество, возможно ответственное за механизм размножения. А производство генетически идентичных лягушек - обычные лабораторные будни подобных исследований".