Удивительные истории о существах самых разных

5. Генетика, эволюция и клонирование

В этой главе я расскажу о необычных видах живого, которые стали необычными благодаря вмешательству человека в дела Природы (или, если угодно, дела Господни). Вмешательство происходило по-разному. Человек производил изменения в наследственной молекуле ДНК либо специально, в научных или корыстных целях, либо непреднамеренно, как в случае чернобыльской катастрофы или кораблекрушения около атолла Пальмира. Заодно я расскажу и о животных, совершающих иногда странные, с точки зрения их обычного поведения, поступки, — например, об акуле, которая вдруг начала размножаться без участия самца. Некоторые удивительные аспекты эволюции живого также не пройдут мимо нашего внимания. Все это теснейшим образом связано с генетикой, поэтому напомню читателю, как и когда человечество разобралось в основах наследственности. Вот краткая генетическая хроника.

1. Основатель современной генетики — австрийский монах Грегор Мендель, который впервые доказал, что существует единица наследственности (сейчас ее называют «ген») и что новый организм получает от каждого родителя по одному гену, определяющему тот или иной признак. Это произошло в 1865 году. Далее развитие генетики шло следующим образом.

2. Иоганн Мишер в 1869 году выделил из клеточных ядер (нуклеусов) дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК).

3. В 1922–1925 годах Фибус Левин выяснил, что ДНК состоит из сахара дезоксирибозы (отсюда и название), фосфатной группы и четырех азотистых оснований — тимина, гуанина, цитозина и аденина (Т, Г, Ц, А).

4. В 1948 году Эрвин Чаргафф определил, что в молекуле ДНК количество Т равно количеству А, а количество Г равно количеству Ц.

5. В 1951 году Лайнус Полинг показал, что длинные молекулы могут закручиваться в спирали, а Морис Уилкинс и Розалинда Франклин выяснили, что именно такую структуру имеет ДНК.

6. Алфред Херши и Марта Чейз в 1952 году доказывают, что наследственная информация передается не белками, а именно молекулами ДНК. Остался один шаг — его сделали в 1953 году.

7. Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон, которые сумели построить трехмерную модель ДНК и сразу же поняли, как происходит копирование этой молекулы при делении клетки. Двойная спираль ДНК раскручивается в две линейные молекулы, к которым «прилипают» основания Т, Г, Ц и А, плавающие в жидкой среде клетки. Крик, Уотсон и Уилкинс получили Нобелевскую премию, а Розалинда Франклин к тому времени умерла от рака и премии не получила — Нобелевские премии не даются посмертно.

8. 1958 год. Центральная догма молекулярной биологии: один ген в молекуле ДНК (некая последовательность пар Т — А и Г — Ц) кодирует (определяет состав) одного белка, определяющего одну химическую реакцию в клетке. Эти реакции и есть жизнь.

9. 1961 год. Расшифрован генетический код (как именно Т, А, Г и Ц кодируют белки).

10. 2000 год. Определена полная последовательность оснований Т, Г, Ц и А в ДНК человека — геном человека. Оказалось, что ДНК человека содержит 30–50 тысяч генов.

Итак, человек уже давно видоизменяет животных с помощью селекции, а теперь и генной инженерии. Если селекция никаких протестов у общественности не вызывает, то генная инженерия подверглась яростной атаке «зеленых» и даже некоторых граждан, облеченных кое-какими учеными степенями. Сейчас методами генной инженерии выведены сотни новых штаммов полезных микроорганизмов, десятки сортов высокоурожайных растений. Достаточно крупных животных генные инженеры пока еще не получали, но это дело ближайшего будущего. Поэтому скажем несколько слов о самой генной инженерии.

Селекцию люди проводят уже тысячи лет, отбирая более вкусные и полезные вершки и корешки, а также более тучных коров и наиболее вкусных овечек. Стихийные селекционеры научились скрещивать растения или животных, отбирая в каждом последующем поколении особей с наиболее выгодными свойствами. Так были получены холмогорская порода молочного скота, бойцовые собаки бультерьеры и пшеница с урожайностью 100 центнеров с гектара.

В XX веке у селекции появилась научная основа — генетика. Выяснилось, что любое свойство организма определяется кусочком длинной наследственной молекулы ДНК. Этот участок, называющийся геном, определяет всхожесть семян, жирность коровьего молока и во многом даже несносный характер поэта Лермонтова. Естественным образом возникла идея, что если гены одного существа как-то вставить в ДНК другого, то можно быстро «привить» ему нужные свойства, как Мичурин прививал китайку к антоновке.

К концу XX века это научились делать почти в автоматическом режиме. Так возникли трансгенные (то есть с перенесенными генами), или генно-модифицированные, растения и животные. И если раньше для выведения нового сорта, скажем, урожайного крыжовника селекционеру требовалось отобрать растения с самыми крупными плодами, высадить их, через год снова отобрать самые урожайные, потом сделать то же самое еще через год и еще через год — и только лет через 20 получить киви (а это и есть селекционно улучшенный азиатский крыжовник), то теперь специалист вставляет в ДНК крыжовника ген плодовитости из какого-нибудь другого растения и через год получает искомый сорт.

Поэтому генная инженерия, или генная модификация, — это всего лишь ускоренная селекция. Современному сельскому хозяйству требуются сорта растений и животных далеко не только с высокой урожайностью или плодовитостью, но и с массой других свойств. Например, какой бы урожайной исходно ни была картошка, что толку, если ее все равно сожрет колорадский жук? Поэтому успешное генно-инженерное выведение картошки, несъедобной для жука, — огромное достижение: в России чуть ли не треть урожая картофеля съедает не россиянин, а вредное насекомое.

На самом деле мы используем результаты генной инженерии уже довольно давно. Еще сорок лет назад появился искусственный генно-инженерный инсулин, к сегодняшнему дню спасший много сотен тысяч жизней больных диабетом. Столько же лет биотехнологи производят новые антибиотики, гормональные средства и другие лекарства, а также прочие необходимые нам вещества. Так что современная генная инженерия просто расширила область этого производства от веществ до существ.

Более того, все читающие эти строки в известном смысле представляют собой генно-модифицированные организмы, потому что получили половину своих генов от папы, а половину — от мамы. В результате иногда получаются неудачные и даже опасные особи — например, Гитлер или Чикатило. Но не перестанет же человечество из-за этого заниматься — как правило, по ночам, — «генной модификацией»?

«Зеленые» критики генной инженерии уверяют, что чужие гены могут вызвать в человеческом организме страшные последствия. Пресса шумно разрекламировала опыты английского ученого венгерского происхождения Арпада Пуштаи и российской исследовательницы Ирины Ермаковой, в которых (в опытах, а не в указанных персонах) было якобы показано, что кормление крыс картошкой или кукурузой, полученными методами генной инженерии, приводит к заболеваниям животных и высокой смертности их потомства.

Однако вскоре оказалось, что эти опыты методологически крайне небрежны и их результаты совершенно недостоверны. После опровержения опытов Пуштаи этот бедолага здорово сник и от стыда покинул научное пространство, а вот случай госпожи Ермаковой интереснее. Дама накормила генно-модифицированной соей штук девять беременных крыс, а потом пристально рассматривала шкурку и хвостики новорожденных. Мало того что многие крысята просто померли, так у выживших внешний вид был какой-то неважнецкий. Доктор биологических наук Ирина Ермакова сделала отсюда вывод о вреде генно-модифицированной сои, завезенной к нам с мерзкого богопротивного Запада.

Однако по единичным результатам делать далеко идущие выводы категорически нельзя. Вот и госпожа Ермакова провела свои опыты на ничтожном количестве экспериментальных животных. Надо-то было не девять, а хотя бы 90. Или еще лучше — 900 крыс. И вот что интересно — с момента получения своих сенсационных, но методологически неверных опытов прошло уже немало времени, однако повторить их доктор наук не решилась, ссылаясь на отсутствие средств и противодействие врагов — чуть ли не жидо-масонов.

Отметим, что генно-модифицированными пищепродуктами питаются сотни миллионов китайцев, индийцев и бразильцев. У них вся кукуруза и вся соя такие. При этом жители Бразилии, а особенно жители Индии и Китая отлично размножаются и дают вполне способное к размножению многочисленное потомство.

Не так давно, когда ученые начали пересаживать в ДНК растений гены животных, появился еще один аргумент антиглобалистов. Например, в какое-то бобовое пересадили ген, ответственный за выработку паутины амазонского паука. Теперь эта фасолька вырабатывает паутинный белок, из которого делают прочнейшие канаты и изоляцию для сверхтонких проводов. Антиглобалисты начали вопить, что человек посягнул на Божьи функции и создает чудовищную помесь растения и животного. Следующий шаг — ходячие елки и колосящиеся коровы. Не будем тратить время на разоблачение этой ерунды, наша книжка все-таки про другое, но поверьте — все это действительно полная чушь.

Сегодня, вооруженные знаниями об устройстве ДНК и методами изменения этого устройства, генные инженеры начали вносить свои поправки в наследственные механизмы. Однако не забыта и старая добрая селекция — отбор существ с нужными свойствами и получение потомства только от них в надежде получить у внуков это свойство уже в чистом виде. Например, японцы из Института биологии земноводных Хиросимского университета селекционным путем вывели лягушку с прозрачной кожей, через которую видны ее внутренние органы. Прозрачные водные организмы известны — например, это некоторые виды рыб, — но земноводное с такой кожей появилось впервые.

Прозрачная («транспарентная») лягушка была выведена не для забавы ученых и не для доказательства огромных возможностей современной селекции, а для служения благородному делу изучения, предотвращения и лечения различных болезней человека. Лягушки — классический, наряду с крысами и мышами, объект лабораторных исследований. Несчастных земноводных заражают вирусами и бактериями, потом накачивают новоизобретенными лекарствами, режут и смотрят, что получилось и насколько лекарство готово к испытанию на человеке. А защитники животных активно борются против вивисекции и фактического убийства — пусть не человека, но все равно живого одушевленного существа.

И вот, чтобы уменьшить мучения и количество лабораторных вскрытий, группа профессора Масаюки Сумиды из Хиросимского университета вывела лягушку с прозрачной кожей, через которую можно непосредственно наблюдать «путешествие» лекарства по кровеносным сосудам, накопление его в определенных органах и результат воздействия препарата, например, на раковую опухоль, причем лягушку для этого не нужно отправлять в мир иной. А в каком другом городе, как не в Хиросиме, ученые «меминерунт мори» — помнят о смерти?

Исследователи использовали для своих опытов несколько японских бурых лягушек (Rana japonica), испытавших мутационные изменения в сторону обесцвечивания поверхностных тканей. Скрещиванием и отбором среди потомков этих лягушек были получены животные, практически полностью лишенные окраски, с прозрачной кожей.

И это еще не все. Ученые собираются снабдить определенные гены нового прозрачного существа флуоресцентными (светящимися) метками, что позволит наблюдать «работу» этих генов в «режиме реального времени». Это также обещает невиданные перспективы генетических исследований, причем при соблюдении гуманного подхода к лабораторным животным. Будем надеяться, что ученые ограничатся лягушками и бунинские девушки с прозрачной кожей останутся только в литературе.

Другой пример селекционного выведения новых животных с полезными свойствами. По оценкам фелинологов (специалистов по кошачьим), в настоящее время в домашних условиях и рядом с человеческим жильем проживает приблизительно 1,5 миллиарда недиких кошек. Кошки — любимые животные человека, в некоторых странах они живут в четырех из пяти семей. Множество их хозяев или гостей испытывают аллергию на шерсть и слюну этих царственных, как считали древние египтяне, животных. У людей краснеют глаза, появляются слезы и кашель, затрудняется дыхание. Описаны случаи смерти больных астмой после общения с кошками.

Поэтому неудивительно, что американская компания «Аллерка» решила избавить человечество от этой напасти. Аллергию вызывает специфический белок Fel d1, содержащийся в шерсти, слюне и коже кошек, поэтому компания решила, в духе модной генной инженерии, генетическими методами вывести породу кошек, не содержащих этот белок. Для этого в ДНК животного следовало бы выделить ген, ответственный за синтез белка Fel d1, удалить этот ген и таким образом получить гипоаллергенную кошку. Гипоаллергенную, то есть с резко пониженной, но не нулевой аллергической способностью, поскольку природа не так проста и минимальная способность вызывать аллергию все-таки остается.

Но природа сделала и подарок человечеству — специалисты компании обнаружили, что у одной из 50 тысяч кошек «ген аллергии» отсутствует изначально. И тогда они, отставив генную инженерию, методами обычного скрещивания вывели гипоаллергенных котят. Этой породе котят присвоено видовое название Allerca GD (genetic divergences), то есть «генетически отклоненные котята компании „Аллерка“». Таким названием компания хочет подчеркнуть, что котята совершенно «естественные», а не выведенные биохимическими методами в пробирке. И действительно, «Аллерка» лишь скрещивала отобранных котов и кошек, в геноме которых было найдено требуемое отклонение. Получившиеся котята выросли немножко и уже продаются — почти по четыре тысячи долларов за симпатичное чудо.

А вот пример выведения нового вида уже чисто генетическими методами. Китайские генетики озаботились мучениями детей, вынужденных пить омерзительный, но очень полезный рыбий жир. Они вывели породу свиней, жир которых содержит кислоты типа омега-3, способствующие предотвращению сердечно-сосудистых заболеваний. Как известно, в рыбьем жире нет веществ, из которых в организме человека образуется холестерин — причина атеросклероза, инфаркта и инсульта. Более того, рыбий жир содержит так называемые полиненасыщенные жирные кислоты, в том числе кислоты типа омега-3 (первая двойная связь находится у третьего атома углерода), которые противодействуют таким заболеваниям. Сейчас считается, что мы должны ежедневно получать некоторое количество омега-3-кислот из пищи, поскольку организм человека их не вырабатывает, как и обычные витамины. Поэтому полиненасыщенные кислоты даже стали называть «витамином F» (от английского fat — жир).

И вот, пока «зеленые» зачем-то борются с генно-модифицированными продуктами (ГМП), китайские ученые заставили хрюшек производить жир с этими самыми «рыбными» омега-3-кислотами. Для этого они встроили в ДНК свиньи ген рыб, ответственный за выработку омега-3, и родившийся у свинки поросенок приобрел замечательное качество — его жир и сало стали так же полезны, как рыбий жир. При этом исследователи уверены, что шашлык из такого поросенка не будет иметь рыбного привкуса, — впрочем, доказать это можно будет только после… скажем так, застольного завершения эксперимента.

Сейчас в мире используют уже с десяток ГМП, в основном растительной природы — сою, кукурузу, картофель, горох. И китайский ГМ-поросенок далеко не первое ГМ-животное — уже выведены лабораторные ГМ-мыши, ГМ-коровы с повышенными надоями молока, быстрорастущие ГМ-куры. Успех китайских генетиков позволяет сделать некоторые предсказания по поводу «изготовления» новых видов животных. Например, рыбий жир содержит не только полезные омега-3-кислоты, он еще богат витаминами А и D. Напрашивается введение в ДНК свинки гена, вызывающего выработку этих витаминов.

Другое направление исследований — выведение генетическим методом свиней, которые «жуют жвачку» и, таким образом, могли бы употребляться в пищу иудеями и мусульманами. Разведение «чистых» свиней в мусульманских странах с общим населением более миллиарда человек спасло бы всех нас от грядущего продовольственного кризиса.

Существует и другой способ борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями — надо просто поменьше есть животных жиров, содержащих холестерин. Но заставить себя есть меньше очень трудно — оказалось проще заставить коров давать молоко с пониженным содержанием жира (сливочного масла). Это сделали новозеландские генетики. Конечно, можно сказать, что они просто с жиру бесятся — вот в СССР старались выводить породы скота со все большей жирностью молока, а на Западе население просто помешалось на здоровом образе жизни, вместо масла ест маргарин, пьет газировку без сахара и обезжиренное молоко.

Конечно, сначала биотехнологи из Новой Зеландии нашли не ген, а корову Мардж, дающую нежирное молоко. Точнее, в молоке Мардж очень мало так называемых насыщенных жиров, зато много очень полезных моно- и полиненасыщенных — такие жиры не участвуют в процессе образования холестерина. Капсулы с такими жирами даже служат профилактическим средством от ишемии и инсульта.

Как только были обнаружены удивительные свойства молока Мардж, группа ученых под руководством Рассела Снелла выделила ген, ответственный за синтез ненасыщенных жиров. Затем они изучили двух телочек, которых Мардж не столь давно родила. Оказалось, что такой ген есть и у них, то есть он уверенно передается по наследству. Следующий шаг — создание племенного стада с этим геном.

Широко растиражированная и даже поднадоевшая цитата из академика Павлова, что молоко — «это бесценная пища, данная нам самой природой», на самом деле ничуть не потеряла свое значение. Однако и успехов биотехнологии никто не отменял, и обезжиренное молоко действительно полезнее обычного. В пищевой промышленности для получения такого молока проводится сатурирование, отделение сливок. Прямое получение обезжиренного молока сразу после доения коровы значительно проще и дешевле.

Россия импортирует из Новой Зеландии много высококачественного сливочного масла, а сердечно-сосудистые заболевания и у нас стали одной из главных причин смертности. Если у читателя есть знакомые бизнесмены, хорошо бы посоветовать им уже сейчас задуматься об импорте маложирного полезного масла, сделанного из молока будущих потомков рекордистки Мардж.

Наши селекционеры тоже не лыком шиты, но заняты выведением коров не для борьбы с заболеваниями от хорошей жизни, а для преодоления чисто российских проблем. Например, в лаборатории мясного скотоводства одного из НИИ Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) получили новую породу коровы, способную переносить лютые сибирские морозы и нашу традиционную бескормицу. Внешне она почти ничем не отличается от своих сородичей из средней полосы. Разве что немного мохната и толстокожа. Если помните, в рязановском фильме «Гараж» герой актера Невинного отдал полжизни выведению морозоустойчивых обезьян, собирающих в Сибири кедровые шишки для нужд народного хозяйства.

Конечно, обезьяна годится только для кинокомедии, но реальные морозоустойчивые виды животных действительно представляют большую ценность для населения наших «северов». В основном эти животные представлены млекопитающими — северными оленями и овцебыками, дающим не только ценный мех, но и изрядное количество мяса. Другие морозоустойчивые виды живых существ питательной ценностью не обладают, а, наоборот, рассматривают млекопитающих, включая и хомо сапиенс, как пищевой ресурс. Речь идет о комарах и мошке, не вымерзающих даже на Крайнем Севере.

Поэтому хорошо бы вывести полезных домашних животных, устойчивых к сибирским морозам и мошке. Это важная селекционная задача — надеяться на теплые фермы с хорошей антикомариной защитой на Севере не приходится. В то же время такие животные, например коровы, явились бы прекрасным источником свежего молока и мяса на далеких нефтепромыслах, метеостанциях и небольших поселениях мужественных северян. Первые шаги в этом направлении уже сделаны.

У новой коровы, выведенной путем скрещивания герефордов, дающих потрясающее «мраморное» мясо для стейков, и мясо-молочных симменталей, толще кожа и мощнее шерстяной покров. Сейчас получено только первое поколение коровы-северянки. Чтобы закрепить признаки, нужны дальнейшие скрещивания, а это работа не на один год. Автор проекта, заведующий лабораторией мясного скотоводства СО РАСХН профессор Базарбай Инербаев, предупреждает, что буренка не будет похожа на гориллу или мамонта. «Мы хотим добиться того, чтобы она хорошо переносила морозы, — пояснил Инербаев. — Сейчас из-за оттока населения в Сибири освободились огромные площади сельскохозяйственных угодий в отдаленных местах, стало нерентабельно выращивать молочное стадо… Вот и возникла мысль предложить для таежных уголков неприхотливую породу коров». Первые представительницы новой породы уже паслись на лугу летом 2008 года. По словам ученых, эксперимент оправдал их надежды.

Ну что сказать… Десять тысяч лет назад предки современных ученых и нефтяников убили последнего мохнатого сибирского мамонта. Выведение пушистой северной коровы, невосприимчивой к морозам и гнусу, несколько загладит вину наших неразумных предков перед природой.

Однако самый фантастический пример издевательства генных инженеров над природой в лице беззащитных коров предложили ученые из университета Ньюкасла, которые создали гибридный эмбрион человека и коровы. Агентство «Би-Би-Си»9 сообщило, что первые в Великобритании гибриды человека и животного прожили трое суток. Информация взбудоражила: мы сразу же представили выращенный из эмбриона ночной кошмар некоторых мужей — человека с большими рогами. А как они это сделали? Вот так: ученые взяли яйцеклетку коровы, убрали из нее «родное» ядро и вместо него ввели ядро человеческое, из клетки кожи. Так что полученная клетка-химера — это еще и клон того, у кого взяли кожу.

Причина экстравагантных манипуляций лежит на поверхности — получить женские яйцеклетки сложно и дорого, к тому же против этого яростно выступают верующие и многие политики. Но чтобы изучить деление эмбриона на ранних стадиях и получить стволовые клетки, на которые медицина возлагает столько надежд, и химеры вполне достаточно. Созданные гибриды предназначены исключительно для науки, и мы никогда не будем пытаться вырастить из них полноценные существа, заверил руководитель исследований доктор Джон Берн.

В полученной англичанами химере 99 процентов наследственного материала пришли от человека и лишь один процент — от коровы. Это ДНК из внутриклеточных органелл-митохондрий, которые отвечают за выработку энергии в клетках. Мутации в них происходят гораздо чаще, чем в ядерной ДНК, но это не меняет их роли, а может лишь вызывать особые «митохондриальные» болезни. Никакие другие признаки митохондриальная ДНК не кодирует. Но не стоит забывать и того, что мутация в человеке всего лишь одного гена (а это намного меньше одного процента) приводит, например, к рождению альбиноса.

В принципе, возможно вырастить «ков-боя» или «ков-герл», а также «человекомышь» или «свиночеловека» — такие химеры уже создавали в лабораториях. Причем, создавая химеру человека и мыши, соединяли хромосомы обеих клеток, то есть полноценные ДНК обоих видов. И увидели, что при каждом последующем делении хромосомы человека в зародыше все терялись и терялись, пока их полностью не вытеснили мышиные.

На страже сохранности геномов всех живых организмов стоят особые гены — они так и называются «межвидовые», которые отвечают за характерные морфологические признаки вида. При скрещивании двух разных видов животных, — которое, кстати, случается и в природе, они либо не передаются возможному потомству от одного из видов, либо их передача вызывает стерильность. Так, получить мула от кобылы и осла можно, но родить «мулят» у него никогда не получится.

И тем не менее в природе есть примеры преодоления межвидового барьера. Так, из полутора тысяч вредоносных микробов, известных нам, около 800 прежде вызывали болезни только у животных и птиц, а потом сумели взломать защитную систему и у человека. Вот почему ученые и сами боятся скрещивать человека и животных даже в эксперименте. При выведении трансгенных свиней, чьи органы можно было бы пересаживать людям, самой большой опасностью считается возможность заноса такому человеку «свинских» вирусов, которые могут тихо-мирно скрываться в хрюшке, а потом в человеке выскочить из засады и вызвать невиданные эпидемии.

Эксперименты с химерами заставляют по-новому взглянуть и на проблему эволюции вообще. Теория Ламарка о наследовании приобретенных признаков давно отвергнута: даже если купировать хвосты у четырнадцати поколений крыс, пятнадцатое поколение рождается хвостатым. Согласно современной «синтетической» теории эволюции, образование новых видов происходит в результате мутаций. Например, оказавшаяся в районе повышенной радиации самка оленя рожает олененка с удлинившейся шеей. Это дает ему эволюционные преимущества — он может достать листья баобаба на большей высоте, лучше питается и дольше живет. И в результате по саванне бегают стада жирафов. Критики же утверждают, что образуется не новый вид — «жираф», а лишь подвид «длинношеий олень». То есть образования новых видов не происходит, и все они были созданы одновременно, скорее всего, Кем-то, сами знаете Кем.

Законы везде в мире запрещают выращивание «взрослых» химер. Однако истории не известны законы, которых не нарушали бы. Несомненно, кто-нибудь когда-нибудь не удержится и попробует вырастить Минотавра, русалку или сфинкса. И, возможно, подтвердит мифы античности и русского фольклора о том, что химеры жили-жили да просто вымерли. А царевич Тезей, убивший последнего представителя вида короволюдей Минотавра, ничуть не лучше пьяных матросов, изничтоживших морскую корову и умную птицу дронт.

Англичанин, как известно, мудрец и, чтоб работе помочь, изобрел за машиной машину. Это еще что — в палате общин Великобритании рассматривали законопроект о разрешении искусственного оплодотворения генетическим материалом, взятым от двух женщин и одного мужчины, — фактически это означает, что у ребенка будет не два, а три родителя.

При естественном оплодотворении происходит слияние наследственного материала (ДНК) одной женщины и одного мужчины путем проникновения ДНК сперматозоида в ядро яйцеклетки. Однако вне ядра в яйцеклетке, в отличие от сперматозоида, содержатся митохондрии — образования, отвечающие за энергетику клетки, о которых мы уже говорили. Понятно, что некоторые заболевания передаются только по материнской линии, через материнские митохондрии.

Со временем выяснилось, что митохондриальных болезней чуть ли не сотня. Развитие методик клонирования привело к идее замены «больных» митохондрий на «здоровые» и соответственно предотвращения заболеваний. Для этого была придумана процедура, которую и обсуждали британские законодатели.

А именно: вначале производится уже рутинная для современной медицины манипуляция — оплодотворение «в пробирке» яйцеклетки женщины, у которой обнаружено генетическое заболевание, сперматозоидом будущего отца. По традиционной методике оплодотворенная яйцеклетка затем была бы помещена в матку этой же будущей (нездоровой) мамы, однако сейчас все выглядит иначе. Из оплодотворенной яйцеклетки извлекают ядро (в котором находятся ядерные ДНК обоих родителей) и переносят его в донорскую яйцеклетку другой, здоровой женщины. Ядро донорской яйцеклетки, разумеется, предварительно удаляют.

Таким образом, получается здоровая оплодотворенная яйцеклетка, в которой ядро содержит ДНК папы и мамы, а митохондрии — ДНК донора, фактически еще одной мамы. Конечно, генетически будущий ребенок в наибольшей степени будет похож на папу и маму, но генетический материал второй (назовем ее так) мамульки также сыграет некоторую роль в формировании нового организма. Прежде всего, ему не передастся мамина митохондриальная болезнь. Но могут передаться и какие-то другие свойства мамульки.

Конечно, это вмешательство в дела Божьи. И разумеется, католические и прочие церковные организации — против. Однако рождение ребенка без таких заболеваний, как «митохондриальная энцефаломиопатия», стоит того, чтобы пренебречь мнением последователей ближневосточной мифологии двухтысячелетней давности. Перечислим симптомы этого заболевания: непереносимость физических нагрузок, головная боль, головокружения, повышение температуры, судороги, эпилептические приступы. Да, по сути, производится пересадка «химерных» эмбрионов, однако это намного лучше, чем рождение вполне богоугодных, но эпилептиков.

Итак, кроме обычных двоих, бывают и три родителя. А меньше можно? Оказывается, да, и не только у делящихся надвое микробов. Недавно была исследована ДНК детеныша одной удивительной акулы — рыбы-молота. Оказалось, что мы имеем дело со случаем партеногенеза у крупных позвоночных — малышка появилась в результате «непорочного зачатия», то есть без участия самца. Такой способ размножения известен, например, у насекомых — муравьев и пчел. В результате партеногенеза пчелы рождают трутней. У позвоночных непорочное зачатие наблюдается крайне редко, причем, поскольку у ребенка, родившегося в результате этого процесса, отсутствуют хромосомы мужчины, ребенок просто обязан быть девочкой.

Биологи из Юго-Восточного университета Флориды, Королевского университета Белфаста и Зоопарка имени Генри Дурли в Омахе (штат Небраска) установили, что в наследственном материале детеныша акулы полностью отсутствуют даже следы отцовской ДНК. Малышка родилась еще в 2001 году, и уже тогда ее появление на свет стало загадкой для сотрудников зоопарка — мамаша никогда не общалась с акулами противоположного пола, в аквариуме их просто не было. Было даже выдвинуто экзотическое предположение, что еще до поимки в море акула вступила с кем-то в интимные отношения и в течение трех лет сохраняла мужские половые клетки в своем организме. Возникли также подозрения в отношении самца тигровой акулы, резвившегося в соседнем аквариуме, но и они были отвергнуты по причине невозможности контакта.

К сожалению, с малышкой рыбой-молотом случилось несчастье. Содержавшийся вместе с мамашей электрический скат убил чудо партеногенеза вскоре после ее рождения. Однако ученые догадались сохранить тушку и вот теперь, когда методы исследования ДНК стали практически рутинными, доказали факт непорочного зачатия.

Партеногенез — невыгодное с точки зрения существования вида занятие. Половое размножение придумано природой (или Кем-то еще) для генетического разнообразия и снижения количества генетических заболеваний. Новый генетический материал, появляющийся в результате объединения хромосом двух родителей, способствует повышению приспособляемости вида к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

В этой книге уже упоминалось о клонировании. Стоит сказать, как это делается. При клонировании из яйцеклетки самки животного (а в будущем — и женщины) удаляют ядро, содержащее только материнский генетический материал (материнские хромосомы с ДНК). На место этого ядра в клетку внедряют ядро обычной, неполовой клетки другого животного с полным набором хромосом и ДНК обоих родителей. Эту яйцеклетку с «чужим» набором заставляют делиться, а затем многоклеточный эмбрион донашивается в организме суррогатной матери. Новорожденное существо — клон — оказывается полностью идентичным близнецом второго животного, но только с генетической точки зрения. Признаки, формируемые средой, воспитанием, образованием и прочими факторами, будут у клона, разумеется, совсем другими, — поэтому из клеток мумии Рамзеса II Великого вырастет лишь невзрачный древнеегипетский паренек, а не могущественный фараон.

Однако наследуемые признаки, в том числе нежелательные, полностью перейдут к клону, который будет болеть теми же наследственными болезнями или же унаследует от единственного родителя буйный темперамент. Кроме того, суррогатную мать при вынашивании часто накачивают гормонами, которые в принципе могут перейти в организм клона. А у клонов ослаблен иммунитет, и их накачивают антибиотиками. Именно поэтому многие общественные организации выступают против продажи мяса и молока клонов животных (хотя при выращивании обычного молодняка также используют и гормоны, и антибиотики).

С другой стороны, при использовании для клонирования элитных животных можно получить целые элитные стада от одного элитного производителя, что при обычном искусственном осеменении невозможно. Однако стоимость клонирования пока составляет десятки тысяч долларов, и массовая продажа клонированной говядины и молока от клонированных животных — вопрос будущего.

А вот клон лучшего друга человека — собаки — уже создан в Южной Корее. Читатель помнит, что первым клонированным животным была овца Долли, родившаяся в результате микроманипуляций с соматической (неполовой) клеткой в 1996 году. Клетку взрослой овцы, взятую из ее вымени, соединили с яйцеклеткой другой овцы, предварительно удалив из этой клетки ядро с хромосомами. При этом цитоплазма яйцеклетки и ядро первой овцы образовали некое подобие оплодотворенной яйцеклетки; из нее вырастили эмбрион, который имплантировали в третье животное. Впрочем, это лишь повтор того, что я уже писал ранее. Рожденная овечка стала точной генетической копией первой овцы.

Южнокорейские ученые использовали клетки уха трехлетнего кобеля афганской борзой, а суррогатной матерью стала сука лабрадора, которая и выносила щенка. Получить клон собаки оказалось методически гораздо сложнее, чем клоны других животных, — а к настоящему времени уже созданы клоны овцы, кошки, крысы, свиньи, мула, лошади, белохвостого оленя, буйвола и других млекопитающих. Ведутся работы по клонированию редких и вымирающих животных, например китайской панды. Японские ученые собираются клонировать мамонта, а сообщения о клонировании человека, по-видимому, оказались уткой.

Руководитель работы по клонированию афганской борзой профессор By Сук Хван сначала сообщил, что им удалось добиться лишь трех нормальных беременностей на тысячу эмбрионов. При этом создание клона собаки открывает большие перспективы для исследований: во-первых, некоторые заболевания собак и человека почти идентичны, а во-вторых, собака — классический объект для экспериментов в духе академика Павлова.

Щенка назвали Снуппи. Точно так же звали несчастную собачку из повести Артура Конана Дойла, съеденную другой собакой — Баскервильской. Такая судьба Снуппи XXI века, разумеется, не грозит, хотя клонирование именно собаки учеными из Южной Кореи, где друзей человека используют еще и в кулинарных целях, наводит на некоторые неприятные размышления.

Однако на первых порах неприятности поджидали самого By Сук Хвана. Очень скоро после опубликования своих результатов по клонированию афганских борзых ученый был вынужден признаться, что он слегка приврал. На самом деле и клона собаки они тогда не получили, и денег затратили намного больше, чем следовало. Бедняга подвергся остракизму в его худшем варианте: он был уволен и чуть ли не посажен в тюрьму.

А может, и не чуть ли, а просто посажен, но это совершенно не важно. Потому не важно, что после увольнения Хвана его лаборатория продолжила работу и вскоре получила-таки сразу несколько клонов собачек. Одну из них снова назвали Снуппи. Сейчас собачки уже выросли и стали пригодны как для охраны овечьих стад, так и в пищу.

Поскольку корейским генетикам прямо неймется, после собачек они набросились на кошек. На этот раз они вывели новую породу кошек, которые светятся при облучении их ультрафиолетом. Зачем? Эти кошки помогут исправить некоторые генетические нарушения человека. Как известно, в часах со светящимся циферблатом используется явление люминесценции — свечение краски после выдерживания ее на свету. Иные вещества светятся только во время их облучения, например, ультрафиолетовой лампой. Таким свойством обладают белки ангорских кошек, которых клонировали ученые Университета Кёнсан. Для этого они ввели в ДНК ангорки ген, отвечающий за выработку светящегося белка.

Один из родившихся котят не выжил, хотя тоже послужил науке — во всех тканях бедняжки был обнаружен светящийся белок, что свидетельствовало об успехе модификации. Изучение генетических нарушений человека на светящихся кошках, а у нас с мурками до 250 общих заболеваний, чрезвычайно удобно — изменение интенсивности свечения позволяет выделить «вредные» гены.

Таких светящихся кошек наверняка заведут себе модные дискотеки, на которых используется ультрафиолет, — постиранная современными порошками одежда также эффектно светится в темноте.

От кошек естественно перейти к мышкам. Оказывается, генетические исследования наследственного материала домашних мышей помогли определить пути проникновения норвежских викингов на Британские острова. Митохондриальная ДНК оказалась полезной не только генетикам, но и историкам. Работа была выполнена в Университете города Йорк (Великобритания) коллективом ученых из Англии, Италии, Турции, Канады и Южной Африки. В качестве объекта исследований генетики выбрали домашних мышей вида Mus musculus domesticus.

Как и тараканы, мышки предпочитают жить рядом с человеком, причем в наших поселениях они размножаются особенно активно — мышей привлекают запасы и остатки пищи. Недаром одним из первых прирученных человеком животных стали кошки, извечные враги грызунов. А для генетиков эти существа — одни из самых любимых. На лабораторных мышках были осуществлены десятки тысяч исследований, многие из которых (не мыши, а исследования) были удостоены Нобелевских премий. Однако в данном случае изучались не лабораторные, а самые обычные домашние мыши из почти 130 районов Великобритании.

Выяснилось, что грызуны четко разделяются на две независимые группы. Одна, которую условно можно назвать англосаксонской, появилась на Британских островах вместе с переселенцами из германских земель, а вторая популяция проникла в Уэльс, Ирландию и на шотландские Оркнейские острова, вероятнее всего, на кораблях норвежских завоевателей-викингов. Это подтверждается известным фактом проживания викингов на Оркнейских островах в XI и XII веках. Причем для заселения территории требуется совсем немного особей. Как сказал биолог-эволюционист Франсуа Боном из Университета города Монпелье: «Достаточно трех мышек на одной лодке».

Нам тоже пригодились бы такие исследования. Поскольку норманнская теория образования Русского государства до сих пор признается не всеми историками, было бы полезно провести генетическое исследование мышей из Великого Новгорода. Вполне возможно, что они прибыли к нам на кораблях викингов Рюрика, Синеуса и Трувора.

Проблемы эволюции можно изучать не только на мышах, но и на бабочках, тем более что, например, на полинезийских островах Самоа лунно-голубые бабочки продемонстрировали эволюционный рекорд — за один год соотношение мужских и женских особей изменилось от катастрофического 1:100 до почти правильного 1:1. Эти бабочки вида Hypolimnas bolina с лунообразными белыми пятнышками и голубым ореолом на крылышках, обитающие на острове Савайи в группе островов Самоа (Меланезия, Независимое государство Самоа), до последнего времени пребывали в демографическом шоке. Обнаруженная еще в 1924 году в репродуктивных органах комарихи бактерия вольбахия приводит к гибели исключительно самцов многих видов насекомых, некоторых ракообразных и червей. Вольбахию уже давно прозвали «бактерией Ирода», уничтожавшего, как известно из Библии, новорожденных только мужского пола. Эта бактерия даже привлекла в свое время пристальное внимание военных бактериологов, пытавшихся создать оружие медленного, но абсолютного действия, приводящего к вымиранию целых групп населения. На данный момент, слава богу, у них ничего не выходит, вольбахия легко уничтожается обыкновенным тетрациклином.

Однако лунно-голубые бабочки с острова Савайи тетрациклин никогда не принимали, и количество самцов в их популяции резко, катастрофически упало до всего-то одного процента. Еще немного, и вид бы мог исчезнуть, но мать-Природа позаботилась о сохранении одного из своих созданий. Неподалеку, в Юго-Восточной Азии, живут бабочки, у которых в ДНК есть ген, вырабатывающий специальный «противовольбахиевый» белок. И вот в период между 2005 и 2006 годом такой же ген появился у Hypolimnas bolina — то ли они позаимствовали его у своих азиатских родственниц, то ли произошла случайная мутация. Во всяком случае, за какие-то десять поколений (именно столько поколений бабочек сменяют друг друга в течение всего одного года) Hypolimnas bolina сумели обзавестись нужным геном и поразительным образом практически восстановили нормальное соотношение между самочками и самцами, которых теперь более 39 процентов в популяции.

Это необычное исследование было проведено международной группой во главе с Силвейном Чарлетом из Университетского колледжа Лондона. Доктор Чарлет подчеркивает, что им удалось обнаружить случай невероятно быстрой дарвиновской эволюции — при обычном ходе вещей для закрепления признака у бабочек должны пройти сотни лет. Теперь же почти у каждой мадам Баттерфляй появился свой, отдельный месье.

Если механизм появления новых генов у бабочек пока не очень понятен, то в случае животных, живших вблизи Чернобыльской АЭС, все ясно: мутации произошли из-за радиоактивного облучения после взрыва четвертого реактора. Произошел даже, как говорят специалисты, эволюционный всплеск. Взрыв этого реактора, ставший символом конца советской эпохи, описан в тысячах публикаций, а результаты воздействия радиации на человека — в сотнях статей в медицинских журналах. Однако в «Зоне» жили не только люди, но и животные, и с некоторыми из них произошли удивительные изменения. Например, украинские ученые Геннадий Поликарпов и Виктория Цицугина из Института биологии южных морей Национальной АН Украины в Севастополе установили, что черви-гермафродиты в чернобыльской зоне перешли к половому размножению.

«Едем по „зоне“, проверяем, всех ли людей вывезли. Уже июнь, стоит жара. Скотину забили и туши закопали, а за курами гоняться не стали, и их расплодились миллионы, все время под „газик“ норовят попасть, — рассказывал автору этой книги один радиолог. — И вот в одной деревне видим: прямо на майдане лежит распухшая от курятины, обожравшаяся лиса, еле дышит, а по ней куры так и ходят…» Это один из немногих достоверных рассказов о поведении диких и домашних животных вблизи аварии. Многочисленные байки о двухголовых телятах и трехногих курицах в запретной зоне Чернобыльской АЭС научно недостоверны и статистически не обработаны. А вот исследование Геннадия Поликарпова и Виктории Цицугиной о воздействие радиоактивного загрязнения не на человека, а на другие живые организмы — добросовестная научная работа.

Ученые сравнили половое поведение одних и тех же видов червей, обитающих в двух озерах — одно внутри, другое вне 20-километровой зоны вокруг АЭС. Уровень радиации в чернобыльском озере превышает уровень радиации в отдаленном озере в двадцать раз, в остальном же озера практически не отличаются друг от друга и имеют близкие химический состав и температуру. Изучались черви, проживающие в донных осадках озер, — видов Nais pardalis, Nais pseudobtusa и Dero obtusa.

Украинским гельминтологам удалось показать, что первые два вида червей-гермафродитов перешли к половому способу размножения — возможность такого перехода заложена в их генах. В радиоактивном чернобыльском озере 22 процента особей вида Nais pardalis «занялись сексом», в незагрязненном же озере только пять процентов. У вида Nais pseudobtusa эти показатели оказались равными 23 и 10 % соответственно. Впрочем, черви третьего вида Dero obtuse от секса уклонились.

Ученые объясняют свое открытие тем, что переход к половому размножению — это попытка червей защитить себя от радиации. Дело в том, что такой способ воспроизводства способствует естественному отбору более устойчивых к радиации потомков. С этим согласен и заведующий лабораторией экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии РАН, кандидат биологических наук Никита Кучерук, которого я попросил прокомментировать сообщение украинцев.

«Эти черви, по-видимому, относятся к протерандрическим организмам, которые в своем развитии проходят сначала стадию самца, а потом — самки. Смена пола у гермафродитных низших беспозвоночных случается достаточно часто. Если количество мутаций ДНК, вызываемое, например, повышенным радиоактивным фоном, особенно велико, то живому существу действительно „выгодно“ перейти к половому размножению. Такое явление известно не только у низших животных. В озере Карачай, где произошла авария с выбросом огромных количеств радиоактивных веществ, водятся двуполые карпы и однополые серебряные караси (самки). Так вот карпа хочется сразу положить на сковородку (но нельзя, сильно „светит“), а у карасей часто нет глаз, хвоста, и чешуя порой растет не к хвосту, а к голове».

Напомним, что вопросами воздействия радиации на живые организмы занимался еще великий Тимофеев-Ресовский, и как раз вблизи озера Карачай. Огромное количество экспериментов по радиационному воздействию на культурные растения провел другой наш знаменитый ученый Иосиф Раппопорт. Вообще, в советские годы, особенно в начале 1950-х, от радиации в малых дозах ожидали многого, воспринимая ее как чуть ли не «эликсир жизни». Более того, существует теория, выдвинутая и поддерживаемая вполне авторитетными учеными, что превращение примитивных гоминидов в homo sapiens произошло в рифтовой долине Восточной Африки как раз под действием радиации.

Неужели перволюди были гермафродитами и именно радиация, как мечом, разделила их на пары? Не тогда ли родился миф о вечном поиске своей второй половины?

Оказывается, радиация может не только приводить к генетическим изменениям, но стать в определенном смысле пищей для некоторых живых организмов. Вокруг того же самого объекта «Укрытие» (саркофага над четвертым блоком) Чернобыльской АЭС были обнаружены грибы, парадоксальным образом использующие для своего развития — так сказать, в личных целях — остаточное радиоактивное излучение разрушенного блока. Грибы — вообще особое дело. Лишь во второй половине XX века они были выделены из царства растений и образовали «третье царство» природы, после растений и животных. С растениями их сближает «привязанность» к месту произрастания и рост в течение всей жизни, а с животными — отсутствие фотосинтеза и питание уже готовым органическим материалом. От таких простейших организмов, как бактерии, грибы отличает наличие ядра в клетке.

Мы обычно отождествляем грибы с их плодовым телом, и наше воображение рисует упругий боровик или смертельно-нежную бледную поганку. Однако основа гриба — его мицелий (грибница): он представляет собой сеть из тонких волокон, которая зачастую охватывает огромные территории. Подсчитано, что вес некоторых грибниц достигает нескольких сотен тонн, и, таким образом, это самые крупные живые «существа» на планете. Кавычки можно даже убрать.

Грибы неприхотливы, растут где угодно, в самых, казалось бы, неблагоприятных для жизни условиях. Последнее доказательство — обнаружение микроскопических грибов Cladosporium sphaerospermum, Cryptococcus neoformans и Wangiella dermatitidis в почве вокруг Чернобыльской АЭС и даже внутри саркофага. Исследователи с факультета радиоизотопной медицины Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна в Бронксе (Нью-Йорк, США) обнаружили эти грибы, а затем провели модельные эксперименты, которые показали, что грибы буквально «питаются» радиацией, предпочитая бета-распад радиоактивного цезия-137.

Этот изотоп, выброшенный из зоны реактора при взрыве на станции в 1986 году, имеет период полураспада 30 лет. Для практически полного распада радиоактивного элемента требуется 6 времен полураспада (50 % + 25 % + 12,5 % + 6,25 % + 3,125 % + 1,5625 % = 98,4375 %). Отсюда следует, что весь цезий-137 распадется только через 180 лет после аварии, а пока прошла только четверть века. Однако большой опасности для человека этот изотоп не представляет — радиоактивный цезий излучает электроны (это и есть бета-распад), которые задерживаются даже листом бумаги. Разве только излучающая частица вещества попадет в организм, задержится там и начнет непосредственно облучать какой-либо важный орган (аналогичная ситуация с альфа-распадом — альфа-частицы легко задерживаются, но внутри организма убивают его клетки; так был отравлен полонием-210 известный Литвиненко).

Исследователи обнаружили, что в присутствии цезия-137 все три вида грибов развиваются гораздо быстрее и наращивают значительно большую массу. Более того, микроскопические грибы тянутся к источнику излучения, как подсолнух к солнцу, при этом у них ускоряется выработка меланина — пигмента, который защищает человека от вредного ультрафиолетового излучения. Меланин в грибах служит некоторым аналогом хлорофилла, однако лишь «некоторым». Хлорофилл — это та молекула, на которой, под действием света, происходит соединение углекислого газа воздуха с водой (фотосинтез) и образуется органическое вещество. Однако в грибах фотосинтез не протекает, и роль излучения цезия-137 сводится, по-видимому, к активации процесса образования меланина и «тела» гриба.

Таким образом, грибы не просто выживают, а наслаждаются своими невероятными условиями обитания. Никаких других живых существ в «горячей» зоне чернобыльского реактора нет.

Чего не скажешь о 30-километровой «Зоне» вокруг реактора, из которой в свое время были вывезены люди и в которой были уничтожены облученные домашние животные. Зато прекрасно расплодились дикие! «Зона» сейчас — любимая площадка биологов для изучения популяций диких животных в условиях практически полного отсутствия человека.

Вообще, воздействие радиации на животных и человека далеко не исчерпывается гибелью особи. Некоторые японцы, пережившие атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, уже прожили по 100 лет и поставили рекорды продолжительности жизни в Японии, которая и так занимает первое место в мире по этому параметру. Напомним еще раз о теории появления «человека разумного» в результате мутации человекообразной обезьяны под действием радиации. Проблема появления разума у нашего предка, которому, в принципе, для пропитания и продолжения рода разум был не нужен, решается в этой теории на генетическом уровне.