Биологам удалось получить потомство от однополых родителей

Обновлено: 05.10.2024

Крупным прорывом в генетике можно считать удачный эксперимент исследователей из Китайской академии наук. Им удалось получить здоровое потомство мышей от двух однополых особей. Исследование вселяет надежду на то, что гомосексуальные пары в обозримом будущем смогут иметь собственных детей, не прибегая к донорским половым клеткам.

Учёные смогли получить потомство как от двух самок, так и от двух самцов. Профессор Ци Чжоу, старший автор в проведённом исследовании, рассказывает: «Нас интересовал вопрос, почему млекопитающие используют только половое размножение». Другие группы животных, включая рептилий, амфибий и рыб, могут размножаться с партнёром того же пола.

«Мы постарались объединить репродукцию и регенерацию, чтобы выяснить, могут ли родиться нормальные мышата с двумя родителями-женщинами или даже мышата с двумя родителями-мужчинами при использовании гаплоидных эмбриональных стволовых клеток», — продолжил профессор.

Гаплоидной называется клетка, содержащая одинарный набор хромосом (половину от полного генетического набора). Обычные половые клетки млекопитающих — женская яйцеклетка и мужской сперматозоид — гаплоидные. Мудрость природы в том, что при слиянии двух гаплоидных клеток образуется зигота, обладающая полноценным диплоидным набором хромосом, который характерен для особи.

Diez, O./Arco Images GmbH/Global Look Press

В новом исследовании учёные использовали гаплоидные эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) — клетки из эмбрионов, которые могут развиться в клетке любого типа и в которых содержится половина нормального числа хромосом и ДНК только от одной женщины-родителя. Под микроскопом экспериментаторы удалили три определённые области ЭСК, содержащие лишние геномные отпечатки, прежде чем вводить их в яйцеклетку другой самки-мышки. Методика принесла успех: две самки произвели 29 живых мышат, абсолютно здоровых. Они благополучно дожили до взрослого возраста и, что очень важно, смогли иметь собственных детей.

«Мы обнаружили, что гаплоидные ЭСК больше похожи на первичные зародышевые клетки, предшественники яйцеклеток и сперматозоидов. Геномный отпечаток, найденный в гаметах, был „стёрт“ нами при удалении определённых частей ЭСК», — рассказал Баоян Ху, один из участников исследования.

Исследователи попытались добиться получения потомства и от двух самцов, но мышата, рождённые от пап-мышей, прожили лишь несколько дней. Биологи объяснили это тем, что для успеха эксперимента им необходимо было удалить не три кусочка генома, как у самок, а целых семь, что намного сложнее.

Учёные уверены, что несмотря на имеющиеся трудности, применённые ими методы могут быть использованы и в экспериментах с другими млекопитающими, а когда-нибудь это станет способом размножения и для людей. Однако в настоящее время риск серьёзных аномалий слишком высок, и впереди — годы исследований на животных, которые позволят добиться полной безопасности методики.

Специалисты из Китайской академии наук опубликовали работу, в которой рассказали об уникальном явлении: у них впервые получилось вывести потомство от однополой пары лабораторных мышей.

Опыт ставился дважды, и потомство удалось получить как от родителей самок, так и от пары самцов. Ученые уверены, что их работа позволит в будущем однополым парам обзаводиться собственными детьми, а также поможет медикам корректировать серьезные нарушения развития на ранней стадии.

Такую работу проделали Ци Чжоу (Qi Zhou), биолог из Китайской академии наук в Пекине, и его команда; они использовали эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). С помощью технологии CRISPR-Cas9 ученые выключили в ЭСК от женской особи два импритинговых участка H19 и IG, а также удалили участок гена Rasgrf1 - их отключение не помешало бы получить здорового эмбриона. Затем они ввели эти клетки в яйцеклетку другой самки. В итоге из 210 эмбрионов выжили 29 (14%). Семь из них впоследствии скрестили с обычными мышами (мужского пола) - они произвели на свет 22 детеныша.

Аналогичный эксперимент провели и с клетками двух самцов. Но для этого понадобилось отключить уже не три, а семь участков генов. В результате этого опыта из 1023 модифицированных эмбрионов выжило около 12 мышат. Появившиеся от двух отцов детеныши были в два раза крупнее обычных, и погибали практически сразу после рождения. Даже увеличивая количество отредактированных геномов, спасти детенышей не удалось.

В будущем, утверждают ученые, эти исследования помогут не только однополым парам завести ребенка, но и помочь исчезающим видам животных продолжить свою популяцию.

Один из самых распространенных аргументов против расширения прав ЛГБТ-людей заключается в том, что гомосексуальность ведет к вымиранию. Тем не менее она довольно часто встречается среди различных видов млекопитающих и птиц и не отсеивается в процессе естественного отбора. Одни ученые объясняют это тем, что однополое влечение представляет собой механизм защиты от перенаселения. Другие же, наоборот, считают, что оно возникает у высокоорганизованных социальных животных и необходимо для выживания таких сложно устроенных сообществ. Подробнее о том, зачем нужна гомосексуальность с точки зрения эволюции, рассказывает Александр Финиарель.

Раннее утро в горах Сьерра-Чинкуа в Центральной Мексике. Деревья, покрытые чем-то, что кажется золотыми и оранжевыми листьями, дрожат — но это не листья. Слышится шум водопада, но водопада поблизости нет. Это взмахи сотен тысяч тонких, как бумага, крылышек бабочек-монархов, прилетевших сюда зимовать из Северной Америки. Их так много, что ветки склоняются к земле, и сама земля тоже плотно покрыта бабочками. Некоторые из них образуют пары, и некоторые из этих пар — однополые: исследования показывают, что на пике спаривания во время зимовки более 10% пар монархов состоят из двух самцов, позже их количество достигает 50%.

Когда монархи все вместе взмывают вверх, они образуют плотное рыжее облако, которое скрывает за собой деревья как минимум на полчаса, пока бабочки не улетят. С высоты птичьего полета это выглядит ошеломляюще: лес будто охвачен огнем, состоящим из миллионов бабочек-всполохов. Это похоже на то, что американский писатель Хаким Бей назвал «великолепным переизбытком реальности».

Гомосексуальность в животном мире, как и в человеческом, долгое время игнорировалась или даже намеренно замалчивалась. Так, например, в 1979 году Музей китов опубликовал доклад, посвященный китам-убийцам, в котором описывалось в том числе их гомосексуальное поведение, но когда этот доклад был через год переиздан Американской комиссией по морским млекопитающим, оттуда были убраны все упоминания о гомосексуальности. В вышедшей в 1984 году книге «Белохвостый олень: экология и менеджмент» детально разобран каждый аспект жизни этих животных, но там нет ни слова об их однополых сексуальных взаимодействиях, несмотря на то что одна из глав написана ученым, который впервые описал это поведение в другой работе. Такая же ситуация сложилась и вокруг изданной в том же году книги о серых китах.

При этом хоть сколько-нибудь изучено чуть больше миллиона видов из почти 9 миллионов предположительно живущих на Земле. Сексуальное же поведение описано всего у нескольких тысяч. Иногда, чтобы его хотя бы просто зарегистрировать, требуются десятки тысяч часов наблюдений, не говоря уже о том, чтобы понять является ли оно гомо- или гетеросексуальным.

Теория саморегуляции численности

Другой популярный аргумент о пользе, которую может нести гомосексуальность для эволюции, основывается на предположении, что гомосексуальные отношения позволяют ограничивать размножение видов в условиях нехватки ресурсов. Согласно исследованиям, 37% матерей гомосексуалов пережили большой стресс во время беременности, тогда как среди матерей гетеросексуалов это число составляет всего 3%. К тому же наличие сына у женщины увеличивает вероятность того, что следующий ее ребенок родится гомосексуалом, на треть. Однако нет никаких доказательств существования корреляции между общим количеством особей в популяции, количеством доступных им ресурсов и количеством собственно гомосексуальных особей среди них.

Некоторые животные, например лемминги или мыши-полевки, проходят через постоянные 5—10-летние циклы снижения и увеличения популяции. Если бы гомосексуальность оказывала влияние на размер популяции, то можно было бы ожидать, что количество гомосексуальных особей в ней коррелировало бы с ее размером, но у большинства таких видов гомосексуальное поведение не наблюдалось. У тех же видов, у которых оно было обнаружено (например, у шотландских клестов), количество гомосексуальных особей никак не соотносилось с ростом и уменьшением популяции.

К тому же многие животные, имеющие гомосексуальные контакты, имеют также и гетеросексуальные и дают потомство. Более того, множество гетеросексуальных особей в любой популяции вообще не размножаются, и это никак не влияет на ее численность. Так, от 90 до 98% дамарских пескороев не производят потомство, и тем не менее их количество не только не уменьшается, а даже растет. Популяция китов-убийц может включать до 30% неразмножающихся самок и при этом не снижаться.

Гомосексуальность на службе у гетеросексуальности

Другая, еще более экстравагантная теория строится на предположении, что гомосексуальность помогает животным подготовиться к вступлению в гетеросексуальные отношения. Данная теория явно исходит из того факта, что во многих человеческих обществах гомосексуальные контакты являются инициатической практикой, позволяющей перейти из юношества во взрослый возраст. И хотя она справедлива в отношении некоторых видов, таких как гвианский скальный петушок, в целом она несостоятельна, так как большинство животных, вступающих в однополые контакты, делают это не только в молодом возрасте. При приложении этой теории к таким видам, как, например, озерная чайка, которые практикуют гомосексуальные связи на протяжении всей жизни, она оказывается совершенно абсурдной, поскольку непонятно, к чему они таким образом всю жизнь готовятся. К тому же у большинства видов в однополые отношения вступает лишь небольшая часть популяции — почему тогда одни особи «тренируются», а другие нет?

Согласно еще одной теории, гомосексуальное поведение необходимо животным для привлечения партнеров. Якобы самки спариваются друг с другом, чтобы показать самцам, что у них течка и что они готовы к копуляции (эта теория явно происходит из сексистского и гомофобного представления о том, что лесбиянки занимаются сексом, чтобы привлечь гетеросексуальных мужчин); а самцы вступают в гомосексуальную связь, чтобы простимулировать собственное либидо перед гетеросексуальным спариванием.

Однако у большинства животных гомосексуальная активность не ограничена брачным сезоном, а продолжается на протяжении всего года.

Зачастую она происходит тогда, когда самка не может забеременеть: например, когда она уже беременна (у некоторых популяций японских макак) или же в «безопасные» периоды менструального цикла (у лангуров). В тех же случаях, когда эта активность выпадает на брачный сезон, она никак не повышает вероятность гетеросексуальных контактов, потому что однополые контакты не привлекают других особей, а если они и пытаются присоединиться, то спаривающиеся отгоняют их.

Существует точка зрения, что гомосексуальная активность нужна, чтобы снижать сексуальное желание у соперников или прерывать их половые акты. Однако нет никаких доказательств того, что гомосексуальные контакты как-то влияют на гетеросексуальные — для некоторых видов всё наоборот: наиболее часто в однополые отношения вступают те особи, у которых было наибольшее количество гомосексуальных связей. К тому же, как уже было сказано, у многих видов гомосексуальная активность происходит не во время брачного периода.

Наконец, есть теория, согласно которой при гомосексуальном контакте самки обмениваются спермой, оставшейся от предыдущих гетеросексуальных спариваний, чтобы заставить больше самцов заботиться об их потомстве. А самцы якобы помещают свое семя в другого самца, чтобы во время гетеросексуального спаривания он передал самке чужие гены. Однако у самок уже есть другие механизмы для того, чтобы достичь этой цели. Например, они могут спариваться сразу с несколькими самцами. Самцы же легко могут избавиться от чужой спермы в своих гениталиях.

Невозможное возможно

В октябре 2018 года Вэй Ли и команда ученых из Китайской академии наук в Пекине все-таки произвели на свет здоровых мышей от двух мам, а позднее и от двух пап. Однако во втором случае мышата умерли всего через несколько дней после рождения.

Несмотря на потерю, Вэй Ли настроен оптимистично. «Это исследование показывает нам, что все возможно», - говорит он.

Чтобы преодолеть барьер импринтинга, Ли и его коллеги-исследователи обратились к CRISPR, методу редактирования генов, который сделал изменение генома проще, чем когда-либо. Они использовали инструмент для удаления областей генов из эмбриональных стволовых клеток от матерей мышей. Затем исследователи ввели эти модифицированные стволовые клетки в яйцеклетку самки мыши, а затем использовали третью суррогатную самку мыши, чтобы выносить плод до срока.

Несмотря на успех, ученые говорят, что методика пока не готова к использованию на людях. Сейчас команда работает над тем, чтобы перенести свои наработки на обезьян. Если все пройдет благополучно, мы приблизимся еще на один шаг к невозможному.

Как известно, в биологии видом называется совокупность особей, способных скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство. Однако можно скрестить некоторые близкородственные виды и получить жизнеспособное потомство. Единственным недостатком таких гибридов будет их бесплодность. В большинстве случаев от них нельзя получить потомство.

Широко известным примером является мул , которого получают скрещиванием осла и кобылы. Другим примером является лигр , который может получиться от льва и тигрицы.

Особенностью межвидовых гибридов является их выносливость, крупные размеры. Это следствие проявления все того же гетерозиза, который наблюдается при дальнородственном скрещивании внутри вида. Однако здесь его влияние сильнее.

Тогда почему такие замечательные особи в большинстве случаев не способны к размножению? Все дело в балансе хромосом и генов, который нарушается при межвидовой гибридизации.

От каждого из родителей особь получает его одинарный набор. В результате в гибриде восстанавливается двойной набор. В случае внутривидового скрещивания эти одинарные наборы гомологичны друг другу.

То есть на каждую хромосому матери приходится такая же (с генами, отвечающими за тот же набор признаков) хромосома отца. Уже у потомка при образовании половых клеток гомологичные хромосомы родителей должны конъюгировать, обмениваться участками, правильно расходиться к полюсам.

Однако у межвидового гибрида часть хромосом или участков хромосом не гомологичны. Например, если скрестить вид с хромосомным набором XXYYZZ и вид с хромосомным набором XXYYAA, то гибрид получится XXYYZA. Хромосомы Z и A не гомологичны друг другу, а значит не смогут правильно провзаимодействовать и разойтись к полюсам. В результате половые клетки будут "бракованными".

У растений эта проблема может быть преодолена за счет полиплоидии, т. е. кратного увеличения хромосомного набора. Например, если генотип XXZA кратно продублировать, то получится XXXXZZAA. У хромосом Z и A появится гомологичная пара, что приведет к нормальному протеканию процессов овогенеза и спермогенеза.

У животных кратная полиплоидия почти не встречается и у высших форм приводит к нежизнеспособному потомству. В основном это связано с особенностями половых хромосом.

Стоит отметить, что в природе у млекопитающих не известно ни одного вида, способного к партеногенезу — размножению без участия половых клеток самца. Вероятно, все дело в работе родительской ДНК, — рассказали ученые.

Авторы исследования уточнили, что некоторые необходимые для развития гены действуют только в материнской, а некоторые — только в отцовской копии. Производится эта «настройка» за счет химического присоединения к соответствующим участкам ДНК метильных групп, и для нормального развития потомства ее необходимо «обнулить».

Этим и занялись ученые в своем исследовании. Специалисты выделяли гаплоидный геном у двух самок мышей, после чего использовали ГМ-технологию редактирования генома CRISPR для точечного включения трех подавленных генов, важных для развития стволовых клеток.

Следующим этапом модифицированные молекулы ДНК пересадили в донорские яйцеклетки, а их — самкам мышей, которые служили суррогатными матерями. Всего ученые подготовили 210 эмбрионов, из которых только 14% формировались нормально и привели к появлению здоровых и даже способных к нормальному размножению потомков.

Такой же эксперимент с парой самцов прошел не так гладко. Ученым пришлось отредактировать шесть генов. Из всех 1023 подготовленных эмбрионов только 1,2% родились.

Несмотря на небольшой процент рождаемости, мыши оказались вдвое крупнее обычных, но жили они недолго — буквально пару дней, — отметили ученые.

Сейчас китайские специалисты еще работают с самцами, чтобы достичь желаемого результат. Технология получения потомства от двух однополых родителей может оказаться незаменимой для спасения вымирающих видов, таких как северные белые носороги, последний самец которых умер около полугода назад.

Детеныши от двух матерей достигли зрелого возраста и даже могли воспроизводить новое потомство. Кроме того, ученым впервые удалось получить живых мышат с геномами двух отцов, пишет Nature. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Stem Cell.

Некоторые птицы, рыбы и ящерицы могут размножаться без участия партнера: женские половые клетки самостоятельно развиваются без оплодотворения. Этот процесс называется партеногенезом. Среди млекопитающих такого не встретишь: для воспроизводства нового поколения необходимы два - и обязательно разнополых - родителя.

Ученые считают, что это связано с таким процессом, как генетический импритинг. При нем происходит экспрессия только одного из аллельных генов, наследуемых от родителей. Один аллель будет работать только в том случае, если он происходит от матери, и не «включится», если был унаследован от отца, - и наоборот. Импринтинг осуществляется посредством метилирования ДНК в промоторах, в результате чего транскрипция гена блокируется. Как правило, импринтируемые гены образуют группы. У млекопитающих обнаружено около ста таких генов. Сочетание двух одинаковых импритируемых генов у эмбрионов, которые появляются на свет от однополых родителей, как правило, приводит к его смерти.

Пытаясь преодолеть этот «барьер», автор проекта Ци Чжоу (Qi Zhou), биолог из Китайской академии наук в Пекине, и его команда использовали эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). С помощью технологии CRISPR-Cas9 ученые выключили в ЭСК от женской особи два импритинговых участка H19 и IG, а также удалили участок гена Rasgrf1 - их отключение не помешало бы получить здорового эмбриона. Затем они ввели эти клетки в яйцеклетку другой самки. В итоге из 210 эмбрионов выжили 29 (14%). Семь из них впоследствии скрестили с обычными мышами (мужского пола) - они произвели на свет 22 детеныша.

Аналогичный эксперимент провели и с клетками двух самцов. Но для этого понадобилось отключить уже не три, а семь участков генов. В результате этого опыта родилось 12 мышат, но прожили они всего пару дней. Практически сразу у них обнаружились проблемы с дыханием, в их тканях содержалась лишняя жидкость.

Эти результаты показали, какие участки генома ответственны за то, что млекопитающие могут воспроизводить потомство только с участием двух особей противоположного пола, отмечает Чжоу. Ученые скептически относятся к тому, что метод, которые протестировали на мышах, можно когда-либо применить к людям.

Работа ученого Ху Баояна и его коллег была опубликована в журнале Cell Stem Cell, передает «Ридус».

Исследователи уверены, что в будущем их работа не только позволит однополым парам обзаводиться собственными детьми, но и поможет медикам корректировать серьезные нарушения развития плода на ранней стадии.

Отмечается, что в природе у млекопитающих не известно ни одного вида, способного к партеногенезу – размножению без участия половых клеток самца. Формированию таких эмбрионов препятствует «настройка» работы ДНК родителей: некоторые необходимые гены действуют исключительно в материнской копии, а некоторые – только в отцовской.

«Настройка» производится за счет химического присоединения к соответствующим участкам ДНК метильных групп, и для нормального развития потомства ее необходимо «обнулить».

Специалисты выделяли гаплоидный геном у двух самок мышей, после чего использовали ГМ-технологию редактирования генома CRISPR для точечного включения трех подавленных генов, важных для развития стволовых клеток.

После модифицированные молекулы ДНК пересадили в донорские яйцеклетки, а их – самкам мышей, которые служили суррогатными матерями.

Всего было подготовлено 210 эмбрионов, из которых только 14% формировались нормально и привели к появлению здоровых и способных к нормальному размножению потомков.

Отмечается, что эксперимент с парой самцов прошел не очень удачно: ученые отредактировали шесть генов, и из всех 1023 подготовленных эмбрионов родились только 1,2%. Появившиеся мышата были вдвое крупнее обычных и погибали вскоре после рождения. Специалисты продолжают работать с самцами, чтобы достичь желаемого результата.

Указывается также, что технология получения потомства от двух однополых родителей может оказаться незаменимой для спасения вымирающих видов животных, таких как северные белые носороги, последний самец которых умер около полугода назад.

Сексуальность, эволюция и общество

Канадский исследователь Брюс Бейджмил (из книги которого позаимствована большая часть примеров, приведенных в этой статье) полагает, что большинство объясняющих эволюционную роль гомосексуальности теорий ошибочно исходят из предположения, что в основе любого развития и возникновения любой формы жизни лежит некий недостаток. Поэтому авторы этих теорий так настойчиво пытаются найти причины, по которым гомосексуальное поведение восполняло бы какой-то недостаток гетеросексуального, дополнительно стимулируя размножение. Бейджмил же предлагает исходить из того, что в природе встречается не только нехватка, но и избыток, который необходимо растрачивать, чтобы избежать «кризиса перепроизводства».

Животные вступают в сексуальные контакты гораздо чаще, чем нужно для поддержания численности популяции, и производят больше потомства, чем необходимо для передачи их генов.

Если бы все их сексуальные взаимодействия заканчивались появлением потомства, то это привело бы к чересчур быстрому размножению, нарушению баланса биологической системы и в итоге к вымиранию. Поэтому нерепродуктивные модели сексуального поведения не ведут к вымиранию, они стабилизируют популяцию за счет увеличения ее разнообразия.

Неслучайно нерепродуктивное поведение интегрировано в социальную ткань первобытных племен, в которых гендерно неконформные люди часто выполняют ритуальные функции, являясь лекарями, посредниками или шаманами. И неслучайно их ритуалы отсылают к ассоциируемым с гомосексуальностью животным и зачастую основаны на гендерной инверсии, необходимой для восстановления целостности мира. Например, самые могущественные якутские шаманы-мужчины на протяжении трех лет проходят инициацию, во время которой они как бы переживают различные аспекты женского репродуктивного цикла и в итоге «рожают» несколько духов животных, таких как волк, медведь или ворона. У индейского племени оглала существует обряд, знаменующий переход из девичества во взрослый возраст: шаман облачается в костюм, символизирующий их священное животное, бизона, и имитирует брачное поведение самцов, будучи разукрашенным символами, означающими самку.

Похожие ритуалы встречаются и в более развитых обществах. Так, в неаполитанской культуре очень женственных гомосексуальных мужчин называют феммениелли. Эта идентичность там не стигматизирована, а наоборот, считается, что феммениелли приносят удачу. Поэтому им обычно дают подержать новорожденных, и они участвуют в некоторых ритуалах, во время которых изображают роды или выходят замуж. Да и христианская церковь наряду с осуждением нерепродуктивного секса (содомии) поощряет нерепродуктивное поведение в виде целибата для священнослужителей.

Тем не менее никто не выступает против церкви, заявляя, что она пропагандирует воздержание и ведет вид или нацию к вымиранию, несмотря на то что религию, в отличие от сексуальности, можно выбрать сознательно.

Неутилитарная адаптация к сложным и разнообразным условиям жизни создала предпосылки для развития всей человеческой культуры. Художники, философы, шаманы и монахи занимаются деятельностью, которая, на первый взгляд, не несет никакой практической пользы. Однако именно они способствуют усложнению структуры человеческого общества. А чтобы поддерживать такую структуру, необходимы модели поведения, которые обусловливаются не только (ре)продуктивными целями, но и задачами кооперации и выстраивания всё более необычных и сложных связей не только между полами, но и внутри гендерно однородных групп.

Китайские ученые получили мышат от двух самок, а позже эти мышата принесли собственное потомство. Также им удалось получить мышат и от двух самцов, но те прожили всего несколько дней. Вряд ли технологию получится в обозримом времени использовать на людях, но исследователи готовы к дальнейшему ее усовершенствованию.

В Китае появились на свет потомство мышей, рожденных от двух матерей. Эксперимент был поставлен специалистами Китайской академии наук, о результатах они рассказали в журнале Cell Stem Cell.

«Нам было интересно, почему животные могут размножаться только половым путем. Ранее мы сделали несколько открытий, совместив репродуктивные и регенеративные технологии, так что мы решили попытаться выяснить, окажется ли жизнеспособным потомство от двух самок или двух самцов, полученное с помощью генетически отредактированных гаплоидных эмбриональных стволовых клеток», — рассказывает Ци Чжоу, один из авторов работы.

Некоторые рептилии, земноводные и рыбы способны к партеногенезу — виду размножения, при котором половые клетки развиваются во взрослый организм без оплодотворения вообще, или без слияния ядра сперматозоида с ядром яйцеклетки после оплодотворения (такой вариант называется гиногенез). Чаще всего таким способом размножаются самки, однако показаны подобные случаи и у самцов некоторых рыб.

Для млекопитающих случаев партеногенеза в природе пока не известно.

У млекопитающих в процессе формирования зародыша определенные материнские и отцовские гены «выключаются» — происходит геномный импринтинг, процесс, при котором экспрессия определенных генов осуществляется в зависимости от того, от какого родителя поступили их аллели (формы одного и того же гена).

Поэтому в том случае, если потомок не получает генетический материал от обоих родителей, у него могут проявиться аномалии развития или он вовсе окажется нежизнеспособным. Неправильным геномным импринтингом, в частности, обусловлен синдром Прадера — Вилли — потеря одного из участков 15 хромосомы, наследуемой от отца, приводит к ожирению, косоглазию, сколиозу, дисплазии тазобедренных суставов, задержке развития и умственной отсталости.

Ранее ученым уже удавалось получить потомство от двух матерей — например, в апреле 2004 года стало известно о появлении в Японии мыши по кличке Кагуя, созданной без генов самца. Для этого пришлось модифицировать одну из яйцеклеток, удалив фрагмент ДНК, обрекавший два гена на выключение.

Впоследствии Кагуя произвела на свет потомство, зачатое традиционным способом.

«Тем не менее, у таких мышей все еще наблюдались дефективные черты, а сам метод был непрактичным и сложным в использовании», — отмечает Чжоу.

И действительно — при создании той же Кагуи из 457 яйцеклеток полноценными оказались лишь две.

Чтобы получить здоровое потомство, исследователи усовершенствовали методику. Они использовали гаплоидные (содержащие только по одной из каждой пары хромосом) эмбриональные стволовые клетки. Удалив три «выключающих» гены участка ДНК, они ввели ДНК эмбриональных клеток одной самки в яйцеклетку другой. Из 210 эмбрионов развились, родились и выросли 29 мышей, многие из которых уже дали свое потомство.

Также ученым удалось получить потомство от двух отцов. В этом случае модифицированная аналогичным образом ДНК самцов вводилась в яйцеклетку вместе со сперматозоидом другого самца, а затем из яйцеклетки удалялось ее собственное ядро. Таким образом, в яйцеклетке оказывался генетический материал двух самцов. Затем яйцеклетка переносилась суррогатной матери, которая вынашивала потомство. В этом случае результаты были менее удачными — из 12 получившихся мышат ни один не прожил более двух суток.

Впрочем, исследователи не собираются сдаваться и планируют улучшить методику, чтобы получить более жизнеспособное потомство.

Это уже удавалось американским ученым в 2011 году — из стволовых клеток самца мыши им удалось получить жизнеспособную фертильную самку, которая, спарившись с другим самцом, в итоге произвела потомство с генетическим материалом двух самцов. Такой подход позволил обойти проблему геномного импринтинга, но его этические аспекты не позволяют использовать метод на людях.

«Исследование показало нам, что это возможно. Мы выяснили, что дефектов в потомстве двух самок млекопитающих можно избежать, да и барьеры, не позволяющие получить потомство от двух самцов, вполне преодолимы», — резюмирует Чжоу.

По мнению доктора Терезы Холм из Оклендского университета, технологии предстоит пройти еще долгий путь, чтобы ее можно было использовать на людях.

«Исследование может привести даже к появлению способов для однополых пар заводить детей, — говорит она. — Но придется придется разобраться со множеством аспектов этики и безопасности».

Другие ученые отнеслись к возможности использовать метод на людях более скептически.

«Большинство эмбрионов все еще имели аномалии или были нежизнеспособными, — отмечает молекулярный генетик Якоб Ханна. — Только 14% эмбрионов от двух матерей и 2,5% эмбрионов от двух отцов оказались жизнеспособны. Я считаю, это практически невозможно использовать в клинической практике».

«Когда речь идет о репродуктивных технологиях, хочется, чтобы положительный результат был во всех аспектах, — поясняет биолог-репродуктолог Аллан Спрэдлинг. — Но ничего неизвестно о том, насколько эти мыши нормальны, насколько подвержены болезням. Я не думаю, что это приведет к тому, что дети от двух матерей и отцов скоро станут чем-то обычным. Мы недостаточно хорошо понимаем, как все устроено и заходить так далеко может быть рискованно».

Профессор биологии Кара Гормелли и ее жена были уверены, что единственной трудностью, с которой они столкнутся на пути к беременности, будет поиск донора спермы. Однако пара с легкостью преодолела этот этап.

Затем Кара изо всех сил пыталась забеременеть, но каждый месяц приносил новые разочарования. «Так много зависело от случайного, душераздирающего шанса», - говорит она. Эмоциональные и финансовые американские горки были изматывающими.

Но и это было не самое трудное. Как бы сильно они ни хотели ребенка, он никогда не будет биологически связан с женой Гормелли. «Наш ребенок не будет общим», - говорит Кара. - Это биологически невозможно»

Однако теперь технологии дошли до того, что однополые пары в будущем смогут иметь детей, которые генетически принадлежат им обоим.

Ограничения биологизаторских объяснений

Основная проблема всех этих теорий состоит в том, что они сводят значение сексуальной активности к размножению, тогда как она несет еще множество других функций: позволяет удовлетворять физиологические потребности и потребность в общении, а также способствует получению чувственного удовольствия, снятию стресса и психического напряжения. Кроме того, секс играет важную роль в социальных отношениях, поскольку помогает установить доминирование, выстроить социальную структуру через формирование «ячеек общества», распределить ресурсы и территории. Сексуальная активность во многом влияет на воспитание потомства, от нее же зависит и передача из поколения в поколение негенетической информации.

Половое размножение и половой диморфизм не объясняются одной только необходимостью передачи наследственного материала. Половым путем размножаются и не проявляющие полового диморфизма существа. К тому же сексуальные сношения — не самый энергоэффективный способ это делать, бесполое размножение требует гораздо меньших усилий. Большинство высокоорганизованных социальных животных (среди которых чаще всего и встречается гомосексуальность) нуждаются в сложных социальных связях как минимум потому, что их детеныши продолжительное время не могут существовать самостоятельно и нуждаются в поддержке взрослых. Зачастую для взрослых детеныши являются потенциальными конкурентами, так что у них есть причины не размножаться либо прогнать отпрысков со своей территории.

Крупный саморазвивающийся мозг должен был бы попасть в таком случае в эволюционный тупик. Однако сексуальные отношения позволяют поддерживать также и социальные отношения, предоставляя различным особям стимулы для заботы друг о друге и о потомстве друг друга.

Так, молодые самцы горилл, изгнанные своими родителями, объединяются в группы, скрепляемые в том числе генитальными ласками.

В группе они могут обмениваться опытом и защищать друг друга, что повышает их шансы на выживание. Африканские и индийские слонихи изгоняют детенышей-самцов из стада с появлением у тех первых признаков пубертата. Около половины из них при этом гибнет, потому что они не готовы к самостоятельной жизни, но их шанс на выживание сильно повышается, если их возьмет на попечение взрослый самец или они вступят в группу, состоящую из таких же молодых слонят.

Половой диморфизм позволяет распределить роли в обществе в соответствии с гендерной принадлежностью, чтобы создать более сложную и разветвленную социальную структуру, в которой родители смогут дольше заботиться о детенышах. Длительный постнатальный уход, в свою очередь, позволяет развиваться гораздо более сложным организмам (например, у человека с момента рождения мозг увеличивается в четыре раза). Усложнение же социальной структуры требует создания разнообразных связей, которые поддерживаются в том числе через сексуальное взаимодействие. И чем сложнее сообщество, тем разнообразнее должны быть связи, лежащие в его основе, чтобы оно было стабильным.

Гомосексуалы как помощники

Многие из этих неразмножающихся животных заботятся о потомстве своих сородичей. Точно так же в некоторых человеческих сообществах гендерно неконформные люди выполняют функции лекарей, шаманов, учителей, которые помогают племени воспитывать или рожать детей. Поэтому ученые предположили, что гомосексуалы нужны именно для того, чтобы помогать выращивать потомство. Высокая фертильность родственниц гомосексуалов объясняется именно этой теорией.

В основе данной теории лежит предположение, что животные, практикующие гомосексуальные контакты, не размножаются, которое, очевидно, ошибочно.

Гомосексуальные животные используют множество различных стратегий для размножения. Одни выращивают детей в бисексуальных трио и четверках (черные лебеди, серые гуси); другие состоят в гетеросексуальных партнерствах, но заводят однополые отношения на стороне (малые белые цапли, древесные американские ласточки); третьи размножаются в определенный период жизни, а после вступают только в гомосексуальные контакты (орангутанги, страусы эму); четвертые создают гетеросексуальные пары, исключительно чтобы завести детей, а потом воспитывают их в одиночку (японские макаки, северные морские котики).

Помощниками бывают не только гомосексуальные особи. Среди черноспинных султанок в гомосексуальные связи вступают лишь те птицы, которые выводят потомство, а не их неразмножающиеся помощники. Размножающиеся муравьиные меланерпесы и их помощники спариваются с особями своего пола одинаково часто. Гомосексуальные же контакты среди малых пегих зимородков встречается только среди тех особей, которые не размножаются и не помогают выращивать потомство.

Ген + ген = ребенок

У млекопитающих почти каждая клетка в организме несет два набора генов. Один комплект от мамы, а другой - от папы. Яйцеклетки и сперма - единственные исключения; у них есть только один набор. Затем, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, эти два набора объединяются, восстанавливая обычное число до двух наборов на клетку.

Кара и другие однополые пары в настоящее время лишены возможности воплотить свою мечту в жизнь из-за феномена, называемого геномным импринтингом. Он маркирует ДНК, которую млекопитающие передают своему потомству.

Ученые обнаружили геномный импринтинг у млекопитающих около 30 лет назад. Во время экспериментов в середине 1980-х годов исследователи удалили либо материнский, либо отцовский набор генов из недавно оплодотворенных яиц мыши. Затем они перенесли второй набор генов от другой мыши, чтобы создать эмбрионы либо с двумя наборами женского генетического материала, либо с двумя наборами мужского генетического материала. Суррогатная мышь смогла выносить эмбрионы, но ни один из них не выжил. Находка показала, что для нормального развития необходим генетический материал как от отца, так и от матери. Более того, результаты показали, что материнский и отцовский генетический материал существенно отличаются друг от друга.

Более поздние эксперименты показали, что мыши развивались по-разному в зависимости от того, получили ли они обе копии определенных областей ДНК от одного родителя (а не по одной копии от каждого родителя).

В качестве примера можно привести мышей с хвостами в форме шпильки. Когда исследователи удалили из генома матери область гена, ответственную за форму хвоста, эмбрионы мышей выросли большими и умерли в середине беременности. Напротив, удаление одной и той же области из отцовского генома никак не повлияло на рост или развитие грызунов.

Теория генетического превосходства бисексуальности

Несмотря на то, что однополые сексуальные отношения не приводят к появлению потомства, гомосексуальное влечение сохраняется среди людей и животных, не отсеиваясь в процессе естественного отбора. В 1959 году биолог Джордж Эвелин Хатчинсон выдвинул предположение, что раз уж гомосексуальность передается из поколения в поколение, то, вероятно, она несет какую-то полезную функцию. Например, гены, отвечающие за гомосексуальное влечение, могли бы «работать» вместе с генами, отвечающими за гетеросексуальное влечение, делая обладателей обоих типов генов более плодовитыми, даже если для этого необходимо, чтобы существовали исключительно гомосексуальные особи, которые не размножаются.

Действительно, в некоторых случаях бисексуальные животные могут быть более успешны, чем гетеросексуальные. Исследования показывают, что у родственниц гомосексуальных мужчин фертильность выше, чем у женщин, у которых в роду нет гомосексуалов.

Пары черных лебедей, состоящие из двух самцов, могут занять лучшие территории, потому что самцы крупнее самок и пара самцов сильнее, чем разнополая пара, и заполучить лучших самок, формируя таким образом бисексуальные трио.

Индийские макаки и азиатские слоны, которые имеют наибольшее количество гомосексуальных контактов, также имеют и наибольшее количество гетеросексуальных. А самцы турухтанов, участвующие в гомосексуальных копуляциях, привлекают большее количество самок.

Однако, если бы бисексуальные животные действительно всегда размножались бы более успешно, они должны были бы составлять большинство в любой популяции, но это не так. Среди попугаев какаду бисексуальных особей всего 11%, тогда как гетеро- и гомосексуальных — по 44%. Среди самок австралийских чаек 79% гетеросексуальны, 11% бисексуальны и 10% гомосексуальны. Среди болотных козлов, у которых почти все самки участвуют как в гетеросексуальных, так и в гомосексуальных сношениях, количество этих видов сношений находится в обратной зависимости: чем больше гетеросексуальных, тем меньше гомосексуальных, и наоборот. Длительное исследование красноногих чаек показало, что бисексуальные самки за всю жизнь производили на 14% меньше потомства, чем исключительно гетеросексуальные, и с меньшим успехом его выращивали. А самцам турухтанов удается спариваться с самками в основном только тогда, когда другой самец, с которым они спаривались до этого, уже покинул их территорию — в противном случае он попытался бы прервать копуляцию.

Читайте также: