Японцы превращают сперматозоиды в яйцеклетки

Японские генетики во главе с Минору Танака из Института общей биологии Японии в городе Оказаки совершили сенсационное открытие. Им удалось обнаружить в ДНК рыб ген, воздействующий на структуру половых клеток. Изменив работу этого гена, они смогли превратить рыбьи сперматозоиды в яйцеклетки, и наоборот. Об этом сообщил недавно журнал Science.

Опыты над оризией

Сначала Танака и его коллеги следили за развитием половых клеток у рисовой рыбки-оризии (Oryzias latipes). В процессе их созревания они также отслеживали уровень активности различных генов, пытаясь определить, какие из них влияют на механизм формирования яйцеклетки или сперматозоида. Так ученые "вычислили" ген foxl3 — копию гена foxl2, ответственного за развитие икринок в организме самок.

Как выяснилось, если foxl3 находится в активном состоянии, то гаметы превращаются в икринки, а если он "выключен", то в сперматозоиды.

Чтобы проверить эту теорию на практике, исследователи намеренно повредили ген foxl3 в зародышах самок оризии, а также принудительно "включили" его в половых клетках, из которых должны были появиться самцы.

Результаты оказались поистине шокирующими. Когда мальки оризии появились на свет, в семенниках самцов начали формироваться яйцеклетки, а в яичниках самок — сперматозоиды. Когда половые клетки полностью сформировались, биологи извлекли их из тела рыб, чтобы проверить на жизнеспособность.

Действительность превзошла все ожидания: когда "женские" сперматозоиды проникли в яичники самок контрольной группы, те произвели на свет здоровое потомство. В свою очередь, "мужские" яйцеклетки были успешно оплодотворены самцами контрольной группы и стали зародышами.

Это объясняет способность к самооплодотворению у некоторых видов змей и рыбы-пилы. К тому же, в утробе оризий-самок с поврежденным геном foxl3 все равно присутствовало несколько яйцеклеток, которые впоследствии были оплодотворены.

Управление гаметами

"Мы знали, что гаметы могут превращаться и в сперматозоиды, и в яйцеклетки, но никто и не предполагал, что эти клетки в организме позвоночных животных обладают особым геном-"переключателем", который определяет их судьбу — стать сперматозоидом или яйцеклеткой, — прокомментировал руководитель исследовательской группы Минору Танака. — Полученные нами результаты показывают, что клетка способна самостоятельно пройти весь этот путь. Это очень важное и неожиданное открытие".

Скорее всего, foxl3 или его аналоги присутствуют и в ДНК других живых организмов. Если удастся научиться модифицировать эти гены, можно использовать это, скажем, для сохранения вымирающих видов животных.

На сегодняшний день их предлагается спасать путем выращивания половых клеток из стволовых, что может привести к многочисленным мутациям и в итоге к непредсказуемым последствиям. Если просто проводить манипуляции с геном foxl3, этот риск может снизиться.

Ну, а люди? Ведь какие возможности, казалось бы, открывает возможность управлять геном, "переключающим" половые клетки? Люди смогут заводить детей без партнеров, пол партнера перестанет иметь значение для появления потомства, и т. д. и т. п. Правда, непонятно, как все это расценивать с точки зрения общепринятой этики…

К чему приведут мутации?

Между тем, биологов всерьез беспокоят мутации, которых в ДНК земных организмов накапливается все больше и больше. Недавно в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences были опубликованы результаты исследований группы американских биологов. Джошуа Плоткин и его коллеги из Университета штата Пенсильвания попытались смоделировать мутации белка argT, который обладает простейшей структурой, за десять миллионов лет эволюции. В белок вводили случайные мутации, исключая лишь те, которые могли бы повлиять на его устойчивость.

Выяснилось, что мутации в значительной степени зависят друг от друга: некоторые более поздние могли бы разрушить белок, если бы эффект воздействия не смягчили предыдущие. Кроме того, оказалось, что отключить более ранние мутации нельзя без того, чтобы белок не распался.

Получается, что эволюцию нельзя обратить вспять и она носит совершенно непредсказуемый характер. А значит, невозможно спрогнозировать, каким станет человечество даже через сто лет…

Читайте также: 

Матка напрокат, домовой из бактерий и другие чудеса

Резус фактор: загадки и разгадки

Когда дельфины становятся бабушками